Malonato de dietilo (105-53-3) Propiedades físicas y químicas
Malonato de dietilo
Un éster malonato común utilizado como bloque de construcción C3 en síntesis de productos químicos finos y farmacéuticos para formulación y procesos de síntesis orgánica.
| Número CAS | 105-53-3 |
| Familia | Ésteres malonato (dietéricos) |
| Forma típica | Líquido incoloro |
| Grados comunes | EP, FCC, JP, Calidad reactivo, USP |
El malonato de dietilo es un diéster alifático simple — el diéster dietílico del ácido malónico (ácido propanodioico) — que pertenece a la clase estructural de ésteres malonato. La molécula contiene dos grupos carbonilo de éster flanqueando una unidad metileno (—CH2—); este metileno activado es el grupo funcional característico para la química enolato. Estructuralmente es neutra, moderadamente polar (área polar superficial topológica \(=52.6\)) y compacta (\(\mathrm{C}_7\mathrm{H}_{12}\), peso molecular \(160.17\)). Las características electrónicas incluyen dos sistemas π carbonilo (fuertemente electronegativos en comparación con el metileno central) y cuatro sitios aceptores de enlace por hidrógeno (los dos oxígenos carbonilo y dos oxígenos éster), sin donadores de enlace por hidrógeno.
Químicamente, el malonato de dietilo se comporta como un éster fácilmente enolizable: los átomos de hidrógeno del metileno central están acidificados respecto a enlaces C–H alifáticos típicos y son desprotonados por bases comunes para formar enolatos estabilizados usados en reacciones de formación de enlaces C–C (alquilaciones, condensaciones, adiciones de Michael). Es susceptible a hidrólisis (química y enzimática) para dar etanol y ácido malónico; la velocidad de hidrólisis aumenta en condiciones neutras a básicas y puede ser catalizada por enzimas tipo esterasas. Físicamente es un líquido incoloro con olor frutal característico a éster, de volatilidad moderada y solubilidad acuosa limitada comparada con ésteres inferiores, pero con buena solubilidad en muchos disolventes orgánicos, lo que lo convierte en un intermedio y disolvente/modificador versátil en procesos sintéticos.
El malonato de dietilo se utiliza ampliamente en la industria como intermedio sintético en la producción de barbitúricos, productos farmacéuticos, agroquímicos, vitaminas, colorantes y fragancias, y también se emplea como ingrediente aromatizante en bajas concentraciones. Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: EP, FCC, JP, Calidad reactivo, USP.
Propiedades físicas básicas
Densidad
Las densidades experimentales reportadas a temperatura ambiente incluyen:
- \(1.0551\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) a \(20\,^\circ\mathrm{C}\).
- \(1.06\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) (a \(20\,^\circ\mathrm{C}\)).
- Un rango medido \(1.053\text{–}1.056\ \mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\).
Estos valores son consistentes con un líquido orgánico rico en oxígeno cuya densidad molecular es ligeramente superior a la del agua a temperatura ambiente.
Punto de fusión
- Punto de fusión reportado: \(-50\,^\circ\mathrm{C}\).
No se dispone de datos adicionales establecidos experimentalmente sobre fases térmicas en estado sólido en el contexto actual.
Punto de ebullición
Puntos de ebullición reportados:
- \(200\,^\circ\mathrm{C}\).
- \(199.00\text{ a }200.00\,^\circ\mathrm{C}\) a \(760.00\ \mathrm{mm Hg}\).
- \(199\,^\circ\mathrm{C}\) (informe alternativo).
El alto punto de ebullición normal refleja el peso molecular y las interacciones polares intermoleculares asociadas con los dos grupos éster.
Presión de vapor
Datos disponibles de presión de vapor:
- \(0.26\ \mathrm{mm Hg}\) (temperatura no especificada).
- \(0.19\ \mathrm{mm Hg}\) a \(25\,^\circ\mathrm{C}\).
- Presión de vapor expresada en unidades SI: \(36\ \mathrm{Pa}\) a \(25\,^\circ\mathrm{C}\).
Los valores de presión de vapor indican volatilidad moderada a temperaturas ambientales, consistente con las estimaciones de vida media atmosférica observadas para ésteres relacionados.
Punto de inflamación
Datos reportados de punto de inflamación/ignición:
- \(200\,^\circ\mathrm{F}\) (\(93\,^\circ\mathrm{C}\)) (copa abierta).
- \(85\,^\circ\mathrm{C}\) (copa cerrada).
El malonato de dietilo es combustible; manténgase alejado de fuentes de ignición y siga los controles adecuados para líquidos inflamables.
Propiedades químicas
Solubilidad y comportamiento de fase
Datos cuantitativos y cualitativos de solubilidad:
- Solubilidad en agua: \(20\ \mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\) a \(20\,^\circ\mathrm{C}\) (moderada).
- \(23.2\ \mathrm{mg}\,\mathrm{mL}^{-1}\) a \(37\,^\circ\mathrm{C}\) (equivalente a \(\sim23.2\ \mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\)).
- Miscible/soluble en etanol y éter dietílico; muy soluble en acetona y benceno; soluble en cloroformo; soluble en muchos aceites fijos y propilenglicol; reportado como insoluble en glicerina y aceite mineral a \(200\,^\circ\mathrm{C}\) en una fuente.
En conjunto, el malonato de dietilo es moderadamente soluble en agua y altamente soluble en disolventes orgánicos comunes, lo que facilita su manejo como reactivo e intermediario en reacciones orgánicas homogéneas y formulaciones.
Reactividad y estabilidad
- Hidrólisis: la hidrólisis química y enzimática produce etanol y ácido malónico; la hidrólisis se acelera en condiciones neutras a básicas. Enzimas como lipasa de tejido adiposo y proteasas (p. ej., alfa-quimotripsina para monoéster) pueden catalizar esta transformación.
- Incompatibilidades: reacciona con materiales oxidantes; evitar contacto con ácidos fuertes, bases fuertes y agentes reductores fuertes en condiciones no controladas.
- Descomposición térmica: al calentarse hasta la descomposición emite óxidos de carbono y humos acre e irritantes. Temperatura de autoignición reportada: \(435\,^\circ\mathrm{C}\).
- Estabilidad: descrito como estable bajo condiciones de almacenamiento recomendadas (lugar fresco, seco, ventilado, envase bien cerrado).
La reactividad con bases (formación de enolatos) es la base de su principal utilidad sintética; la hidrólisis debe controlarse en procesos donde se requiere preservar la funcionalidad éster.
Datos termodinámicos
Entalpías estándar y capacidad calorífica
- Calor (entalpía) de vaporización: \(64.7\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
No hay valores experimentales establecidos para la entalpía estándar de formación ni la capacidad calorífica isobárica (\(C_p\)) disponibles en el contexto actual.
Parámetros moleculares
Peso molecular y fórmula
- Fórmula molecular: C7H12O4.
- Peso molecular: \(160.17\).
LogP y polaridad
- Coeficiente de partición octanol-agua reportado: \( \log K_{ow}=0.96\).
- LogP derivado XLogP3: \(1\).
- Área polar superficial topológica (TPSA): \(52.6\ \text{Å}^2\).
Estos valores indican una lipofilicidad moderada; la molécula se reparte débilmente hacia fases lipofílicas pero permanece suficientemente polar para ser soluble en disolventes orgánicos polares y moderadamente soluble en agua.
Características estructurales
- SMILES: CCOC(=O)CC(=O)OCC
- InChI: InChI=1S/C7H12O4/c1-3-10-6(8)5-7(9)11-4-2/h3-5H2,1-2H3
- InChIKey: IYXGSMUGOJNHAZ-UHFFFAOYSA-N
Atributos estructurales clave: dos sustituyentes éster etílicos en una columna vertebral propanodioato central; un metileno activado (α‑CH2 acidificado) entre dos carbonilos electronegativos que permite la formación de enolatos y subsecuentes reacciones de formación de enlaces C–C.
Descriptores adicionales calculados:
- Masa exacta/monoisotópica: \(160.07355886\).
- Donantes de enlace de hidrógeno: \(0\).
- Aceptores de enlace de hidrógeno: \(4\).
- Número de enlaces rotatorios: \(6\).
- Número de átomos pesados: \(11\).
Identificadores y Sinónimos
Números de Registro y Códigos
- Número CAS: 105-53-3
- Número Comunidad Europea (EC): 203-305-9
- UNII: 53A58PA183
- ChEBI: CHEBI:167785
- ChEMBL: CHEMBL177114
- ID Sustancia DSSTox: DTXSID7021863
- Número FEMA: 2375
- HMDB: HMDB0029573
- Número ICSC: 1739
- Número JECFA: 614
- InChIKey: IYXGSMUGOJNHAZ-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: CCOC(=O)CC(=O)OCC
Sinónimos y Nombres Estructurales
Sinónimos comunes y nombres sistemáticos encontrados en la nomenclatura química:
- Malonato de dietilo
- Propanodioato de dietilo
- Etil malonato
- Ácido malónico, éster dietílico
- Ácido propanodioico, éster dietílico
- Éster malónico
- Éster carbetooxiacético
- Dicarbetooximetano
(Existen varios sinónimos adicionales comerciales e históricos; la lista anterior presenta los nombres principales y variantes estructurales.)
Aplicaciones Industriales y Comerciales
Usos Representativos y Sectores Industriales
El malonato de dietilo se utiliza como intermedio químico en múltiples sectores:
- Fabricación farmacéutica (notablemente en síntesis que conducen a barbitúricos y otros esqueletos activos).
- Intermedios agroquímicos.
- Producción de vitaminas, colorantes y productos químicos orgánicos especiales.
- Ingrediente para sabores y fragancias en bajas concentraciones (perfil de sabor FEMA: manzana).
- Papel como disolvente o co-disolvente en formulaciones y medios de reacción donde una polaridad moderada y funcionalidad éster son aceptables.
La actividad comercial reportada incluye la fabricación rutinaria y uso en los sectores de productos químicos orgánicos básicos y productos químicos especiales.
Rol en Síntesis o Formulaciones
La utilidad sintética central del malonato de dietilo proviene de su metileno activado: la desprotonación produce enolatos malonato que sufren alquilación, condensación (Knoevenagel), adiciones de Michael y procesos relacionados de formación de enlaces C–C. Se aplica comúnmente en:
- Secuencias de alquilación para construir acetatos sustituidos y derivados de ácidos carboxílicos tras hidrolisis y descarboxilación.
- Condensaciones de Knoevenagel para producir benzilidenomalonatos y sistemas conjugados relacionados.
- Síntesis de laboratorio y de proceso donde se requiere química controlada de enolatos para introducir fragmentos de dos carbonos o generar malonatos sustituidos para transformaciones subsecuentes.
Si se requiere un resumen conciso de aplicación para una formulación o proceso particular, la selección típicamente se basa en el perfil de reactividad descrito arriba.
Resumen de Seguridad y Manejo
Toxicidad Aguda y Ocupacional
- DL50 (rata, oral): \(15\ \mathrm{g}\,\mathrm{kg}^{-1}\) (también reportado como \(15,794\ \mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\)).
- DL50 (ratón, oral): \(6400\ \mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\).
- DL50 (conejo, dérmico): \(>5\ \mathrm{g}\,\mathrm{kg}^{-1}\).
- DL50 (cobaya, dérmico): \(>10\ \mathrm{mL}\,\mathrm{kg}^{-1}\).
Clasificaciones de peligro y efectos agudos reportados:
- Irritante ocular: puede causar irritación ocular grave (peligro GHS H319; efectos corneales de moderados a severos reportados en pruebas con animales).
- Piel: irritación dérmica leve reportada en algunos estudios.
- Inhalación: tos e irritación respiratoria reportadas a exposiciones elevadas; las concentraciones de vapor pueden acumularse en áreas bajas.
- Peligro ambiental agudo: nocivo para la vida acuática (estudios de toxicidad acuática aguda reportan valores LC/EC en el rango de decenas de mg·L^-1 para peces).
Primeros auxilios y medidas de emergencia (resumen):
- Inhalación: traslade a aire fresco y solicite atención médica si persisten los síntomas.
- Contacto con piel: enjuague y lave con agua y jabón; retire la ropa contaminada.
- Contacto con ojos: enjuague los ojos con agua durante varios minutos y solicite atención médica.
- Ingestión: no induzca el vómito; diluya con agua si el paciente está consciente y solicite atención médica.
Consideraciones para Almacenamiento y Manipulación
- Almacenamiento: mantenga los recipientes bien cerrados en lugar seco y bien ventilado; almacene separado de agentes oxidantes fuertes. Se aconseja ventilación a nivel del suelo porque los vapores son más pesados que el aire según algunos informes.
- Manipulación: evite inhalar vapores, nieblas o aerosoles; utilice ventilación local; elimine fuentes de ignición; tome medidas para prevenir acumulación de carga electrostática.
- Equipo de protección personal: gafas de seguridad/careta, guantes resistentes a productos químicos y ropa impermeable. Para protección respiratoria, use cartuchos adecuados o dispositivos de aire suministrado si los controles de ingeniería son insuficientes.
- Respuesta frente a incendios: use pulverización de agua, espuma resistente a alcohol, polvo químico seco o dióxido de carbono; el calentamiento puede ocasionar aumento de presión y riesgo de ruptura del recipiente. La descomposición produce óxidos de carbono y vapores irritantes — use aparato de respiración autónomo para bomberos si es necesario.
Eliminación y respuesta a derrames: - Evite la liberación a alcantarillas y al medio ambiente. Recoja derrames líquidos en contenedores adecuados; absorba el líquido residual con material inerte y elimine según regulaciones locales. Para eliminación, la incineración en incinerador químico con postcombustor y depurador es una opción adecuada donde esté permitida.
Para información detallada de regulación, transporte y peligros específicos del producto, consulte la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) del producto y la normativa local aplicable.
