Kyselina šťavelová - Oxalic acid

Jména
	Preferovaný název IUPAC Kyselina šťavelová
	Systematický název IUPAC Kyselina ethandiová
	Ostatní jména Bělidlo na dřevo, Krabová kyselina
Identifikátory
Číslo CAS
3D model ( JSmol )
3DMet
Beilstein Reference	385686
ČEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Informační karta ECHA	100,005,123
Číslo ES
Gmelin Reference	2208
KEGG
Pletivo	Kyselina šťavelová+
PubChem CID
Číslo RTECS
UNII
UN číslo	3261
CompTox Dashboard ( EPA )
	InChI InChI = 1S/C6H6O6/c3-1 (4) 2 (5) 6/h (H, 3,4) (H, 5,6) Klíč: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N ;
	ÚSMĚVY OC (= O) C (= O) O;
Vlastnosti
Chemický vzorec	C 2 H 2 O 4
Molární hmotnost	90,034 g · mol −1 ; (bezvodý) ; 126,065 g · mol −1 (dihydrát)
Vzhled	Bílé krystaly
Zápach	bez zápachu
Hustota	1,90 g · cm −3 (bezvodý, při 17 ° C) ; 1,653 g · cm −3 (dihydrát)
Bod tání	189 až 191 ° C (372 až 376 ° F; 462 až 464 K) ; 101,5 ° C (214,7 ° F; 374,6 K) dihydrát
Rozpustnost ve vodě	90-100 g/L (20 ° C)
Rozpustnost	237 g/l (15 ° C) v ethanolu 14 g/l (15 ° C) v diethyletheru
Tlak páry	<0,001 mmHg (20 ° C)
Kyselost (p K a )	1,25, 4,14
Konjugovaná základna	Hydrogenoxalát
Magnetická citlivost (χ)	-60,05 · 10 −6 cm 3 /mol
Farmakologie
ATCvet kód	QP53AG03 ( WHO )
Nebezpečí
Hlavní nebezpečí	korozívní
Bezpečnostní list	Externí bezpečnostní list
NFPA 704 (ohnivý diamant)	3 1 0 KYSELINA
Bod vzplanutí	166 ° C (331 ° F; 439 K)
	Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
LD Lo ( nejnižší publikované )	1000 mg/kg (pes, orální) ; 1400 mg/kg (krysa) ; 7500 mg/kg (krysa, orální)
	NIOSH (limity expozice USA pro zdraví):
PEL (přípustné)	PEL 1 mg/m 3
REL (doporučeno)	PEL 1 mg/m 3 ST 2 mg/m 3
IDLH (bezprostřední nebezpečí)	500 mg/m 3
Související sloučeniny
Související sloučeniny
	Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	ověřit ( co je to ?)
	Reference na infobox

Kyselina šťavelová je organická kyselina s názvem IUPAC kyselina ethanedioic a vzorec HO
2C -CO
2H . Je to nejjednodušší dikarboxylová kyselina . Je to bílá krystalická pevná látka, která ve vodě tvoří bezbarvý roztok. Jeho název pochází ze skutečnosti, že první vyšetřovatelé izolovali kyselinu šťavelovou z kvetoucích rostlin rodu Oxalis , běžně známých jako šťovíky. Přirozeně se vyskytuje v mnoha potravinách, ale nadměrné požití kyseliny šťavelové nebo dlouhodobý kontakt s pokožkou mohou být nebezpečné.

Kyselina šťavelová má mnohem větší sílu kyseliny než kyselina octová . Je to redukční činidlo a jeho konjugovaná báze , známá jako oxalát ( C.
2Ó2-
4), je chelatační činidlo pro kationty kovů. Kyselina šťavelová se obvykle vyskytuje jako dihydrát vzorce C
2H
2Ó
4· 2H ₂ O .

Dějiny

Příprava solí kyseliny šťavelové (krabí kyseliny) z rostlin byla známá přinejmenším od roku 1745, kdy nizozemský botanik a lékař Herman Boerhaave izoloval sůl z dřevěného šťovíku . V roce 1773 François Pierre Savary z Fribourgu ve Švýcarsku izoloval kyselinu šťavelovou ze své soli v šťovíku.

V roce 1776 vyrobili švédští chemici Carl Wilhelm Scheele a Torbern Olof Bergman kyselinu šťavelovou reakcí cukru s koncentrovanou kyselinou dusičnou ; Scheele nazýval kyselinu, která vedla k socker-syra nebo såcker-syra (cukrová kyselina). V roce 1784 Scheele ukázal, že „cukrová kyselina“ a kyselina šťavelová z přírodních zdrojů jsou totožné.

V roce 1824 získal německý chemik Friedrich Wöhler kyselinu šťavelovou reakcí kyanogenu s čpavkem ve vodném roztoku. Tento experiment může představovat první syntézu přírodního produktu .

Příprava

Kyselina šťavelová se vyrábí hlavně oxidací sacharidů nebo glukózy za použití kyseliny dusičné nebo vzduchu v přítomnosti oxidu vanadičného . Lze použít celou řadu prekurzorů, včetně kyseliny glykolové a ethylenglykolu . Novější metoda zahrnuje oxidační karbonylace z alkoholů a získá se diestery kyseliny šťavelové:

4 ROH + 4 CO + O ₂ → 2 (CO ₂ R) ₂ + 2 H ₂ O

Tyto diestery jsou následně hydrolyzovány na kyselinu šťavelovou. Ročně se vyrobí přibližně 120 000 tun .

Historicky byla kyselina šťavelová získávána výhradně pomocí žíravin, jako je hydroxid sodný nebo draselný , na piliny. Pyrolýza mravenčanu sodného (nakonec připraveného z oxidu uhelnatého) vede k tvorbě šťavelanu sodného , snadno přeměnitelného na kyselinu šťavelovou.

Laboratorní metody

I když je možné jej snadno zakoupit, lze kyselinu šťavelovou připravit v laboratoři oxidací sacharózy za použití kyseliny dusičné v přítomnosti malého množství oxidu vanadičného jako katalyzátoru .

Hydratovanou pevnou látku lze dehydratovat teplem nebo azeotropickou destilací .

Vyvinut v Holandsku, An elektrokatalýze pomocí mědi komplex pomáhá snížit emise oxidu uhličitého na kyselinu šťavelovou; tato konverze využívá oxid uhličitý jako surovinu pro generování kyseliny šťavelové.

Struktura

Bezvodá kyselina šťavelová existuje jako dva polymorfy ; v jednom vede vodíková vazba ke struktuře podobné řetězci, zatímco vzor vodíkové vazby v druhé formě definuje strukturu podobnou listu. Protože je bezvodý materiál kyselý i hydrofilní (hledá vodu), používá se při esterifikaci .

Reakce

Kyselina šťavelová je na karboxylovou kyselinu poměrně silná :

C ₂ O ₄ H ₂ ⇌ C ₂ O ₄ H ^- + H ⁺		p K _a = 1,27
C ₂ O ₄ H ^- ⇌ C ₂Ó^2- ₄+ H ⁺		p K = 4,27

Kyselina šťavelová prochází mnoha reakcemi charakteristickými pro jiné karboxylové kyseliny. Vytváří estery, jako je dimethyl oxalát ( t.t. 52,5 až 53,5 ° C (126,5 až 128,3 ° F)). Tvoří chlorid kyseliny nazývaný oxalylchlorid .

Oxalát, konjugovaná báze kyseliny šťavelové, je vynikajícím ligandem pro kovové ionty, např. Lék oxaliplatina .

Kyselinu šťavelovou a oxaláty lze oxidovat manganistanem v autokatalytické reakci.

P kyseliny šťavelové v K _o hodnoty se mění v literatuře od 1.25-1.46 a 3.81-4.40. 100. vydání CRC, vydané v roce 2019, má hodnoty 1,25 a 3,81.

Výskyt

Biosyntéza

Pro tvorbu oxalátu zprostředkovanou enzymy existují alespoň dvě cesty. V jedné cestě je oxaloacetát , součást Krebsova cyklu kyseliny citrónové , hydrolyzován na oxalát a kyselinu octovou enzymem oxaloacetázou :

[O ₂ CC (O) CH ₂ CO ₂ ] ² + H ₂ O → C
₂Ó^2-
₄+ CH
₃CO^-
₂+ H ⁺

Vzniká také dehydrogenací kyseliny glykolové , která je produkována metabolismem ethylenglykolu .

Výskyt v potravinách a rostlinách

Oxalát vápenatý je nejběžnější složkou ledvinových kamenů . První vyšetřovatelé izolovali kyselinu šťavelovou ze šťovíku dřeva ( Oxalis ). Členové špenátu rodiny a košťáloviny ( zelí , brokolice , růžičková kapusta ), mají vysoký obsah oxalátů, jako jsou šťovík a umbellifers jako petrželkou . Listy rebarbory obsahují asi 0,5% kyseliny šťavelové a jack-in-the-pulpit ( Arisaema triphyllum ) obsahuje krystaly oxalátu vápenatého. Podobně liána virginská , běžná dekorativní réva, produkuje ve svých bobulích kyselinu šťavelovou a také krystaly oxalátu v míze ve formě rafidů . Bakterie produkují oxaláty oxidací sacharidů .

Rostliny rodu Fenestraria produkují optická vlákna vyrobená z krystalické kyseliny šťavelové k přenosu světla do podzemních fotosyntetických lokalit.

Karambola , známá také jako hvězdice, také obsahuje kyselinu šťavelovou spolu s karamboxinem . Citrusová šťáva obsahuje malé množství kyseliny šťavelové. Citrusové plody vyrobené v ekologickém zemědělství obsahují méně kyseliny šťavelové než ty, které se vyrábějí v konvenčním zemědělství.

Bylo navrženo, že tvorba přirozeně se vyskytujících patinátů oxalátu vápenatého na určitých vápencových a mramorových sochách a památkách je způsobena chemickou reakcí uhličitanového kamene s kyselinou šťavelovou vylučovanou lišejníkem nebo jinými mikroorganismy .

Produkce houbami

Mnoho druhů půdních hub vylučuje kyselinu šťavelovou, což má za následek větší rozpustnost kovových kationtů, zvýšenou dostupnost určitých půdních živin a může vést k tvorbě krystalů šťavelanu vápenatého.

jiný

Oxidovaný bitumen nebo bitumen vystavený paprskům gama také obsahuje mezi produkty rozkladu kyselinu šťavelovou. Kyselina šťavelová může zvýšit vyluhování radionuklidů upravených v bitumenu pro likvidaci radioaktivního odpadu .

Biochemie

Konjugovaná báze kyseliny šťavelové je hydrogenoxalate anion, a její konjugovaná báze ( oxalát ) je kompetitivní inhibitor na laktát dehydrogenázy (LDH) enzymu. LDH katalyzuje konverzi pyruvátu na kyselinu mléčnou (konečný produkt fermentačního (anaerobního) procesu) oxidující souběžně koenzym NADH na NAD ⁺ a H ⁺ . Obnovení hladin NAD ⁺ je zásadní pro pokračování anaerobního energetického metabolismu prostřednictvím glykolýzy . Jelikož rakovinné buňky přednostně využívají anaerobní metabolismus (viz Warburgův efekt ), bylo prokázáno, že inhibice LDH inhibuje tvorbu a růst nádoru, což je zajímavý potenciální průběh léčby rakoviny.

Aplikace

Asi 25% vyrobené kyseliny šťavelové bude použito jako mořidlo při barvení. Používá se také v bělidlech , zejména na vlákninu , na odstraňování rzi a jiném čištění, v prášku do pečiva a jako třetí činidlo v nástrojích pro analýzu oxidu křemičitého.

Čištění

Mezi hlavní aplikace kyseliny šťavelové patří čištění nebo bělení, zejména pro odstraňování rzi (činidlo tvořící komplex železa). Jeho použití v prostředcích pro odstraňování rzi je dáno tím, že vytváří stabilní, ve vodě rozpustnou sůl s železitým železem, ferrioxalátovým iontem. Čisticí prostředek Zud obsahuje kyselinu šťavelovou.

Kyselina šťavelová je také široce používána jako bělidlo na dřevo , nejčastěji v krystalické formě, která se mísí s vodou k jejímu správnému ředění pro použití.

Extrakční metalurgie

Kyselina šťavelová je důležitým činidlem v chemii lanthanidů . Hydratované oxaláty lanthanoidů se snadno tvoří ve velmi silně kyselých roztocích v hustě krystalické , snadno filtrované formě, do značné míry bez kontaminace nelanthanidovými prvky. Tepelný rozklad těchto oxalátů poskytuje oxidy , což je nejčastěji uváděná forma těchto prvků na trh.

Niche používá

Včela medonosná potažená krystaly oxalátu

Kyselinu šťavelovou používají někteří včelaři jako miticid proti parazitickému roztoči varroa .

Kyselina šťavelová se používá k čištění minerálů.

Kyselina šťavelová se někdy používá v procesu eloxování hliníku, s kyselinou sírovou nebo bez ní. Ve srovnání s eloxováním kyselinou sírovou jsou získané povlaky tenčí a vykazují nižší drsnost povrchu.

Kyselina šťavelová je složkou některých produktů pro bělení zubů.

Obsah v potravinách

Zelenina	Kyselina šťavelová (g/100 g)
Amarant	1,09
Chřest	0,13
Fazole, snap	0,36
Řepné listy	0,61
Červená řepa	0,06
Brokolice	0,19
Růžičková kapusta	0,02
Zelí	0,10
Mrkev	0,50
Cassava	1.26
Květák	0,15
Celer	0,19
Čekanka	0,2
Pažitka	1,48
Collards	0,45
Koriandr	0,01
Kukuřice, sladká	0,01
Okurka	0,02
Lilek	0,19
Endivie	0,11
Česnek	0,36
Kapusta	0,02
Salát	0,33
Okra	0,05
Cibule	0,05
Petržel	1,70
Pastinák	0,04
Hrášek	0,05
Paprika	0,04
Brambor	0,05
Portulaka	1.31
Ředkev	0,48
Listy rebarbory	0,52
Rutabaga	0,03
Špenát	0,97 (pohybuje se od 0,65 do 1,3 gramů na 100 gramů na základě čerstvé hmotnosti)
Squash	0,02
Sladká brambora	0,24
Švýcarský mangold , zelený	0,96
Rajče	0,05
Tuřín	0,21
Tuřín greeny	0,05
Řeřicha	0,31

Toxicita

Kyselina šťavelová v koncentrované formě může mít škodlivé účinky při kontaktu a po požití . Není identifikován jako mutagenní nebo karcinogenní , ačkoli existuje studie naznačující, že by to mohlo způsobit rakovinu prsu; existuje možné riziko vrozené malformace plodu; může být zdraví škodlivý při vdechování a má mimořádně ničivé účinky na tkáně ze sliznic a horních cest dýchacích ; zdraví škodlivý při požití; škodlivý a ničivý pro tkáň a způsobuje popáleniny, pokud je absorbován kůží nebo je v kontaktu s očima. Příznaky a účinky patří pocit pálení, kašel, dušnost, laryngitida , dušnost, křeč , zánětu a otoku na hrtanu , zánět a edém průdušek , pneumonitida , plicní edém .

U lidí má požitá kyselina šťavelová orální LD _Lo (nejnižší publikovaná smrtelná dávka) 600 mg/kg. Bylo hlášeno, že smrtelná orální dávka je 15 až 30 gramů. Toxicita kyseliny šťavelové je způsobena selháním ledvin způsobeným vysrážením pevného oxalátu vápenatého .

Oxalát se může dostat do buněk, kde je známo, že způsobují mitochondriální dysfunkci .

Požití ethylenglykolu má za následek kyselinu šťavelovou jako metabolit, který může také způsobit akutní selhání ledvin.

Ledvinové kameny

Drtivá většina ledvinových kamenů, 76%, je složena z vápenaté soli kyseliny šťavelové . Kyselina šťavelová může také způsobit bolest kloubů tvorbou podobných sraženin v kloubech. Hydroxid vápenatý ( hašené vápno ) snižuje oxalát moči u lidí i potkanů. Požití obou potravin obsahujících vápník, jako je mléko, s jídlem s vysokým obsahem kyseliny šťavelové způsobuje v žaludku tvorbu šťavelanu vápenatého, který se nevstřebává do těla.

Mezi 1% a 15% lidí na celém světě je v určitém okamžiku jejich života postiženo ledvinovými kameny. V roce 2015 způsobili po celém světě asi 16 000 úmrtí.

Poznámky

^a Pokud není uvedeno jinak, všechna měření jsou založena na hmotnosti surové zeleniny s původním obsahem vlhkosti.

Languages

In other projects