FUMĀRSKĀBE: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS UN RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Fumārskābe vai vāja transbutenodioico dikarbonskābes iesaistīta TCA ciklā (vai cikls tricarboxylic skābju) un urīnviela cikls. Tās molekulārā struktūra ir HOOCCH = CHCOOH, kuras kondensētā molekulārā formula ir C ₄ H ₄ O ₄ . Fumārskābes sāļus un esterus sauc par fumarātiem.

To ražo Krebsa ciklā no sukcināta, kas tiek oksidēts par fumarātu, darbojoties ar enzīmu sukcinātu dehidrogenāzi, kā koenzīmu izmantojot FAD (Flavīna adenila dinukleotīds). Kamēr FAD tiek samazināts līdz FADH ₂ . Pēc tam ar enzīma fumarāzes palīdzību fumarāts tiek hidratēts līdz L-malātam.

Avots: Autors Bens Milss, no Wikimedia Commons

Karbamīda ciklā arginosukcināts tiek pārvērsts fumarātā ar enzīma arginosukcināta lāzes darbību. Fitarāts tiek pārveidots par malātu ar citosola fumarāzes palīdzību.

Fumārskābi var izgatavot no glikozes procesā, ko vada sēne Rhizopus nigricans. Fumārskābi var iegūt arī no maleīnskābes kaloriju izomerizācijas. To var arī sintezēt, oksidējot furfurolu ar nātrija hlorātu vanādija pentoksīda klātbūtnē.

Fumārskābei ir daudz lietojumu; kā pārtikas piedevu, sveķu ražošanu un dažu slimību, piemēram, psoriāzes un multiplās sklerozes, ārstēšanā. Tomēr tas rada nelielu risku veselībai, kas jāņem vērā.

Ķīmiskā struktūra

Augšējais attēls parāda fumārskābes molekulāro struktūru. Melnās sfēras atbilst oglekļa atomiem, kas veido tā hidrofobo skeletu, bet sarkanās sfēras pieder divām karboksilgrupām COOH. Tādējādi abas COOH grupas tiek atdalītas tikai ar diviem oglekļa atomiem, kas savienoti ar dubulto saiti, C = C.

Var teikt, ka fumārskābes struktūrai ir lineāra ģeometrija. Tas ir tāpēc, ka visi atomi tās karbonāts skeleton have sp ² hibridizācija un, tādējādi, atpūtas vienā un tajā pašā plaknē papildus divu centrālo ūdeņraža atomiem (divas baltas lodītes, viens vērsts uz augšu un otrs uz leju ).

Vienīgie divi atomi, kas izvirzīti no šīs plaknes (un ar dažiem stāviem leņķiem), ir divi COOH grupu skābie protoni (baltas sfēras sānos). Kad fumārskābe ir pilnībā deprotonēta, tā iegūst divus negatīvus lādiņus, kas rezonē tā galos, tādējādi kļūstot par divbāzu anjonu.

Ģeometriskā izomērija

Fumārskābes struktūrai piemīt trans (vai E) izomērs. Tas atrodas divkāršās saites aizvietotāju relatīvajās telpiskajās pozīcijās. Divi mazi ūdeņraža atomi norāda pretējos virzienos, tāpat kā abas COOH grupas.

Tas piešķir fumārskābei “zigzagged” skeletu. Citam ģeometriskajam izomēram cis (vai Z), kas nav nekas cits kā maleīnskābe, tam ir izliekts skelets “C” formā. Šis izliekums ir abu COOH grupu un divu H frontālās tikšanās rezultāts vienādās orientācijās:

Avots: Autors Ninomy, no Wikimedia Commons

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Molekulārā formula

C ₄ H ₄ O ₄ .

Molekulārais svars

116,072 g / mol.

Ārējais izskats

Bezkrāsaina kristāliska cieta viela. Kristāli ir monokliniski, adatas formas.

Balts kristālisks pulveris vai granulas.

Smarža

Tualete.

Garša

Citrusaugļi.

Vārīšanās punkts

329 ° F ar spiedienu 1,7 mmmHg (522 ° C). Sublimējas 200º C (392º F) un sadalās 287º C temperatūrā.

Kušanas punkts

No 572 ° F līdz 576 ° F (287 ° C).

Uzliesmošanas temperatūra

273º C (atvērts stikls). 230º C (slēgts stikls).

Šķīdība ūdenī

7000 mg / l 25º C temperatūrā.

Šķīdība citos šķidrumos

-Šķīst etanolā un koncentrētā sērskābē. Izmantojot etanolu, tas var veidot ūdeņraža saites, un atšķirībā no ūdens molekulām etanola mijiedarbība notiek ar lielāku afinitāti ar tā struktūras organisko skeletu.

- vāji šķīst etilesterī un acetonā.

Blīvums

1,635 g / cm ³ 68 ° F temperatūrā. 1,635 g / cm ³ 20 ° C temperatūrā.

Tvaika spiediens

1,54 x 10 ^-4 mmHg 25º C temperatūrā.

Stabilitāte

Tas ir stabils, kaut arī tas ir noārdāms ar aerobiem un anaerobiem mikroorganismiem.

Sildot fumārskābi slēgtā traukā ar ūdeni no 150 ° C līdz 170 ° C, veidojas DL-ābolskābe.

Automātiska parakstīšanās

375 ° C (1 634 ° F).

Sadegšanas siltums

2760 cal / g.

pH

3,0-3,2 (0,05% šķīdums 25 ° C temperatūrā). Šī vērtība ir atkarīga no divu protonu disociācijas pakāpes, jo tā ir dikarboksilskābe un tāpēc diprotiska.

Sadalīšanās

Karsējot tas sadalās, veidojot kodīgu gāzi. Vardarbīgi reaģē ar stipriem oksidētājiem, veidojot viegli uzliesmojošas un toksiskas gāzes, kas var izraisīt ugunsgrēku un pat eksploziju.

Daļējas sadedzināšanas laikā fumārskābe pārvēršas par kairinošu maleīnskābes anhidrīdu.

Lietojumprogrammas

Pārtikā

-To lieto kā skābēšanas līdzekli pārtikā, pildot skābuma regulējošo funkciju. Šim nolūkam tas var arī aizstāt vīnskābi un citronskābi. Turklāt to izmanto kā pārtikas konservantu.

-Pārtikas rūpniecībā fumārskābi izmanto kā skābo līdzekli, to lieto bezalkoholiskajiem dzērieniem, rietumu stila vīniem, aukstajiem dzērieniem, augļu sulas koncentrātam, augļu konserviem, marinētiem marinējumiem, saldējumiem un bezalkoholiskajiem dzērieniem.

-Fārskābe tiek izmantota ikdienas dzērienos, piemēram, šokolādes pienā, eggnog, kakao un iebiezinātā pienā. Fumārskābi pievieno arī sieram, ieskaitot kausētus sierus un siera aizstājējus.

-Deserti, piemēram, pudiņš, aromatizēts jogurts un sorbetes, var saturēt fumārskābi. Šī skābe var saglabāt olas un olu desertus, piemēram, olu krēms.

Papildu lietojumi pārtikas rūpniecībā

-Fārskābe palīdz stabilizēt un aromatizēt ēdienu. Šis savienojums ir pievienots arī bekonam un konserviem.

-Izmantošana apvienojumā ar benzoātiem un borskābi ir noderīga gaļas, zivju un vēžveidīgo noārdīšanai.

-Tam piemīt antioksidanta īpašības, tāpēc to izmanto sviesta, sieru un piena pulvera konservēšanā.

-Tas atvieglo miltu mīklas apstrādi, ļaujot tai vieglāk strādāt.

-To veiksmīgi izmanto cūku uzturā, lai palielinātu svaru, uzlabotu gremošanas darbību un samazinātu patogēno baktēriju daudzumu gremošanas sistēmā.

Sveķu ražošanā

-Fārskābi izmanto nepiesātinātu poliestera sveķu ražošanā. Šiem sveķiem ir lieliska izturība pret ķīmisko koroziju un karstumizturība. Turklāt to izmanto alkīda sveķu, fenola sveķu un elastomēru (gumijas) ražošanā.

-Fumārskābes un vinilacetāta kopolimērs ir augstas kvalitātes līmes forma. Fumārskābes kopolimērs ar stirolu ir stikla šķiedru ražošanas izejviela.

-To izmantoja daudzvērtīgu spirtu ražošanā un kā krāsvielu kodinātāju.

Medicīnā

-Nātrija fumarāts var reaģēt ar melno sulfātu, veidojot dzelzs fumarāta želeju, kuras izcelsme ir zāle ar nosaukumu Fersamal. To lieto arī bērnu anēmijas ārstēšanā.

-Dimetilfumarāta esteris ir izmantots multiplās sklerozes ārstēšanā, tādējādi samazinot invaliditātes progresēšanu.

- Psoriāzes ārstēšanā ir izmantoti dažādi fumārskābes esteri. Fumārskābes savienojumi terapeitiski iedarbojas, pateicoties imūnmodulējošai un imūnsupresīvai spējai.

-Augu Fumaria officinalis dabiski satur fumārskābi, un gadu desmitiem ilgi to izmanto psoriāzes ārstēšanā.

Tomēr pacientam, kam psoriāzes ārstēšanai izmanto fumarskābi, ir novērota nieru mazspēja, traucēta aknu darbība, kuņģa-zarnu trakta darbība un pietvīkums. Traucējumi tika diagnosticēti kā akūta tubulārā nekroze.

Eksperimenti ar šo savienojumu

- Eksperimentā, kas tika veikts ar cilvēkiem, kuriem vienu gadu deva 8 mg fumārskābes dienā, neviens no dalībniekiem neuzrādīja aknu bojājumus.

-Fārskābe ir izmantota, lai kavētu tiocetamīdu izraisītos aknu audzējus pelēm.

-Tas ir izmantots pelēm, kuras ārstē ar mitomicīnu C. Šīs zāles izraisa aknu patoloģijas, kas sastāv no dažādām citoloģiskām izmaiņām, piemēram, perinukleāriem pārkāpumiem, hromatīna agregācijas un patoloģiskiem citoplazmatiskiem organelliem. Arī fumārskābe samazina šo izmaiņu biežumu.

- Eksperimentos ar žurkām fumārskābe ir pierādījusi inhibējošu spēju barības vada papilomas, smadzeņu gliomas un nieru mezenhimālo audzēju attīstībai.

-Ir eksperimenti, kas parāda pretēju fumārskābes iedarbību attiecībā uz vēža audzējiem. Nesen tas tika identificēts kā oncometabolite vai endogēns metabolīts, kas spēj izraisīt vēzi. Audzējos un šķidrumā ap audzēju ir augsts fumārskābes līmenis.

Riski

-Saskaroties ar acīm, fumārskābes pulveris var izraisīt kairinājumu, kas izpaužas kā apsārtums, asarošana un sāpes.

-Kontakts ar ādu, tas var izraisīt kairinājumu un apsārtumu.

-Tā ieelpojot var kairināt deguna eju, balsenes un rīkles gļotādu. Tas var izraisīt arī klepu vai elpas trūkumu.

- No otras puses, fumārskābe norijot neuzrāda toksicitāti.

Atsauces

1. Stīvens A. Hardingers. (2017). Ilustrētā organiskās ķīmijas vārdnīca: fumārskābe. Paņemts no: chem.ucla.edu
2. Grupa Transmerquim. (2014. gada augusts). Fumārskābe. . Paņemts no: gtm.net
3. Wikipedia. (2018). Fumārskābe. Paņemts no: en.wikipedia.org/wiki/Fumaric_acid
4. PubChem. (2018). Fumārskābe. Ņemts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Karaliskā ķīmijas biedrība. (2015). Fumārskābe. Paņemts no: chemspider.com
6. Ķīmiskā grāmata. (2017). Fumārskābe. Paņemts no: chemicalbook.com