Малеиновая кислота что это
Малеиновая и фумаровая кислоты
Эта кислота действительно существует в двух формах, известных под названиями малеиновой (цис-форма) и фумаровой (транс-форма) кислот. На примере этих кислот сторонники стереохимической гипотезы изомерии этиленовых соединений, а также и противники ее в многочисленном ряде исследований стремились найти доводы за и против этой гипотезы. Поэтому характерные черты взаимных отношений стереоизомерных кислот, а также их отношения к другим веществам, находящимся с ними в близкой генетической связи, наиболее подробно выяснены на этом примере.
Фумаровая кислота содержится во многих растениях; особенно часто она встречается в грибах. Название ее происходит от растения Fumaria officinalis (дымянка). Кроме того, фумаровая кислота получается особым брожением сахаристых веществ под действием Aspergillus fumaricus. Малеиновая кислота в природе не найдена.
Обе кислоты обыкновенно получаются при нагревании яблочной кислоты:
При медленном, осторожном нагревании получается главным образом фумаровая кислота, при более сильном нагревании и при перегонке яблочной кислоты — малеиновая кислота.
Малеиновая кислота часто образуется в результате окисления ненасыщенных циклических соединений, например бензохинона. В промышленном масштабе она может быть получена окислением бензола и нафталина кислородом воздуха в присутствии катализаторов (окись ванадия и др.).
Физические свойства и химические превращения фумаровой и малеиновой кислот являются чрезвычайно типичными для цис-транс-изомерии непредельных соединений. Отношения обеих кислот настолько характерны для этого вида изомерии, что они привели к установлению понятия о «фумароидных» и «малеиноидных» формах этиленовых изомеров.
Взаимные отношения фумаровой и малеиновой кислот чрезвычайно напоминают отношения устойчивых (стабильных) и неустойчивых (лабильных) полиморфных разностей. Устойчивая фумаровая кислота, образующая игольчатые кристаллы, имеет более высокую температуру плавления (в запаянном капилляре 287—288° С) и малую растворимость (растворимость, в воде при 16°С почти 1:150). Неустойчивая малеиновая кислота — ромбические призмы, плавящиеся при 130° С, — весьма легко растворима в воде (при обыкновенной температуре растворимость превышает 1:2).
Неустойчивость малеиновой кислоты проявляется в том, что очень часто вместо малеиновой кислоты из ее производных образуется фумаровая кислота. Так, например, это происходит при выделении кислоты из свинцовой соли малеиновой кислоты и других ее солей с тяжелыми металлами действием сероводорода. Кроме того, в присутствии следов иода (особенно на свету), следов азотистой кислоты и даже просто на свету малеиновая кислота превращается в фумаровую. Однако под действием ультрафиолетовых лучей фумаровая кислота может превращаться в малеиновую, что также характерно для всех неустойчивых соединений этого рода. Кроме того, фумаровая кислота при нагревании медленно отщепляет воду с образованием ангидрида малеиновой кислоты. Лучше происходит образование малеинового ангидрида при нагревании фумаровой кислоты с фосфорным ангидридом.
Химические свойства обеих кислот типичны для кислот, содержащих этиленовую связь в положении 1,2 (α, β) по отношению к карбоксилу. Так, уже амальгама натрия восстанавливает обе кислоты в янтарную кислоту.
Очень легко идет присоединение галоидоводорода, приводящее к образованию одной и той же оптически недеятельной (рацемической,) моногалоидзамещенной янтарной кислоты, например:
В результате присоединения воды под влиянием катализаторов образуется одна и та же недеятельная (рацемическая) яблочная кислота
Присоединение двух одинаковых атомов или радикалов, например присоединение молекулы галоида или двух гидроксилов (при окислении перманганатом в щелочной среде), ведет к получению двух стереоизомерных недеятельных предельных соединений (рацемического и мезо-) с двумя асимметрическими атомами углерода, например двух дибромянтарных кислот
или двух диоксиянтарных (винных) кислот:
При реакциях присоединения малеиновая кислота в большинстве случаев предварительно частично переходит в фумаровую кислоту. Так, например, при присоединении брома к фумаровой кислоте получается труднорастворимая в воде дибромянтарная кислота, плавящаяся под давлением при 255° С, а из малеиновой кислоты получается легкорастворимая изодибромянтарная кислота с т. пл. 166° С (но также и дибромянтарная кислота вследствие образования фумаровой кислоты). Наоборот, при окислении перманганатом фумаровая кислота дает нормально виноградную кислоту, малеиновая — мезовинную кислоту.
Выбор пространственной конфигурации для малеиновой и фумаровой кислот основан на том, что легкого образования ангидрида можно ожидать лишь от цис-формы, у которой оба карбоксила пространственно близки друг к другу. При окислении циклических соединений, содержащих этиленовые связи, также можно ожидать образования цис-кислоты. На этом основании для малеиновой кислоты становится вероятной цис-конфигураахия, для фумаровой — транс-конфигурация. Это подтверждается отношением фумаровой и малеиновой кислот к винным кислотам.
Казалось бы, указанный выбор конфигураций можно подтвердить и на примере образования дибромянтарных кислот, однако присоединение брома к фумаровой кислоте и к малеиновому ангидриду (сама малеиновая кислота под действием брома изомеризуется в фумаровую) идет не так, как следовало бы ожидать.
Из фумаровой кислоты — безразлично, будет ли атакована двойная связь у (а) или у (б) (рис. 29), — должна была бы получиться рацемическая изодибромянтарная кислота, представляющая собой смесь равных количеств правовращающей и левовращающей кислот. Из малеиновой же кислоты должна получаться дибромянтарная кислота, у которой, как легко видеть, две половины молекулы являются зеркальными изображениями друг друга, и, следовательно, неизбежна полная внутримолекулярная компенсация асимметрии, т. е. должна получаться мезо-форма.
Фактически же при бромировании фумаровой кислоты получается высокоплавящаяся (256° С в запаянном капилляре) дибромянтарная кислота, которая, очевидно, должна быть мезо-формой, а при взаимодействии с бромом малеинового ангидрида (с последующим осторожным омылением) образуется низкоплавящаяся (169° С в открытом капилляре) изодибромянтарная кислота, которую удается разделить в виде солей с цинхонином или морфином на левовращающий и правовращающий изомеры, имеющие т. пл. 157° С. Таким образом из малеиновой кислоты образуется рацемическая смесь антиподов. Это указывает,
что механизм реакции бромирования сложнее, чем изображено на приведенной схеме. Очевидно, присоединение двух атомов брома происходит или не одновременно (ср. стр. 369), или через переходное состояние, в котором участвуют три молекулы:
Гидролиз дибромянтарной кислоты дает мезовинную, а гидролиз изодибромянтарной — рацемическую винную кислоту, т. е. при этой реакции перегруппировка не происходит. При отщеплении же от дибромянтарной кислоты молекулы бромистого водорода образуется, по-видимому, броммалеиновая кислота, т. е. цис-кислота, поскольку она легко дает соответствующий ангидрид. Из изодибромянтарной кислоты получается бромфумаровая кислота (рис. 30):
Взаимные отношения бромфумаровой и броммалеиновой кислот напоминают отношения фумаровой и малеиновой кислот. Ангидрид бромфумаровой кислоты (как и фумаровой) неизвестен; в условиях, когда такой ангидрид должен был бы образоваться, получается ангидрид броммалеиновой кислоты Однако при восстановлении обеих кислот цинком и соляной кислотой в водном растворе получается только фумаровая кислота, возможно, вследствие того, что малеиновая кислота в этих условиях может изомеризоваться в фумаровую.
Бромфумаровая кислота при кипячении с водной щелочью гораздо легче отщепляет бромистый водород с образованием ацетилендикарбоновой кислоты, чем броммалеиновая кислота.
Малеиновая кислота
| Малеиновая кислота | |
 | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | цис-бутендиовая кислота |
| Традиционные названия | малеиновая кислота |
| Химическая формула | HOОC-CH=CH-COОH |
| Эмпирическая формула | H4C4O4 |
| Физические свойства | |
| Состояние (ст. усл.) | твердое |
| Отн. молек. масса | 116.07 а. е. м. |
| Молярная масса | 116.07 г/моль |
| Плотность | 1.59 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 135 °C |
| Температура разложения | 135 °C |
| Температура вспышки | 127 °C |
| Энтальпия образования (ст. усл.) | 1355 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| pKa | pka1 = 1.9 pka2 = 6.07 |
| Растворимость в воде | 78.8 г/100 мл |
Малеиновая кислота — органическое соединение с формулой HOОC-CH=CH-COОH. Название по номенклатуре IUPAC — цис-бутендиовая кислота. Ее транс-изомером является фумаровая кислота. Наиболее часто она используется для получения фумаровой кислоты.
Содержание
Физические свойства
Молекула малеиновой кислоты менее стабильна чем фумаровой кислоты. Разница их теплот сгорания равна 22.7 кДж/моль. Также малеиновая кислота хорошо растворима в воде (788г/л при 25 °C), а фумаровая кислота — плохо (6.3 г/л при 25 °C). Оба свойства объясняются образованием внутримолекулярных водородных связей в молекуле малеиновой кислоты.
История и методы синтеза
Малеиновая кислота впервые была получена Лассэнем в 1819 г. перегонкой яблочной кислоты. По Перкину (1881 г.), для ее получения яблочною кислоту обрабатывают ацетилхлоридом, получая ацетил-яблочный ангидрид, который разлагается с образованием уксусной кислоты и малеинового ангидрида, гидратацией которого получают малеиновую кислоту. Общая схема процесса: 
Производство в промышленности
В промышленности малеиновою кислоту получают гидролизом малеинового ангидрида, который получают каталитическим окислением бензола по схеме: 
Применение в промышленности
Наиболее важным применением малеиновой кислоты является использование ее в производстве фумаровой кислоты. Для производства фумаровой кислоты, малеиновою кислоту каталитически (кат. тиомочевина, неорганические кислоты) изомеризуют. Очень малая растворимость фумаровой кислоти сильно упрощает ее отделение от непрореагировавшей малеиновой кислоты. Хотя обе кислоты являются конформерами, но они не могут самопроизвольно превращатся одна в другую. Это объясняется тем что для их взаимопревращение нужно разорвать двойную углерод-углеродную связь, что не является энергетиически выгодным. Путем озонолиза малеиновою кислоту превращают в глиоксиловою кислоту
Другие реакции
Малеиновою кислоту можно превратить в яблочную кислоту путем гидратации, в янтарную кислоту путем гидрирования, в малеиновый ангидрид путем дегидратации. Вышеперечисленые реакции не используются в промышленности, потому что они являются экономически невыгодными.
Полезное
Смотреть что такое «Малеиновая кислота» в других словарях:
МАЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА — (лат. maleicum acidum). Продукт обугливания яблочной кислоты, кислое соединение. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МАЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА лат. maleicum acidum. Продукт обугливания яблочной кислоты.… … Словарь иностранных слов русского языка
малеиновая кислота — НООСНС=СНСООН, цис изомер этилендикарбоновой кислоты; бесцветные кристаллы, tпл 139ºC (транс изомер называется фумаровой кислотой; tпл 296ºC). На примере этих кислот изучена изомерия олефинов. Практическое значение имеет малеиновый ангидрид. * *… … Энциклопедический словарь
малеиновая кислота — maleino rūgštis statusas T sritis chemija formulė HOOCCH=CHCOOH atitikmenys: angl. maleic acid rus. малеиновая кислота ryšiai: sinonimas – (Z) buteno dirūgštis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Малеиновая кислота — С4H4О4 = С2H2(СОНО)2 непредельная двухосновная (этилендикарбоновая) кислота, изомерная фумаровой кислоте (см.), получена впервые Лассэнем (Lassaigne, 1819) при сухой перегонке яблочной кислоты, а затем Пелузом (1834) при перегонке фумаровой. В… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
МАЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА — НООСНС= =СНСООН, ненасыщенная дикарбоновая кислота, цис изомер этилендикарбоновой кислоты; бесцв. кристаллы, tnл 139 °С (транс изомер наз. фумаровой к той; tпл 296 °С). На примере этих к т изучена цис, транс нзомерня. Практич. значение имеет… … Естествознание. Энциклопедический словарь
малеиновая — кислота [ Словарь иностранных слов русского языка
Малеиновая и фумаровая кислоты — геометрические изомеры этилендикарбоновой кислоты. На примере главным образом М. и ф. к. наиболее подробно изучена геометрическая Изомерия этиленовых соединений. Обе кислоты бесцветные кристаллы; малеиновая кислота (М. к.) цисизомер (См.… … Большая советская энциклопедия
МАЛЕИНОВАЯ И ФУМАРОВАЯ КИСЛОТЫ — цис и транс этилен 1,2 дикарбоновые к ты, ф лы I и II соотв., мол. м. 116,07; бесцв. кристаллы. Физ. св ва представлены в табл. На свету, при нагр. выше 200 °С или при действии хим. агентов малеиновая к та изомеризуется в фумаровую к ту; DH… … Химическая энциклопедия
Фумаровая кислота — (хим.), бутендикислота С4Н4O4=С2Н2(СО2Н)2 стереоизомер (монотропный изомер? ср. Фосфор, аллотропия) малеиновой кислоты (см.). Находится готовой в растительном царстве, а именно в Fumaria officinalis (Винклер), в исландском мхе (Пфаф), в Glaucium… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Малеиновая кислота. Свойства, получение, применение и цена малеиновой кислоты
Цис-бутендиовая. Так малеиновая кислота называется в номенклатуре Международного союза теоретической и прикладной химии. Приставка «цис» указывает, что заместители в молекуле вещества находятся по одну сторону от атомов с двойной связью.
Их наличие говорит об органической природе вещества. На это указывает и присутствие в названии кислоты бутена – непредельного углеводорода. Он входит в состав соединения. Окончание «диовая» говорит, что в кислоте две карбоксильных группы СООН. Значение имени расшифровано. Перейдем к знакомству с сутью.
Свойства малеиновой кислоты
Поскольку в героини статьи присутствуют внутримолекулярные водородные связи, малеиновая кислота свойство имеет растворяться в воде. Фумаровое вещество на это не способно.
Малеиновая же кислота растворяется в количестве 78,8 граммов на 100 миллилитров воды. Реакция проходит при комнатной температуре. Для растворения в ацетоне, этаноле и диэтиловом эфире тоже достаточно обычных условий.
Внешне кислота – кристаллическое вещество. Белый порошок кисловат, плавится уже при 135-ти градусах Цельсия. Если же довести до кипения, образуются едкие пары, дым. Закипает она при 280-ти градусах. Для фумарового двойника – это лишь температура плавления. К тому же, фумаровое соединение устойчиво, чего не скажешь о малеиновом.
Неустойчивость её не беспокоит промышленников, поскольку они используют не чистое вещество, а ангидрит малеиновой кислоты. Он устойчив. Получают ангидрит, окисляя н-бутан, или бензол. Устойчивы, так же, эфиры малеиновой кислоты. Они тоже имеют практическое применение. Какое, расскажем в следующей главе.
Применение малеиновой кислоты
Полиэфирные смолы, так же, — сырье для изготовления стеклопластика, прочих полимеров. Даже искусственный камень, и тот, делают на основе малеинового ангидрида. Он же нужен для покрытия фасадов и создания бетона. В последний ангидрид добавляют для придания смеси пластичности.
Ангидрид включен в класс сополимеров малеиновой кислоты. На их основе формируют искусственные волокна и ряд синтетических тканей. Формируются на основе ангидрида и сельскохозяйственные культуры. Сополимер регулирует их рост, ускоряя его.
Эфиры малеиновой кислоты служат растворителями. Особенно широко применение диэтилмалеата. Его закупают и для лакокрасочной продукции, и для оборонных предприятий, и для химических лабораторий. Растворитель нужен, так же, фармацевтам, парфюмерам и на нефтегазовых предприятиях.
Гидразит малеиновой кислоты – еще одно полезное соединение героини статьи. Используется гидразит в качестве гербицида. Его действие избирательно, то есть, поражает лишь сорные травы.
Правда, из почвы гидразит попадает и в культурные растения. Однако, для теплокровных соль малеиновой кислоты нетоксична. На килограмм продукции допускают 14-граммовое содержание гербицида.
Только вот подвох заключается в том, что как пищевая добавка соединение не числится. Узнать, сколько кислоты в растительной пище, молоке, мясе, можно лишь проведя экспертизу.
Получение малеиновой кислоты
В природе героиня статьи не встречается. Не удивительно, учитывая неустойчивость соединения. Если промышленникам нужно именно оно, к примеру, для получения фумаровой версии, используют малеиновый ангидрит. Проводят его гидролиз. Это разложение вещества посредством воды.
Кстати ангидридами именуют солеобразующие оксиды. Ацетил-яблочный разлагается до уксусной кислоты и малеинового ангидрида. Далее, следует стандартная гидратация с получением героини статьи. То есть, первоначальная добыча кислоты не особо отличается от современной методики. В виде графических формул ее представляют так:
Цена малеиновой кислоты
То есть, ценник выставляется за кислоту без сторонних примесей. Если брать техническую, можно обойтись тратами в 70-100 рублей за каждую 1 000 граммов.
Малеиновая кислота
| Малеиновая кислота | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Систематическое наименование | цис-бутендиовая кислота | ||
| Традиционные названия | малеиновая кислота | ||
| Хим. формула | HOOC-CH=CH-COOH | ||
| Рац. формула | H4C4O4 | ||
| Состояние | твердое | ||
| Молярная масса | 116,07 г/моль | ||
| Плотность | 1,59 г/см³ | ||
| Температура | |||
| • плавления | 135 °C | ||
| • разложения | 135 °C | ||
| • вспышки | 127 °C | ||
| Константа диссоциации кислоты pKa | pka1 = 1,9 pka2 = 6,07 | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | 78,8 г/100 мл | ||
| ГОСТ | ГОСТ 9803-75 | ||
| Рег. номер CAS | 110-16-7 | ||
| PubChem | 444266 | ||
| Рег. номер EINECS | 203-742-5 | ||
| SMILES | |||
| RTECS | OM9625000 | ||
| ChEBI | 18300 | ||
| ChemSpider | 392248 | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Малеиновая кислота — органическое соединение с формулой HOOC-CH=CH-COOH. Двухосновная непредельная кислота.
Название по номенклатуре IUPAC — цис-бутендиовая кислота. Её транс-изомер называется фумаровой кислотой.
Соли и сложные эфиры малеиновой кислоты называются малеаты.
Наиболее часто она используется для получения фумаровой кислоты.
Содержание
Физические свойства
Молекула малеиновой кислоты менее стабильна чем фумаровой кислоты. Разница их теплот сгорания равна 22,7 кДж/моль.
Малеиновая кислота хорошо растворима в воде (78,8 г/л при 25 °C), а фумаровая кислота — плохо (6,3 г/л при 25 °C). Эти свойства объясняются образованием внутримолекулярной водородной связи в молекуле малеиновой кислоты.
История и методы синтеза
Малеиновая кислота впервые была получена Лассэнем в 1819 г. перегонкой яблочной кислоты. По Перкину (1881 г.), для её получения яблочную кислоту обрабатывают ацетилхлоридом, получая ацетил-яблочный ангидрид, который разлагается с образованием уксусной кислоты и малеинового ангидрида, гидратацией которого получают малеиновую кислоту.
Общая схема процесса:
Производство в промышленности
В промышленности малеиновую кислоту получают гидролизом малеинового ангидрида, который получают каталитическим окислением бензола по схеме:
Применение в промышленности
Наиболее важным применением малеиновой кислоты является использование её в производстве фумаровой кислоты. Для производства фумаровой кислоты малеиновою кислоту каталитически (катализаторы — тиомочевина, неорганические кислоты) изомеризуют. Очень малая растворимость фумаровой кислоты сильно упрощает её отделение от непрореагировавшей малеиновой кислоты. Эти кислоты являются геометрическими изомерами, они не могут самопроизвольно превращаться одна в другую. Это объясняется тем, что для их взаимопревращение нужно разорвать π связь между атомами углерода. Путём озонолиза малеиновою кислоту превращают в глиоксиловою кислоту.
Другие реакции
Малеиновою кислоту можно превратить в яблочную кислоту путём гидратации, в янтарную кислоту путём гидрирования, в малеиновый ангидрид путём дегидратации. Вышеперечисленные реакции не используются в промышленности для производства перечисленных веществ, потому что они являются экономически невыгодными.