Glyoxylsäure (298-12-4) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Glyoxylsäure
Eine kleine alpha‑Keto-Monocarboxylsäure, die als reaktives Zwischenprodukt und Reagenz in der Spezialchemikalien-Synthese, in analytischen Arbeitsabläufen sowie in der Formulierungs-F&E eingesetzt wird.
| CAS-Nummer | 298-12-4 |
| Familie | Alpha-Keto-Carbonsäuren |
| Typische Form | 50%ige wässrige Lösung (viskose Flüssigkeit) |
| Übliche Qualitäten | EP, USP |
Glyoxylsäure ist eine einfache alpha-Keto-Monocarboxylsäure (2-Oxoessigsäure), die zur Klasse der organischen Säuren und speziell der aldehydischen/alpha-Ketosäuren gehört. Strukturell kann sie als Essigsäure mit einer Oxo-Gruppe am Alpha-Kohlenstoff beschrieben werden; die Konstitution ist kompakt (Formel C2H2O3) und das Molekül enthält eine Carbonylgruppe benachbart zur Carbonsäuregruppe, was eine konjugierte Anordnung polarer funktioneller Gruppen (aldehydisch/keto und Carboxyl) ergibt. Elektronisch weist sie ein lokalisiertes Carbonyl-pi-System mit nucleophiler Additionsfähigkeit auf, das Säure-Base-Verhalten wird vom Carboxylproton dominiert; das alpha-Carbonyl stabilisiert die konjugierte Base (Glyoxylat) durch induktive und Resonanzeffekte gegenüber einfachen Carbonsäuren.
Die Verbindung ist hochpolar und wasserlöslich mit niedriger Lipophilie (negative logP/XLogP-Werte). Als alpha-Ketosäure ist sie chemisch reaktiv: Sie zeigt Säure-Base-Dissoziation (pKa im Bereich schwacher Säuren), Hydrat-/Hemiketalbildung und kann unter bestimmten Bedingungen weiter zu Oxalsäure oxidiert werden; zudem bildet sie Hydrate sowie polymere/sirupartige Materialien bei Feuchtigkeitskontakt (Deliqueszenz). Praktisch wird Glyoxylsäure meist als wässrige Lösung (häufig ca. 50 % w/w) gehandhabt und industriell als Zwischenprodukt in der Parfum-, Aromastoff-, Pharma-, Farb- und Polymerchemie sowie als Spezialreinigungs- oder Korrosionsinhibitor verwendet.
Häufig berichtete Handelsqualitäten für diesen Stoff umfassen: EP, USP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Berichtete experimentelle Dichten umfassen: - 1,342 (USCG, 1999) — dichter als Wasser; sinkt. - 1,42 bei 20 °C/4 °C.
Diese Werte zeigen, dass konzentrierte wässrige Lösungen und reines Material dichter als Wasser sind und in wässrigen Medien zum Sinken neigen. Die Schüttdichte kann je nach Hydratationszustand und Konzentration der wässrigen Formulierungen variieren.
Schmelzpunkt
Verfügbare experimentelle Schmelzpunktdaten sind variabel: - 98 - 98 \(\mathrm{^\circ C}\) - Kristalle aus Wasser; Schmelzpunkt: 70–75 \(\mathrm{^\circ C}\) (Glyoxylsäure Hemihydrat). - Kristalle; MP: ca. 50 \(\mathrm{^\circ C}\) (Glyoxylsäure Monohydrat). - −93 \(\mathrm{^\circ C}\)
Mehrere Schmelzpunkte spiegeln unterschiedliche Festphasen (wasserfrei, Hemihydrat, Monohydrat) und starke Hygroskopizität/Deliqueszenz wider. Hydratationsstatus und Probenhistorie beeinflussen das beobachtete Schmelzverhalten stark; niedriger angegebene Schmelzpunkte entsprechen hydratisierten oder teilweise zersetzten Formen.
Siedepunkt
Kein experimentell ermittelter Wert ist im aktuellen Datenkontext verfügbar.
Dampfdruck
Ein Dampfdruckwert von 1,06 \(\mathrm{mmHg}\) wird berichtet. Ein geschätzter Dampfdruck von ca. 1 \(\mathrm{mmHg}\) bei Umgebungstemperatur ist ebenfalls in Umweltfate-Beschreibungen referenziert. Der Dampfdruck und die Flüchtigkeit der neutralen Spezies sind moderat; in wässrigen Medien liegt die Verbindung jedoch überwiegend ionisiert vor (pKa ≈ 3,3) und die anionische Form wird nicht in die Gasphase übergehen.
Flammpunkt
Kein experimentell ermittelter Wert ist im aktuellen Datenkontext verfügbar.
Chemische Eigenschaften
Wasserlöslichkeit und Phasenverhalten
- Sehr gut in Wasser löslich; leicht löslich in Ethanol, Ether und Benzol.
- Kommerziell als 50%ige wässrige Lösung erhältlich; physikalische Beschreibung: farblose bis strohgelbe, viskose Flüssigkeit.
- Feste Formen: monokline Kristalle aus Wasser; rhombische Prismen aus Wasser mit ½ Mol Kristallwasser.
Glyoxylsäure ist hochpolar (mehrere Carbonyl- und Carboxylsauerstoffatome, TPSA 54,4) und zeigt daher hohe Wasserlöslichkeit; die Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln ist begrenzt. Die Substanz ist hygroskopisch und deliqueszent und neigt bei kurzfristiger Luftfeuchtigkeit zur Sirupbildung, was auf starken Wasseraufnahmevermögen und die Fähigkeit zur Bildung von Hydraten und oligomeren/hydratisierten Spezies hinweist.
Reaktivität und Stabilität
- Glyoxylsäure ist korrosiv und greift viele Metalle an (Ausnahmen bestehen bei einigen Edelstahllegierungen); Kontakt mit aktiven Metallen kann Wasserstoff freisetzen.
- Sie verhält sich wie eine typische Carbonsäure bezüglich Neutralisation (exotherme Reaktion mit Basen) und bildet Salze mit Basen und Metallen; reagiert mit Cyaniden zur Freisetzung von Blausäure unter sauren Bedingungen und kann mit starken Oxidations- oder Reduktionsmitteln reagieren.
- Thermische Zersetzung führt zur Bildung von reizendem Rauch und Dämpfen.
- Kann biologisch und chemisch zu Oxalsäure oxidiert werden; unter bestimmten Bedingungen führen enzymatische oder chemische Oxidationen von Glyoxylsäure zu Oxalat.
- Das Material bildet bei kurzem Kontakt mit Luft einen Sirup (Hemihydrat-Verhalten) und wird als schnell deliqueszent beschrieben.
Praktische Implikationen: Vermeiden Sie die Mischung mit inkompatiblen Reagenzien (starke Oxidationsmittel, überschüssige starke Basen, Cyanide) und den Kontakt mit reaktiven Metallen. Verwenden Sie korrosionsbeständige Materialien für Lagerung und Handhabung.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Kein experimentell ermittelter Wert ist im aktuellen Datenkontext verfügbar.
Molekulare Parameter
Molekülgewicht und Formel
- Molekülformel: C2H2O3
- Molekulargewicht: 74,04
- Exakte Masse / Monoisotopische Masse: 74.000393922
Diese Werte beschreiben eine niedrigmolekulare, stark oxygenierte kleine organische Säure.
LogP und Polarität
- XLogP3‑AA: −0,3
- Experimenteller log Kow (berichteter Wert): log Kow = −0,07
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): 54,4
- Anzahl der Wasserstoffbrückendonoren: 1
- Anzahl der Wasserstoffbrückenakzeptoren: 3
- Anzahl der rotierbaren Bindungen: 1
Die negativen logP/logKow-Werte und die signifikante TPSA korrespondieren mit hoher Wasserlöslichkeit und geringem Potential für Bioakkumulation. Das Molekül besitzt einen Wasserstoffbrückendonator (die Carboxyl-OH-Gruppe) und mehrere Akzeptorstellen (Carbonyl- und Hydroxy-Sauerstoffatome), was starke Solvatation und Wasserstoffbrückenbindungen in wässrigen und polaren Umgebungen ermöglicht.
Strukturelle Merkmale
- SMILES: C(=O)C(=O)O
- InChI: InChI=1S/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
- InChIKey: HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N
- IUPAC/Berechneter Name: oxal-dehydrierte Säure
Glyoxylsäure ist eine α‑Keto-Säure (2‑Oxocessigsäure, eine aldehydische Säure) mit einer elektrophilen Carbonylgruppe neben einer Carboxylgruppe; dieses Strukturmotiv verleiht Reaktivität gegenüber Nukleophilen (Hydrat-/Hemiacetalbildung, Schiffsche Basen-Chemie in biologischen Kontexten) und Anfälligkeit für Oxidation zu Dicarbonsäureprodukten (z. B. Oxalsäure) unter geeigneten Bedingungen.
Identifikatoren und Synonyme
Registriernummern und Codes
- CAS-Nummer: 298-12-4
- EC-Nummer: 206-058-5
- UNII: JQ39C92HH6
- UN-Nummer (unter Berücksichtigung der Konzentrationsangabe im Transportkontext): 3265 (GLYOXYLIC ACID (50% OR LESS))
- ChEBI-ID: CHEBI:16891
- ChEMBL-ID: CHEMBL1162545
- DrugBank-ID: DB04343
- DSSTox Substance ID: DTXSID5021594
- HMDB-ID: HMDB0000119
- KEGG-ID: C00048
- NSC-Nummer: 27785
- SMILES: C(=O)C(=O)O
- InChI: InChI=1S/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
- InChIKey: HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N
Synonyme und strukturelle Bezeichnungen
Häufige Synonyme und alternative Bezeichnungen umfassen: - 2‑Oxocessigsäure - Glyoxalsäure - Oxocessigsäure - Oxoethansäure - Formylformiat - Oxalaldehydsäure - Oxaldehydsäure - α‑Ketoessigsäure - Essigsäure, oxo- - Glyoxylat
(Zusätzliche Einsender- und historische Synonyme existieren für verschiedene Salz- und Lösungsmitteltypen; die oben genannten Namen reflektieren die kernstrukturellen Synonyme der Mutterverbindung.)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Repräsentative Anwendungsgebiete und Industriezweige
Glyoxylsäure wird als Zwischenprodukt und Spezialchemikalie in mehreren Branchen eingesetzt: - Zwischenprodukt bei der Herstellung von Aromen und Duftstoffen (z. B. bei der Vanillin-Synthese) und Parfüms. - Rohstoff oder Zwischenprodukt für Pharmazeutika, Farbstoffe, Kunststoffe und Pflanzenschutzmittel. - Reinigungsmittel für bestimmte industrielle Reinigungsanwendungen. - Inhaltsstoff in Kosmetika (puffernde und formulierungstechnische Funktionen). - Spezialrohstoff für die Produktion biologisch abbaubarer Copolymere und Korrosionshemmer.
Es wird häufig als wässrige Lösung (üblicherweise nahe 50 % w/w) für den industriellen Gebrauch hergestellt, gehandhabt und verkauft.
Rolle in Synthesen und Formulierungen
Glyoxylsäure dient als elektrophiler C2-Baustein in der organischen Synthese (Aldehyd-/Carboxylreaktivität) und wird zur Herstellung von Estern, Heterocyclen und Aroma-Vorstufen verwendet. Außerdem ist sie ein Vorläufer für Methyl- und andere Ester, die in der Zwischenchemie von Pestiziden eingesetzt werden, und fungiert als chemisches Zwischenprodukt bei Synthesen von Vanillin und verwandten Aromastoffen. In Formulierungen werden ihre Säureeigenschaften und oxidative Chemie für kontrollierte Reaktionen sowie als Reaktant für Derivatisierungs- oder Kondensationsschritte genutzt.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
- Gefährdungseinstufungen umfassen: Met. Corr. 1 (kann Metalle korrodieren), Skin Sens. 1B (kann allergische Hautreaktionen verursachen), Eye Damage 1 (verursacht schwere Augenschäden). Gemeldete GHS-Gefahrenhinweise umfassen H317 (kann allergische Hautreaktionen verursachen), H318 (verursacht schwere Augenschäden) und H290 (kann gegenüber Metallen korrosiv sein).
- Klinische/toxikologische Hinweise: Kontakt mit der Substanz kann schwere Haut- und Augenverätzungen verursachen; das Einatmen von Dämpfen kann bei schwerer Exposition zu Atemwegsreizungen und chemischer Pneumonitis führen. Glyoxylsäure und ihre Metaboliten besitzen biologische Aktivität, und die metabolische Umwandlung zu Oxalat wurde mit renalen Effekten in Tierversuchen in Verbindung gebracht; berufliche Exposition sollte kontrolliert werden, um Inhalation und Hautkontakt zu vermeiden.
- Akute Toxizität: Experimentelle und nicht‑klinische Studien zeigen eine Hemmung der mitochondrialen Atmung bei hohen Konzentrationen sowie ein potenzielles nephrotoxisches Risiko durch Oxalatbildung in Stoffwechselwegen; Handhabung unter geeigneten technischen Schutzmaßnahmen ist erforderlich.
Erste-Hilfe-Maßnahmen (allgemein): kontaminierte Kleidung entfernen; Haut oder Augen mindestens 15 Minuten mit reichlich Wasser spülen; betroffene Personen bei Inhalation von Dämpfen an die frische Luft bringen und sofort medizinische Hilfe aufsuchen.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
- In korrosionsbeständigen Behältern und mit sekundärer Auffangvorrichtung lagern; Lagerung mit inkompatiblen Stoffen (starke Oxidationsmittel, aktive Metalle, Cyanide, starke Basen, sofern nicht speziell kontrolliert) vermeiden.
- Das Material ist deliqueszent und bildet bei kurzem Luftkontakt einen Sirup; Behälter stets verschlossen und Luftfeuchtigkeit kontrolliert halten. Korrosion an Metallen und Behältermaterialien ist möglich; verwenden Sie kompatible Materialien wie geeignete Edelstähle oder andere korrosionsbeständige Legierungen gemäß Lieferantenangaben.
- Bei Verschütten und Freisetzung: Bereich absperren, geeignete persönliche Schutzausrüstung verwenden (vollständig undurchlässige Schutzkleidung, Augen-/Gesichtsschutz, Atemschutz bei Dämpfen), mit geeigneten Säureneutralisationsmitteln (z. B. Kalk) neutralisieren, falls sicher, und neutralisierte Rückstände ordnungsgemäß entsorgen.
- Brandbekämpfung: brennbar, aber nicht leicht entzündlich; bei Erwärmung oder Brand können Behälter bersten und korrosive Dämpfe sowie reizenden Rauch freisetzen. Löschmittel: Trockenchemikalien, CO2 oder Wassernebel; direkten Kontakt starker Wasserstrahlen mit konzentrierter Säure ohne geeignete Verfahren vermeiden.
- Persönliche Schutzausrüstung: säurebeständige Handschuhe, vollständig undurchlässige Schutzkleidung, chemikaliensichere Schutzbrille oder Gesichtsschutz und bei Dampfexposition zugelassenen Atemschutz.
Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Rechtsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie geltende lokale Vorschriften konsultieren.
