L'acido fumarico, acido trans-butendioico o acido paramaleico, è un composto chimico di formula C4H4O4 che in condizioni normali si presenta come un solido cristallino incolore, inodore, dal sapore fortemente acido.
Storia Il composto fu ottenuto per la prima volta da Lassaigne mediante distillazione dell'acido malico ed analizzato da Pelouge.
Caratteristiche strutturali e fisiche Si tratta di un acido carbossilico, un acido butendioico in cui il doppio legame C=C presenta geometria E e l'isomero dell'acido maleico. Le due sostanze sono isomeri stabili e distinti, dato che la rotazione attorno ad un doppio legame carbonio-carbonio è impedita, poiché la transizione tra gli isomeri cis (Z) e trans (E) possiede una notevole energia di attivazione.
Il composto è combustibile, anche se è difficile innescarlo. In caso di incendio si possono sviluppare fumi irritanti di anidride maleica. Fonde difficilmente e sublima intorno ai 200°C formando anidride maleica e acqua.
Il composto risulta:
insolubile in cloroformio e benzene; praticamente insolubile in olio d'oliva, tetracloruro di carbonio, xilene, canfora fusa e ammoniacaliquida; moderatamente solubile in acqua fredda, etere etilico e acetone; facilmente solubile in eteri e alcol; solubile in etanolo e acido solforico concentrato; molto solubile in acido nitrico bollente.
+Caratteristiche strutturaliN. di atomi pesanti8N. di donatori di legami a idrogeno2N. di accettori di legami a idrogeno4N. di legami ruotabili2N. di legami stereogenici1Massa monoisotopica116,01095860 DaSuperficie polare74,6 ŲSezione d'urto133,58 Ų [M+Na]+Caratteristiche fisicheGravità specifica1,635 a 20°CPressione di vapore1.,54·10-4 mm Hg a 25 °C
Abbondanza e disponibilità È naturalmente presente in molte piante, nella C. islandica, nella F. officinalis e in alcuni funghi.
Sintesi del composto L'acido fumarico è stato sintetizzato per la prima volta a partire dall'acido succinico. Si può ottenere:
dall'ossidazione del furfurale, ottenibile dalla trasformazione del mais, utilizzando un clorato in presenza di un catalizzatore a base di vanadio.Milas, N. A. "Fumaric Acid" Organic Synthesis 1943, Collective Volume 2, page 302. per distillazione secca dell'acido malico; dall'etere cloroeteniltricarbonico per azione di cianuro di potassio e carbonato di potassio.
Attualmente, la sintesi industriale dell'acido fumarico è principalmente basata sull'isomerizzazione catalitica dell'acido maleico in soluzioni acquose a pH basso. Quest'ultimo è accessibile in grandi volumi come prodotto di idrolisi dell'anidride maleica, prodotta mediante ossidazione catalitica del benzene o del butano.British Patent No. 775,912, publicated on the May 29, 1957, by Monsanto Chemical Company.
Reattività e caratteristiche chimiche Il composto reagisce:
con basi alcaline o metalliche a formare i corrispondenti fumarati; con acido bromidrico fumante a 100°C a formare acido monobromosuccinico; direttamente con il bromo (Br2) a formare l'acido dibromosuccinico; con bisolfiti alcalini a formare acido succinilsolfonico; con permanganato di potassio a formare acido racemico; con zinco metallico in acqua a dare succinato di zinco.
Composti
MEFAE DMFAE etere fumarico acido dimetilfumarico fumarati
Biochimica L’acido fumarico è stabile, sebbene sia soggetto a degradazione da parte di microrganismi sia aerobici che anaerobici. Il fumarato, la sua forma anionica, è un intermedio nel ciclo dell'acido citrico utilizzato dalle cellule per produrre energia sotto forma di adenosin trifosfato (ATP) da alimenti. Esso è formato dall'ossidazione da parte della succinato deidrogenasi del succinato. Il fumarato viene quindi convertito dalla fumarasi a malato. La pelle umana produce naturalmente acido fumarico quando esposta alla luce solare., Council of Europe. Committee of Experts on Cosmetic Products Livelli cronicamente elevati di acido fumarico sono associati ad almeno tre errori congeniti del metabolismo, tra cui: deficit del complesso 2-chetoglutarato deidrogenasi, deficit di fumarasi e deficit di piruvato carbossilasi.
Farmacologia e tossicologia
Effetti del composto e usi clinici Due esteri lipofili dell'acido fumarico (MEFAE e DMFAE) si sono dimostrati efficaci nel trattamento della psoriasi volgare e vengono utilizzati associati in capsule gastroresistenti.
Controindicazioni ed effetti collaterali L’acido fumarico è generalmente considerato una sostanza relativamente non tossica e non irritante. Tuttavia, sono stati segnalati casi di insufficienza renale acuta e altre reazioni avverse in seguito all’uso terapeutico topico e sistemico dell’acido fumarico e dei suoi derivati nel trattamento della psoriasi o di altri disturbi cutanei. Altri effetti collaterali della terapia orale includono alterazioni della funzionalità epatica, disturbi gastrointestinali e vampate di calore.
Tossicologia L’inalazione della polvere può causare irritazioni alle vie respiratorie. Il composto non è tossico se ingerito. Il contatto prolungato con occhi o pelle può provocare irritazioni.
Applicazioni Industria alimentare È utilizzato come stabilizzante di diversi prodotti e come regolatore di acidità in prodotti alimentari dal 1946, generalmente in sostituzione dell'acido tartarico e a volte, dell'acido citrico. È denotato con la sigla E297. Viene utilizzato nella preparazione dei vini poiché ha un effetto negativo sulla fermentazione malolattica. A dosaggi compresi tra 300 e 600 mg/l ha un'azione battericida che inibisce i batteri lattici.
Altri usi L'acido fumarico è utilizzato nella fabbricazione di resine poliesteree e polialcoli e come mordente per i coloranti. Fin dai primi anni del XXI secolo è stato utilizzato per sintetizzare una delle prime strutture metallo-organiche che presentano applicazioni commerciali grazie alle sue notevoli proprietà meccaniche e di adsorbimento, in combinazione con una bassa tossicità rispetto ad altri MOFs ben studiati. Viene inoltre utilizzato nei prodotti cosmetici.
Note
Voci correlate Fumarato ferroso Acido maleico Acido succinico Fumarato
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Collegamenti esterni
Fumarico Categoria:Additivi alimentari