Килибарна киселина - Хемиско училиште
Килибарна киселина
безбоен и без мирис кристален цврст материјал [1]
растворлив во вода: 58 g l-1 (20 ° C) [1]
Килибарна киселина, исто така Килибарна киселина или Бутанедиоична киселина, Е 363, е безбојна, кристална алифатична дикарбоксилна киселина. Кристалите се лесно растворливи во врела вода.
приказна
Килибарна киселина е откриена во 1546 година од Георгиус Агрикола за време на сува дестилација со загревање на килибар. Никола Лемери бил првиот кој ја препознал киселата природа на супстанцијата во 1675 година, а Јонс Јакоб Берзелиус го открил составот (C4H6O4) на киселината. Лековите засновани на килибарна киселина и нејзините соли за употреба во катара и сифилис се користат во 20 век. [4]
На крајот на 19 век, фармацевтот Ото Хелм, кој живеел во Гдањск, се обидел да го идентификува потеклото на килибарот врз основа на неговата содржина на килибарна киселина. Киселината добиена со сува дестилација и сублимирана во реплики го измери Хелм и дојде до заклучок дека пропорција помеѓу 3,2% и 8,2% сугерира балтички килибар. Во исто време, Хелм испитувал сицилијански килибар и археолошки наоди од антички Рим користејќи го истиот метод. Додека не откри траги од киселина во примероците на сицилијанскиот килибар, античките парчиња имаа киселост од 4,1% до 6,3%. Хелм верувал дека ова одговара на прашањето за потеклото на килибарните наоди направени во Медитеранот, што е проблем за археолозите со векови. Според овие откритија, сигурно се работи за балтички килибар. [5]
Подоцна се покажа дека содржината на килибарна киселина не е сигурна карактеристика на балтичкиот килибар, бидејќи соодветните концентрации на килибарна киселина се пронајдени и во килибар од други европски наслаги. Р.Ц.А. Во 1970 година, Ротлендер дошол до заклучок дека килибарната киселина не била природно содржана во килибар, туку се формирала само при алкална хидролиза на килибар (како алкална сол) или за време на сува дестилација (како негов анхидрид). Тој сугерираше дека килибарната киселина (како сол или анхидрид) треба да се гледа како природен производ за оксидација на килибар и со тоа како индикатор за нејзиниот процес на стареење.
Прашањето за потеклото на античкиот килибар од археолошките ископувања е сè уште предмет на научни дискусии и неодамна се направени обиди да се одговори со помош на други истражувачки методи (инфрацрвена спектроскопија, масена спектрометрија, гасна хроматографија, нуклеарна магнетна резонантна спектроскопија [NMR] и други). [6] [7] [8]
Појава
Името на килибарната киселина е добиено од килибар, скапоцен камен направен од фосилна смола што содржи килибарна киселина. Традиционално, различните видови килибар се разликуваа врз основа на хемиски супстанции во зависност од содржината на килибарна киселина во сукцинити (3% до 8%) и ретинити (фосилни смоли со содржина на килибарна киселина помала од 3% или без килибарна киселина). Килибарна киселина се наоѓа и во многу кафеави јаглен. [9]
Во метаболизмот на сите организми, солта на килибарна киселина се јавува при распаѓање на глукозата како средна фаза во обновувањето на рецепторот на оксалоацетна киселина. Соодветно на тоа, тој е метаболички среден производ од цитратниот циклус, а исто така се јавува во циклусот на уреа. Во природата, килибарната киселина се наоѓа и во многу растителни сокови (караница, домати) [9] како и во алги и печурки. [10]
Кај некои анаеробно живи бактерии, килибарната киселина може да биде и краен производ на метаболизмот, на пример кај говедско руменило. Ова претставува систем во кој голем број факултативно анаеробички живи бактерии ја добиваат својата хранлива основа од пулпата за храна. Б-гликозидните врски на целулозата во храната се расипуваат од флората на руменот, особено од габите што ги содржи. Како резултат на шеќер од грозје (гликоза) служи како подлога за микроорганизми. Производите на метаболизмот на бактериите се главно карбоксилни киселини со краток ланец, како што се оцетна киселина и килибарна киселина, како и етанол. Килибарна киселина произведена од бактерии за возврат служи како извор на енергија за други бактерии, кои ја претвораат во пропионска киселина.
Екстракција и презентација
Технички
Технички се познати разни синтетички патишта за производство на килибарна киселина. Обично се произведува со каталитичка хидрогенација на малеинска киселина, малеински анхидрид или фумарна киселина, при што може да се користат разни катализатори (Ni, Cu, NiO, CuZnCr, Pd-Al2O3, Pd-CaCO3). Покрај тоа, можна е оксидација на 1,4-бутанедиол (BDO), при што постојат различни технички патишта. Исто така е можна хидрокарбоксилација на ацетилен гликол, катализирана од RhCl3-пентахлоротиофенол, ацетилен, акрилна киселина, 1,4-диоксан и пропиолактон. [9]
Биотехнолошки
Килибарна киселина може да се произведе од обновливи суровини преку ферментација, особено од скроб и разни олигосахариди (шеќери Ц6 и Ц5). [11] Тука, природната појава на килибарна киселина во метаболизмот може да се искористи со цел таа да биде специфично произведена од микроорганизми. Овој синтетички пат сè уште се тестира.
Поради можноста за биотехнолошки производство на килибарна киселина со помош на бактерии, таа е засилена со Basfia succiniciproducens, [12] Mannheimia succiniciproducens [13] и Anaerobiospirillum succiniciproducens [14] истражуван. Исто така, организмот-модел Ешерихија коли, што треба да се оптимизира преку метаболички инженеринг за производство на големи количини на килибарна киселина е во фокусот на истражувањето. [15]
Хемиски својства
Кога Сукцинати еден ги опишува солите и естерите на килибарна киселина. Терминот „сукцинат“ е изведен од латинскиот збор сук (в) инум за килибар. Во нивните кристални решетки, тие содржат јон сукцинат како негативно наелектризиран анјон. Општата формула на алкален сукцинат е MOOC - CH2 - CH2 - COOM, M особено значи јони на натриум и калиум. Алкалните сукцинати лесно се раствораат во вода. Сукцинатите од алкална земја се тешки, другите сукцинати воопшто не се растворливи во вода. Така, некој наоѓа Калциум сукцинат во незрели плодови или алги. Сукцинатите слични на естер може да се опишат со полу-структурна формула R-O-CO-CH2-CH2-CO-O-R.
Ако килибарната киселина се загрева, таа се распаѓа од вода и формира килибарнахидрид со затворање на прстенот. [10]
употреба
Употреба во секторот за храна
Килибарна киселина е број еден во ЕУ како додаток на храна Е 363 одобрен и, заради благо киселиот и истовремено малку солен вкус, служи како засилувач на вкус за десерти, суви супи и пијалоци во прав. Различни соли на килибарна киселина се користат како замени за трпезариска сол во диетална храна (Fe, Mg, Ca, K). [16] Поради сопственото производство на организмот и метаболизмот на килибарна киселина, што е околу 1 кг на ден кај луѓето, килибарната киселина се смета за безопасна. [10]
За време на алкохолна ферментација и кога виното подоцна созрева во контејнери како дрвени буриња или контејнери од не'рѓосувачки челик, исто така се произведуваат и централните киселини во виното (винска киселина, јаболкова киселина и лимонска киселина), килибарна киселина, оцетна киселина, бутинска киселина и млечна киселина. Килибарна киселина главно се формира за време на мацерација на јаглеродна киселина и има малку горчлив и солен вкус, естерификацијата на монометил сукцинат носи блага, овошна компонента во виното.
Технички употреби
Килибарна киселина е хемикалија на платформа со годишно барање од околу 15.000 тони и пазарна вредност од шест до девет евра за килограм. [14] B. се користи за производство на полиестерски и алкидни смоли. [16] Некои сукцинати естерифицирани со полиалкохоли се користат како растворувачи и пластификатори за пластика и восоци; други естри се користат во производството на парфем. Во форма на естри на сулфосуцининска киселина, килибарната киселина се користи и како важна група на сурфактанти, но тие обично се прават врз основа на малеинска киселина.
Килибарната киселина е исто така една од главните надежи за индустриската биотехнологија како хемикалија на платформата, а со тоа и како суровина за разни индустриски произведени хемикалии и полимери. Може да се користи како суровина за биотехнолошко производство. на 1,4-бутанедиол (BDO), 1,4-бутанидиамин, тетрахидрофуран (THF), N-метил-2-пиролидон (NMP), γ-бутиролактам, γ-бутиролактон (GBL) и некои други производи. [11] Како основа за разни производи во хемиската и фармацевтската индустрија, како и за био-базирани пластики како што се полиамиди (ПА), полиестери и ко-полиестери, како и полиестерамиди, килибарната киселина е од интерес како биотехнолошки произведен производ и се предвидува пазарен потенцијал од неколку стотици илјади тони. [17] [14]
Заедно со други претставници на Ц4-дикарбоксилни киселини како што се фумарна и јаболкова киселина, килибарната киселина беше идентификувана од Министерството за енергетика на САД во 2004 година како една од дванаесетте хемикалии на платформата со посебен биотехнолошки потенцијал за производство. [18] Во ревизијата на списокот од 2010 година, килибарната киселина е исто така еден од десетте производи на биорефинистичката технологија со најголем потенцијал. [19]