Ácido propiónico - Propionic acid

Ácido propiónico
Fórmula esquelética simplificada
Fórmula estrutural completa
Modelo bola e pau
Modelo de preenchimento de espaço
Ácido propiônico.jpg
Nomes
Nome IUPAC preferido
Ácido propanóico
Outros nomes
Carboxyethane
Ethanecarboxylic ácido
Ethylformic ácido
Metacetonic ácido
metilacético ácido
C3: 0 ( números de lípidos )
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100,001,070 Edite isso no Wikidata
Número EC
Número E E280 (conservantes)
Número RTECS
UNII
  • InChI = 1S / C3H6O2 / c1-2-3 (4) 5 / h2H2,1H3, (H, 4,5)  Verifica Y
    Chave: XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N  Verifica Y
  • Ácido propiônico: CCC (= O) O
  • Propionato: CCC (= O) [O-]
Propriedades
C 3 H 6 O 2
Massa molar 74,079  g · mol −1
Aparência Líquido incolor e oleoso
Odor Pungente, rançoso, desagradável
Densidade 0,98797 g / cm 3
Ponto de fusão −20,5 ° C (−4,9 ° F; 252,7 K)
Ponto de ebulição 141,15 ° C (286,07 ° F; 414,30 K)
Sublimes a −48 ° C
Δ subl H o = 74 kJ / mol
8,19 g / g (−28,3 ° C)
34,97 g / g (−23,9 ° C)
Miscível (≥ −19,3 ° C)
Solubilidade Miscível em EtOH , éter , CHCl 3
log P 0,33
Pressão de vapor 0,32 kPa (20 ° C)
0,47 kPa (25 ° C)
9,62 kPa (100 ° C)
4,45 · 10 −4 L · atm / mol
Acidez (p K a ) 4,88
-43,50 · 10 −6 cm 3 / mol
1,3843
Viscosidade 1,175 c P (15 ° C)
1,02 cP (25 ° C)
0,668 cP (60 ° C)
0,495 cP (90 ° C)
Estrutura
Monoclínico (−95 ° C)
P2 1 / c
a  = 4,04 Å, b  = 9,06 Å, c  = 11 Å
α = 90 °, β = 91,25 °, γ = 90 °
0,63 D (22 ° C)
Termoquímica
152,8 J / mol · K
191 J / mol · K
Entalpia
padrão de formação (Δ f H ⦵ 298 )
-510,8 kJ / mol
Entalpia
padrão de combustão (Δ c H ⦵ 298 )
1527,3 kJ / mol
Perigos
Riscos principais Corrosivo
Pictogramas GHS GHS02: InflamávelGHS05: Corrosivo
Palavra-sinal GHS Perigo
H314
P280 , P305 + 351 + 338 , P310
NFPA 704 (diamante de fogo)
Ponto de inflamação 54 ° C (129 ° F; 327 K)
512 ° C (954 ° F; 785 K)
Dose ou concentração letal (LD, LC):
LD 50 ( dose mediana )
1370 mg / kg (camundongo, oral)
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
PEL (permitido)
Nenhum
REL (recomendado)
TWA 10 ppm (30 mg / m 3 ) ST 15 ppm (45 mg / m 3 )
IDLH (perigo imediato)
WL
Compostos relacionados
Ácidos carboxílicos relacionados
Ácido acético Ácido
láctico Ácido
3-hidroxipropiônico Ácido
tartrônico Ácido
acrílico Ácido
butírico
Compostos relacionados
1-propanol
propionaldeído
propionato de sódio
anidrido propiônico
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referências da Infobox

Ácido propiónico ( / p r oʊ p i ɒ n ɪ k / , a partir dos gregos palavras Protos , ou seja, "primeiro", e pion , que significam "gordura", também conhecido como ácido propanóico ) é uma ocorrência natural de ácido carboxílico com a fórmula química CH 3 CH 2 CO 2 H. É um líquido com um cheiro pungente e desagradável que lembra um pouco o odor corporal . O ânion CH 3 CH 2 CO 2 - assim como os sais e ésteres do ácido propiônico são conhecidos como propionatos ou propanoatos .

História

O ácido propiônico foi descrito pela primeira vez em 1844 por Johann Gottlieb , que o encontrou entre os produtos da degradação do açúcar. Nos anos seguintes, outros químicos produziram ácido propiônico por meios diferentes, nenhum deles percebendo que estavam produzindo a mesma substância. Em 1847, o químico francês Jean-Baptiste Dumas estabeleceu todos os ácidos como sendo o mesmo composto, que ele chamou de ácido propiônico, das palavras gregas πρῶτος (prōtos), que significa primeiro , e πίων (piōn), que significa gordura , porque é o o menor ácido H (CH 2 ) n COOH que exibe as propriedades dos outros ácidos graxos , como a produção de uma camada oleosa quando salgado fora da água e tendo um sal de potássio com sabão .

Propriedades

O ácido propiônico tem propriedades físicas intermediárias entre as dos ácidos carboxílicos menores, ácidos fórmico e acético , e os ácidos graxos maiores . É miscível com água, mas pode ser removido da água adicionando sal. Tal como acontece com os ácidos acético e fórmico, ele consiste em pares de moléculas ligadas por hidrogênio, tanto no líquido quanto no vapor.

O ácido propiônico exibe as propriedades gerais dos ácidos carboxílicos: pode formar derivados de amida , éster , anidrido e cloreto . Ele sofre a reação Hell-Volhard-Zelinsky que envolve α- halogenação de um ácido carboxílico com bromo , catalisado por tribrometo de fósforo , neste caso para formar o ácido 2-bromopropanóico , CH 3 CHBrCOOH. Este produto tem sido usado para preparar uma mistura racêmica de alanina por amonólise .

Preparação de alanina a partir de ácido propiônico.png

Fabricar

Químico

Na indústria, o ácido propiônico é produzido principalmente pela hidrocarboxilação de etileno usando níquel carbonil como catalisador:

Hidrocarboxilação de eteno com monóxido de carbono e água para formar ácido propiônico na presença de tetracarbonil de níquel como catalisador

Também é produzido pela oxidação aeróbia do propionaldeído . Na presença de sais de cobalto ou manganês (o propionato de manganês é o mais comumente usado), esta reação prossegue rapidamente em temperaturas tão amenas quanto 40-50 ° C:

Oxidação em fase líquida de propionaldeído com oxigênio atmosférico para formar ácido propiônico na presença de propionato de manganês (II) como catalisador

Grandes quantidades de ácido propiônico já foram produzidas como subproduto da fabricação de ácido acético. Atualmente, o maior produtor mundial de ácido propiônico é a BASF , com capacidade de produção de aproximadamente 150 kt / a.

Biotecnológico

A produção biotecnológica de ácido propiônico usa principalmente cepas de Propionibacterium . No entanto, a produção em grande escala de ácido propiônico por Propionibacteria enfrenta desafios como a inibição severa de produtos finais durante o crescimento celular e a formação de subprodutos (ácido acético e ácido succínico). Uma abordagem para melhorar a produtividade e o rendimento durante a fermentação é por meio do uso de técnicas de imobilização celular, que também promove fácil recuperação, reutilização da biomassa celular e aumenta a tolerância dos microrganismos ao estresse. Em 2018, a tecnologia de impressão 3D foi usada pela primeira vez para criar uma matriz de imobilização celular na fermentação. A produção de ácido propiônico por Propionibacterium acidipropionici imobilizado em pérolas de náilon impressas em 3D foi escolhida como um estudo modelo. Foi demonstrado que essas contas impressas em 3D foram capazes de promover a fixação de células de alta densidade e a produção de ácido propiônico, que poderia ser adaptado a outros bioprocessos de fermentação. Outras matrizes de imobilização de células foram testadas, como Poraver de vidro reciclado e biorreator de leito fibroso.

Métodos alternativos de produção foram testados por cepas geneticamente modificadas de Escherichia coli para incorporar o caminho necessário, o ciclo de Wood-Werkman.

Usos industriais

O ácido propiônico inibe o crescimento de fungos e algumas bactérias em níveis entre 0,1 e 1% em peso. Como resultado, parte do ácido propiônico produzido é consumido como conservante tanto para ração animal quanto para consumo humano. Para alimentação animal, é usado diretamente ou como seu sal de amônio . O antibiótico monensina é adicionado à ração do gado para favorecer as propionibactérias em relação aos produtores de ácido acético no rúmen ; isso produz menos dióxido de carbono e a conversão alimentar é melhor. Esta aplicação é responsável por cerca de metade da produção mundial de ácido propiônico. Outra aplicação importante é como conservante em produtos de panificação, que utilizam os sais de sódio e cálcio . Como aditivo alimentar , é aprovado para uso na UE, EUA, Austrália e Nova Zelândia.

O ácido propiônico também é útil como intermediário na produção de outros produtos químicos, especialmente polímeros. Propionato de acetato de celulose é um termoplástico útil . Propionato de vinil também é usado. Em aplicações mais especializadas, também é usado para fazer pesticidas e produtos farmacêuticos . Os ésteres de ácido propiônico têm odores de frutas e às vezes são usados ​​como solventes ou aromatizantes artificiais.

Em usinas de biogás , o ácido propiônico é um produto intermediário comum, que é formado pela fermentação com bactérias de ácido propiônico. Sua degradação em ambientes anaeróbicos (por exemplo, usinas de biogás) requer a atividade de comunidades microbianas complexas.

Biologia

O ácido propiônico é produzido biologicamente como seu éster de coenzima A, propionil-CoA , a partir da quebra metabólica de ácidos graxos contendo números ímpares de átomos de carbono e também da quebra de alguns aminoácidos . As bactérias do gênero Propionibacterium produzem ácido propiônico como produto final de seu metabolismo anaeróbico . Esta classe de bactérias é comumente encontrada no estômago de ruminantes e nas glândulas sudoríparas de humanos , e sua atividade é parcialmente responsável pelo odor do queijo emmental , do "queijo suíço" americano e do suor .

O metabolismo do ácido propiônico começa com sua conversão em propionil coenzima A , a primeira etapa usual no metabolismo dos ácidos carboxílicos . Como o ácido propiônico tem três carbonos, o propionil-CoA não pode entrar diretamente na oxidação beta ou nos ciclos do ácido cítrico . Na maioria dos vertebrados , o propionil-CoA é carboxilado em D - metilmalonil-CoA , que é isomerizado em L - metilmalonil -CoA. Uma vitamina B 12 dependente de enzima catalisa rearranjo de L -methylmalonyl-CoA para succinil-CoA , que é um intermediário do ciclo do ácido cítrico e podem ser prontamente incorporados lá.

O ácido propiônico serve como substrato para a gliconeogênese hepática por meio da conversão em succinil-CoA . Além disso, a administração de ácido propiônico exógeno resulta em mais produção de glicose endógena do que pode ser explicado apenas pela conversão gliconeogênica. O ácido propiônico exógeno pode aumentar a produção de glicose endógena por meio de aumentos de norepinefrina e glucagon , sugerindo que a ingestão crônica de ácido propiônico pode ter consequências metabólicas adversas.

Na acidemia propiônica , uma doença genética hereditária rara, o propionato atua como uma toxina metabólica nas células do fígado, acumulando-se nas mitocôndrias como propionil-CoA e seu derivado, metilcitrato, dois inibidores do ciclo do ácido tricarboxílico. O propanoato é metabolizado oxidativamente pela glia , o que sugere vulnerabilidade astrocítica na acidemia propiônica quando o propionil-CoA intramitocondrial pode se acumular. A acidemia propiônica pode alterar a expressão do gene neuronal e glial, afetando a acetilação das histonas. Quando o ácido propiônico é infundido diretamente no cérebro de roedores, ele produz comportamento reversível (por exemplo, hiperatividade , distonia , deficiência social, perseveração ) e alterações cerebrais (por exemplo, neuroinflamação inata, depleção de glutationa) que podem ser usados ​​como um meio para modelar o autismo em ratos.

Ocorrência humana

A pele humana hospeda várias espécies de Propionibacteria . O mais notável é o Cutibacterium acnes (anteriormente conhecido como Propionibacterium acnes ), que vive principalmente nas glândulas sebáceas da pele e é uma das principais causas da acne . Observou-se que o propionato está entre os ácidos graxos de cadeia curta mais comuns produzidos no intestino grosso de humanos pela microbiota intestinal em resposta a carboidratos indigestíveis ( fibra alimentar ) na dieta. O papel da microbiota intestinal e seus metabólitos, incluindo o propionato, na mediação da função cerebral foi revisado.

Um estudo em ratos sugere que o propionato é produzido pela bactéria do gênero Bacteroides no intestino, e que ele oferece alguma proteção contra Salmonella lá. Outro estudo descobriu que o propionato de ácido graxo pode acalmar as células imunológicas que aumentam a pressão arterial, protegendo assim o corpo dos efeitos prejudiciais da pressão alta.

Bacteriologia

A espécie de bactéria Coprothermobacter platensis produz propionato quando fermenta a gelatina.

Sais e ésteres de propionato

O propionato / p r oʊ p i ə n eɪ t / , ou propanoato de metilo , de iões é C 2 H 5 C O O - , a base conjugada do ácido propiónico. É a forma encontrada em sistemas biológicos em pH fisiológico . Um composto propiônico ou propanóico é um sal carboxilato ou éster de ácido propiônico. Nestes compostos, o propionato é freqüentemente escrito de forma abreviada, como CH 3 CH 2 CO 2 ou simplesmente EtCO 2 .

Os propionatos não devem ser confundidos com propenoatos (comumente conhecidos como acrilatos ), os íons / sais / ésteres do ácido propenóico (também conhecido como ácido 2-propenóico ou ácido acrílico ).

Exemplos

Sais

Ésteres

Veja também

Referências

links externos