Μηλεϊνικό οξύ

Το μηλεϊνικό οξύ ή cis-βουτενοδιοϊκό οξύ είναι οργανική ένωση που χημικώς είναι ένα δικαρβοξυλικό οξύ, δηλαδή ένα μόριο με δύο καρβοξυλικές ομάδες. Ο χημικός τύπος του είναι HO2CCH=CHCO2H. Το μηλεϊνικό οξύ είναι το cis-ισομερές του βουτενοδιοϊκού οξέος, ενώ το φουμαρικό οξύ είναι το trans-ισομερές. Χρησιμοποιείται κυρίως ως πρόδρομη ένωση του φουμαρικού οξέος και σε σχέση με το μητρικό του, μηλεϊνικό ανυδρίτη, το μηλεϊνικό οξύ έχει πολύ λίγες εφαρμογές.

 Το μηλεϊνικό οξύ έχει θερμότητα καύσης -1.355 kJ/mol, δηλ. 22,7 kJ/mol υψηλότερη από αυτή του φουμαρικού οξέος. Το μηλεϊνικό οξύ είναι πιο εύκολα διαλυτό στο νερό από ότι το φουμαρικό οξύ. Το σημείο τήξης του μηλεϊνικού οξέος (135 °C) είναι επίσης πολύ χαμηλότερο από εκείνο του φουμαρικού οξέος (287 °C). Και οι δύο ιδιότητες του μηλεϊνικού οξέος μπορούν να εξηγηθούν λόγω του ενδομοριακού δεσμού υδρογόνου που λαμβάνει χώρα στο μηλεϊνικό οξύ σε βάρος των διαμοριακών αλληλεπιδράσεων και που δεν είναι εφικτές στο φουμαρικό οξύ για στερεοχημικούς λόγους. Στη βιομηχανία, το μηλεϊνικό οξύ προέρχεται από υδρόλυση του μηλεϊνικού ανυδρίτη, όπου ο τελευταίος παράγεται με οξείδωση του βενζολίου ή βουτανίου.Το μηλεϊνικό οξύ είναι βιομηχανική πρώτη ύλη για την παραγωγή γλυοξυλικού οξέος με οζονόλυση.Το μηλεϊνικό οξύ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχηματισμό αλάτων προσθήκης οξέος σε φάρμακα για να γίνουν πιο σταθερά, όπως λ.χ. η μηλεϊνική ινδακατερόλη. Το μηλεϊνικό οξύ χρησιμοποιείται επίσης ως προαγωγέας πρόσφυσης για διαφορετικά υποστρώματα, όπως π.χ. μέταλλα επικαλυμμένα με νάιλον και ψευδάργυρο, λ.χ. γαλβανισμένο χάλυβα, σε συγκολλητικές ουσίες με βάση το μεθακρυλικό μεθυλεστέρα. Η κύρια βιομηχανική χρήση του μηλεϊνικού οξέος είναι η μετατροπή του σε φουμαρικό οξύ. Αυτή η μετατροπή, βλ. ισομερισμός, καταλύεται από ποικιλία αντιδραστηρίων, όπως ανόργανα οξέα και θειουρία. Και πάλι, η μεγάλη διαφορά στη υδατοδιαλυτότητα κάνει την απομόνωση - συλλογή του φουμαρικού οξέος πολύ εύκολη. Ο ισομερισμός είναι δημοφιλές θέμα στην εκπαίδευση. Το μηλεϊνικό οξύ και το φουμαρικό οξύ δεν αλληλομετατρέπονται αυθόρμητα επειδή η περιστροφή γύρω από έναν διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα δεν είναι ενεργειακά ευνοϊκή.Ωστόσο, η μετατροπή του cis ισομερούς σε trans ισομερές είναι εφικτή με φωτόλυση παρουσία μικρής ποσότητας βρωμίου. Το φως μετατρέπει το στοιχειακό βρώμιο σε μια ρίζα βρωμίου, η οποία ''προσβάλλει'' το αλκένιο σε μια αντίδραση προσθήκης ριζών σε μια ρίζα βρωμοαλκανίου. Οι ρίζες βρωμίου ανασυνδυάζονται και σχηματίζεται φουμαρικό οξύ. Σε μια άλλη μέθοδο (που χρησιμοποιείται ως επίδειξη στις τάξεις / στην εκπαίδευση), το μηλεϊνικό οξύ μετατρέπεται σε φουμαρικό οξύ μέσω της διαδικασίας θέρμανσης του μηλεϊνικού οξέος σε διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Η αναστρέψιμη προσθήκη (H+) οδηγεί σε ελεύθερη περιστροφή γύρω από τον κεντρικό δεσμό C-C και σχηματισμό του πιο σταθερού και λιγότερο διαλυτού φουμαρικού οξέος. Ορισμένα βακτήρια παράγουν το ένζυμο μηλεϊνική ισομεράση, το οποίο χρησιμοποιείται από τα βακτήρια στο μεταβολισμό των νικοτινικών (βλ. νιασίνη). Αυτό το ένζυμο καταλύει τον ισομερισμό μεταξύ φουμαρικού και μηλεϊνικού. Αν και δεν εφαρμόζεται εμπορικά, το μηλεϊνικό οξύ μπορεί να μετατραπεί σε μηλεϊνικό ανυδρίτη με αφυδάτωση, σε μηλικό οξύ με ενυδάτωση και σε ηλεκτρικό οξύ με υδρογόνωση (αιθανόλη / παλλάδιο σε άνθρακα).Αντιδρά με θειονυλοχλωρίδιο ή πενταχλωριούχο φώσφορο για να αποδώσει το χλωριούχο μηλεϊνικό οξύ. Το μηλεϊνικό οξύ, όντας ηλεκτρόφιλο, συμμετέχει ως διενόφιλο σε πολλές αντιδράσεις Diels-Alder. Το μηλεϊνικό ιόν είναι η ιονισμένη μορφή του μηλεϊνικού οξέος. Το μηλεϊνικό ιόν είναι χρήσιμο στη βιοχημεία ως αναστολέας των αντιδράσεων τρανσαμινασών. Οι εστέρες μηλεϊνικού οξέος ονομάζονται επίσης μηλεϊνικοί, για παράδειγμα ο μηλεϊνικός διμεθυλεστέρας. Πολλά φάρμακα που περιέχουν αμίνες διατίθενται στην αγορά ως άλατα μηλεϊνικού οξέος, π.χ. καρφεναζίνη, χλωροφαινιραμίνη, πυριλαμίνη, μεθυλεργονοβίνη και θειαιθυλοπεραζίνη. Φουμαρικό οξύ Μηλικό οξύ Μηλονικό οξύ Ηλεκτρικό οξύ International Chemical Safety Card 1186 Calculator: Water and solute activities in aqueous maleic acid