Estrutura do ácido fumárico, propriedades, usos e riscos

O ácido fumárico ou transbutenodioico é um ácido dicarboxílico fraco que intervém no ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido tricarboxílico) e no ciclo da ureia. Sua estrutura molecular é HOOCCH = CHCOOH, cuja fórmula molecular condensada é C₄H₄O₄. Os sais e ésteres do ácido fumárico são chamados fumaratos.

É produzido no ciclo de Krebs a partir do succinato que é oxidado para fumarato através da ação da enzima succinato desidrogenase, usando o FAD (Flavin Adenyl Dinucleotide) como coenzima. Enquanto o FAD é reduzido para FADH₂. Posteriormente, o fumarato é hidratado para L-malato pela ação da enzima fumarase.

No ciclo da ureia, o arginossuccinato é convertido em fumarato pela ação da enzima arginosuccinato liase. O fumarato é convertido em malato pela fumarase citosólica.

O ácido fumárico pode ser fabricado a partir de glicose em um processo mediado pelo fungo Rhizopus nigricans. O ácido fumárico também pode ser obtido pela isomerização calórica do ácido maleico. Também pode ser sintetizado pela oxidação de furfural com clorato de sódio na presença de pentóxido de vanádio.

O ácido fumárico tem muitos usos; como aditivo alimentar, preparação de resina e no tratamento de algumas doenças, como psoríase e esclerose múltipla. No entanto, apresenta pequenos riscos para a saúde que devem ser considerados.

Índice

• 1 estrutura química
  • 1.1 Isómero geométrico
• 2 propriedades físicas e químicas
  • 2.1 Fórmula Molecular
  • 2.2 Peso Molecular
  • 2.3 Aparência Física
  • 2.4 Cheiro
  • 2.5 Gosto
  • Ponto de ebulição 2.6
  • 2,7 ponto de fusão
  • 2,8 ponto de inflamação
  • 2.9 Solubilidade na água
  • 2.10 Solubilidade em outros líquidos
  • 2.11 Densidade
  • 2.12 Pressão de vapor
  • 2.13 Estabilidade
  • 2.14 Autoignição
  • 2.15 Calor de combustão
  • 2,16 pH
  • 2.17 Decomposição
• 3 usos
  • 3.1 Na comida
  • 3.2 Na preparação de resinas
  • 3.3 Na medicina
• 4 Riscos
• 5 referências

Estrutura química

A estrutura molecular do ácido fumárico é ilustrada na imagem superior. As esferas pretas correspondem aos átomos de carbono que compõem o seu esqueleto hidrofóbico, enquanto as esferas vermelhas pertencem aos dois grupos COOH carboxílicos. Assim, ambos os grupos COOH são separados apenas por dois carbonos ligados por uma ligação dupla, C = C.

Pode-se dizer que a estrutura do ácido fumárico tem geometria linear. Isso ocorre porque todos os átomos em seu esqueleto de carbonato têm hibridização sp² e, portanto, descansar no mesmo plano, além dos dois átomos de hidrogênio central (as duas esferas brancas, uma para cima e outra para baixo).

Os dois únicos átomos que se projetam deste plano (e com poucos ângulos pronunciados) são os dois prótons ácidos dos grupos COOH (as esferas brancas dos lados). Quando o ácido fumárico é completamente desprotonado, ele adquire duas cargas negativas que ressoam em suas extremidades, tornando-se assim um ânion dibásico.

Isometria geométrica

A estrutura do ácido fumárico apresenta isomerismo trans (ou E). Isto reside nas posições espaciais relativas dos substituintes de ligação dupla. Os dois pequenos átomos de hidrogênio apontam em direções opostas, assim como os dois grupos COOH.

Isto dá ao ácido fumárico um esqueleto "ziguezagueado". Enquanto para o seu outro isómero geométrico, o cis (ou Z), que nada mais é do que ácido maleico, tem um esqueleto curvo com uma forma "C". Esta curvatura é o resultado do encontro frontal dos dois grupos COOH e os dois Hs nas mesmas orientações:

Propriedades físicas e químicas

Fórmula molecular

C₄H₄O₄.

Peso molecular

116,072 g / mol.

Aspecto físico

Um sólido cristalino incolor. Os cristais são monoclinicos na forma de uma agulha.

Pó ou grânulos cristalinos brancos.

Cheirar

WC

Gosto

Uma fruta cítrica.

Ponto de ebulição

329º F a uma pressão de 1,7 mmmHg (522º C). Sublima a 200º C (392º F) e decompõe a 287º C.

Ponto de fusão

572ºF a 576ºF (287º C).

Ponto de inflamação

273º C (copo aberto). 230º C (vidro fechado).

Solubilidade em água

7.000 mg / l a 25º C.

Solubilidade em outros líquidos

-Solúvel em etanol e em ácido sulfúrico concentrado. Com o etanol, ele pode formar pontes de hidrogênio e, diferentemente das moléculas de água, as do etanol interagem com maior afinidade com o esqueleto orgânico de sua estrutura.

-Totalmente solúvel em éster etílico e acetona.

Densidade

1,635 g / cm³ a 68º F. 1.635 g / cm³ a 20º C.

Pressão de vapor

1,54 x 10^-4 mmHg a 25º C.

Estabilidade

É estável, embora seja degradável por microorganismos aeróbicos e anaeróbicos.

Quando o ácido fumárico é aquecido em um recipiente fechado com água entre 150 ° C e 170 ° C, o ácido DL-málico é formado.

Autoignição

1,634º F (375º C).

Calor de combustão

2,760 cal / g.

pH

3,0-3,2 (solução a 0,05% a 25 ° C).Esse valor depende do grau de dissociação dos dois prótons, pois é um ácido dicarboxílico e, portanto, diprótico.

Decomposição

Decompõe-se por aquecimento, produzindo um gás corrosivo. Reage violentamente com oxidantes fortes, causando gases tóxicos e inflamáveis ​​que podem causar um incêndio e até explosões.

Sujeito a combustão parcial, o ácido fumárico se torna o irritante anidrido maleico.

Usos

Na comida

-É usado como um acidulante em alimentos, cumprindo uma função reguladora da acidez. Também pode substituir o ácido tartárico e o ácido cítrico para esse fim. Além disso, é usado como conservante para alimentos.

-Na indústria alimentícia, o ácido fumárico é usado como agente de acidificação, aplicando-se a refrigerantes, vinhos de estilo ocidental, bebidas geladas, concentrados de suco de fruta, frutas enlatadas, picles, sorvetes e refrigerantes.

- O ácido fumárico é utilizado em bebidas do dia-a-dia, como leite com chocolate, gemada, cacau e leite condensado. O ácido fumárico é também adicionado ao queijo, incluindo queijos processados ​​e substitutos de queijo.

- Sobremesas como pudim, iogurte com sabor e sorvetes podem conter ácido fumárico. Este ácido pode preservar ovos e sobremesas com base em ovos como creme.

Usos adicionais dentro da indústria de alimentos

O ácido fumárico ajuda a estabilizar e dar sabor aos alimentos. Bacon e alimentos enlatados também têm agregados desse composto.

- O seu uso combinado com benzoatos e ácido bórico é útil contra a degradação da carne, peixe e marisco.

- Tem propriedades antioxidantes, por isso tem sido utilizado na conservação de manteiga, queijo e leite em pó.

-Facilita o manuseio da massa de farinha, permitindo que ela trabalhe mais facilmente.

-Ele tem sido utilizado com sucesso na dieta de suínos em termos de ganho de peso, melhora da atividade digestiva e diminuição de bactérias patogênicas no sistema digestivo.

Na preparação de resinas

O ácido fumárico é utilizado na produção de resinas de poliéster insaturado. Esta resina possui excelente resistência à corrosão química e resistência ao calor. Além disso, é utilizado na fabricação de resinas alquídicas, resinas fenólicas e elastômeros (borrachas).

-O copolímero de ácido fumárico e acetato de vinila é uma forma de adesivo de alta qualidade. O copolímero de ácido fumárico com estireno é uma matéria-prima na fabricação de fibras de vidro.

-Ele tem sido usado para a elaboração de álcoois poli-hídricos e como mordente de corantes.

Na medicina

- Fumarato de sódio pode reagir com sulfato ferroso para formar o gel de ferro ferroso, originando a droga com o nome de Fersamal. Também é usado no tratamento da anemia em crianças.

-O éster dimetil fumarato tem sido usado no tratamento da esclerose múltipla, produzindo assim uma redução na progressão da incapacidade.

- Vários ésteres de ácido fumárico têm sido utilizados no tratamento da psoríase. Os compostos de ácido fumárico exercem sua ação terapêutica através de sua capacidade imunomoduladora e imunossupressora.

-A planta Fumaria officinalis contém naturalmente ácido fumárico e tem sido usada há décadas no tratamento da psoríase.

No entanto, insuficiência renal, insuficiência hepática, efeitos gastrointestinais e rubor foram observados em um paciente tratado com ácido fumárico para psoríase. O distúrbio foi diagnosticado como Necrose Tubular Aguda.

Experimentos com este composto

-Em uma experiência realizada em humanos que receberam 8 mg de ácido fumárico / dia durante um ano, nenhum dos participantes mostrou danos no fígado.

-Fumarico tem sido usado para inibir tumores hepáticos induzidos em camundongos pela tioacetamida.

-Ele tem sido usado em camundongos tratados com mitomicina C. Esta droga produz alterações hepáticas, que consistem em várias alterações citológicas, como irregularidade perinuclear, agregação de cromatina e organelas citoplasmáticas anormais. Da mesma forma, o ácido fumárico reduz a incidência dessas alterações.

-Em experimentos com ratos, o ácido fumárico mostrou uma capacidade inibitória para o desenvolvimento de papiloma esofágico, glioma cerebral e tumores mesenquimais do rim.

-Existem experimentos que mostram um efeito oposto do ácido fumárico em relação aos tumores cancerígenos. Foi recentemente identificado como um oncometabolito ou um metabolito endógeno capaz de causar câncer. Existem altos níveis de ácido fumárico nos tumores e no fluido ao redor do tumor.

Riscos

- Em contato com os olhos, o ácido fumárico em pó pode causar irritação, manifestada por vermelhidão, lacrimejamento e dor.

-Em contato com a pele pode causar irritação e vermelhidão.

- Sua inalação pode irritar a membrana mucosa das narinas, laringe e garganta. Também pode causar tosse ou falta de ar.

- Por outro lado, o ácido fumárico não apresenta toxicidade quando é ingerido.

Referências

1. Steven A. Hardinger (2017). Glossário Ilustrado de Química Orgânica: Ácido fumárico. Retirado de: chem.ucla.edu
2. Grupo Transmerquim. (Agosto de 2014). Ácido fumárico. [PDF] Retirado de: gtm.net
3. Wikipédia. (2018) Ácido fumárico Retirado de: en.wikipedia.org/wiki/Fumaric_acid
4. PubChem. (2018) Ácido fumárico Retirado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Sociedade Real de Química. (2015). Ácido fumárico Retirado de: chemspider.com
6. ChemicalBook. (2017). Ácido fumárico Retirado de: chemicalbook.com