- Синонимы: Бутандиовая кислота, succinic acid, E363
- Номер CAS: 110-15-6
- Молекулярная формула: C4H6O4
- Внешний вид: кристаллическое твердое вещество без цвета и запаха.
- Фасовка: Мешки, масса нетто до 25 кг
Историческая справка
Химическое соединение, получившее название янтарная кислота, открыто в XV веке и почти пять веков практического применения не находило, использовалось в качестве реактива при лабораторных исследованиях.
Первый практический опыт получен в конце XIX века – химическое соединение стало использоваться в качестве флюса при пайке, применение расширялось при появлении радиотехники. Обратили внимание на кислоту и парфюмеры. С развитием науки установлено, что янтарная кислота участвует в организации химических процессов в живых организмах и растениях.
Получение
Ее можно получить синтетическим путем каталитическим гидрированием малеиновой или фумаровой кислоты, окислением производных фурана или карбонилированием ацетилена.
В первых опытах для получения химического соединения использовался янтарь. Современные технологии позволяют получить вещество путем окисления углеводородов, альдегидов и при переработке растительного сырья, в стране более 20 компаний-производителей. На российском рынке можно купить янтарную кислоту от зарубежного производителя.
В России стандартизировано только производство реактива для лабораторных исследований (ГОСТ 6341-75), фасовка – стеклянные банки, срок хранения – 3 года. Компании-производители выпускают продукт по собственным ТУ в различной фасовке.
Экологичное получение янтарной кислоты из сахарного тростника
Янтарную кислоту в настоящее время получают из сырой нефти каталитическим гидрированием малеинового ангидрида до янтарного ангидрида и последующей гидратацией или прямым каталитическим гидрированием малеиновой кислоты.
Рост населения и связанный с ним спрос на энергию и товары в сочетании с более строгими экологическими нормами и растущей озабоченностью по поводу выбросов углерода в результате сжигания ископаемого топлива активизировали поиск источников возобновляемой энергии для замены или дополнения источников ископаемого топлива.
Жмых сахарного тростника, лигноцеллюлозный материал, состоящий из 50% целлюлозы, 25% гемицеллюлозы и 25% лигнина, является одним из наиболее важных сельскохозяйственных продуктов, производимых в Бразилии. Выход готового продукта составляет около 250 кг на тонну сахарного тростника.
При предварительной кислотной обработке жмыха сахарного тростника образуется жидкая фаза (гидролизат гемицеллюлозы), состоящая в основном из ксилозы, которая, в свою очередь, может использоваться в качестве субстрата для биотехнологических и химических процессов.
Использование возобновляемого сырья для производства янтарной кислоты снижает потребность в использовании ограниченных запасов нефти, тем самым диверсифицируя потенциальный портфель продуктов биоперерабатывающего завода.
Использование такого сырья в концепции биопереработки было успешно изучено для ряда продуктов, включая молочную кислоту, этанол, полигидроксибутират (ПОБ) и янтарную кислоту.
Янтарную кислоту можно использовать в качестве прекурсора для производства многих химикатов для использования в сельском хозяйстве, пищевой и фармацевтической промышленности [например, в качестве поверхностно-активных веществ, детергентов, адипиновой кислоты, 1,4-бутандиола, тетрагидрофурана, N- метилпирролидинона, 2-пирролидинона, соли сукцината, гамма-бутиролактон, различных зеленых растворителей, биоразлагаемых полимеров.
Несколько исследовательских групп работают над разработкой процессов ферментации промышленного уровня для производства янтарной кислоты с использованием штаммов Anaerobiospirillum succiniciproducens, Actinobacillus succinogenes, Mannheimia succiniciproducens и Corynebacterium glutamicum. Которые способны производить относительно большое количество янтарной кислоты из широкого диапазона источников углерода, таких как арабиноза, целлобиоза, фруктоза, галактоза, глюкоза, лактоза, мальтоза, маннитол, манноза, сорбитол, сахароза, ксилоза или салицин в анаэробных условиях.
Этот вид микробов является факультативной анаэробной грамотрицательной бактерией, которая в естественных условиях производит высокие концентрации сукцината в качестве конечного продукта ферментации в дополнение к формиату, ацетату и этанолу.
Физиологические и пищевые факторы, такие как начальная концентрация сахара, сложные источники азота, размер посевного материала и акклиматизация клеток, концентрации карбонат-ионов, магний, pH и температура роста среды, будут наиболее критическими факторами, влияющими как на рост клеток, так и на выход янтарной кислоты.
Влияние на организм
Ученые определили: организм человека в сутки вырабатывает до 200мг кислоты, а нарушение этого процесса приводит к заболеваниям.
Соли янтарной кислоты встречаются во всех живых организмах, когда глюкоза расщепляется при регенерации акцептора щавелевоуксусной кислоты. По сути — это метаболический интермедиат (промежуточное вещество) цитратного цикла.
Солеподобные сукцинаты (натуральные регуляторы работы организма) содержат ион сукцината в качестве отрицательно заряженного аниона в своих кристаллических решетках. Щелочные сукцинаты легко растворяются в воде, остальные сукцинаты не растворимы в воде.
Янтарная кислота содержится в свободной или связанной форме, чаще всего в виде сукцината калия, в незрелых плодах, в янтаре и других ископаемых смолах, а также водорослях, грибах и лишайниках.
Свойства
Янтарная кислота с химической формулой C4H6O4 – хорошо растворимое в воде кристаллическое вещество белого цвета, на вкус – подобно лимонной кислоте. Хорошо растворяется в спиртах, не растворяется в бензоле, бензине, хлороформе. Кристаллы плавятся при +183 градусах, вещество не горит и не взрывается. Естественным образом присутствует в атмосферных осадках и тумане.
Все производства с применением янтарной кислоты – безопасны, но значительная концентрация паров может вызвать у работников раздражение слизистых оболочек. Производственные помещения оборудуются вентиляцией.
Применение
Во второй половине XX века, в период бурного развития органического синтеза, химическое соединение нашло применение в производстве пластмасс и ряде других химических производств. По оценкам экспертов мировая потребность химического соединения растет, ежегодный прирост рынка составляет 10% и в ближайшее время превысит $2 млрд.
В медицине янтарную кислоту применяют в составе медикаментозных средств при онкологии, диабете, аллергии, лечении заболеваний почек, органов пищеварения и для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
При производстве и применении препаратов фармацевты руководствуются международными нормами.
Химическое соединение нашло следующее применение:
- в составе хладагентов, антифризов, реагентов против обледенения в авиации и коммунальном хозяйстве;
- в производстве пластмасс, полиэфирных и алкидных смол, красителей, фотоматериалов, синтетических волокон и нитей;
- пищевая добавка Е363, регулирует кислотность и влажность продуктов;
- в сельском хозяйстве — 0.002% раствор улучшает рост и развитие растений;
- при производстве растворов для химчисток;
- в парфюмерной промышленности.
Янтарная кислота в косметике
Янтарная кислота играет все более важную роль в косметической промышленности. Она содержится во многих пилинг-кремах, придающих коже свежесть. Однако, самым важным аспектом является то, что она наполняет клетки энергией, что делает кожу более молодой и эластичной.
Другим важным моментом является то, что пилинги и антивозрастные средства, содержащие янтарную кислоту, практически не обладают побочными эффектами, поскольку соли янтарной кислоты синтезируются нашим собственным организмом.
В косметике сложные эфиры янтарной кислоты (сукцинаты) используются в качестве эмульгаторов и смягчающих средств (например, диэтилгексилсукцинат, дигептилсукцинат).
