Ácido Ferúlico (1135-24-6) Propiedades Físicas y Químicas
Ácido Ferúlico
Un derivado natural del ácido cinámico y antioxidante fenólico comúnmente utilizado en formulaciones cosméticas, nutracéuticas y farmacéuticas, así como en aplicaciones de I+D.
| Número CAS | 1135-24-6 |
| Familia | Derivados del ácido cinámico |
| Forma Típica | Polvo o sólido cristalino |
| Grados Comunes | EP, Food Grade, USP |
El ácido ferúlico es un ácido cinámico sustituido con hidroxilo y metoxilo, clasificable como un hidroxicinamato (un ácido carboxílico aromático insaturado). Su estructura es ácido (E)-3-(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enoico: un anillo fenilo para-hidroxi, meta-metoxi conjugado con una cadena lateral trans de ácido propenoico. El sistema conjugado aromático/vinílico y el hidroxilo fenólico aportan un sistema π deslocalizado y un cromóforo que absorbe por encima de 290 nm; el ácido carboxílico proporciona un único protón ácido con una acidez moderada para un ácido aromático. La molécula puede donar enlaces de hidrógeno (OH fenólico y OH carboxílico) y aceptar múltiples interacciones como aceptor de enlace de hidrógeno (carbonilo, oxígeno de éter, oxígeno fenólico), favoreciendo la asociación intermolecular y la formación de sales.
El comportamiento ácido–base está dominado por el grupo carboxilo: \(\mathrm{p}K_a = 4.58\), por lo que en pH neutro y fisiológico el ácido ferúlico existe predominantemente como anión desprotonado, aumentando la solubilidad acuosa y reduciendo la partición pasiva en membranas respecto a la forma neutra. Datos de log-partición indican una lipofilicidad moderada (log Kow ≈ 1.51, XLogP ≈ 1.5) y un área superficial polar topológica (TPSA) de 66.8 Å^2, consistente con un perfil anfipático que proporciona solubilidad razonable en disolventes orgánicos polares y limitada partición en fases no polares. El sistema vinilo-arilo conjugado y la unidad fenólica son susceptibles a oxidación y reacciones fotoquímicas; sin embargo, la molécula carece de grupos funcionales hidrolizables por ésteres o heteroátomos lábiles que sufran hidrólisis bajo condiciones ambientales típicas.
El ácido ferúlico se encuentra ampliamente en biomasa vegetal y se usa industrialmente como antioxidante y conservante; también es materia prima común para conversiones biocatalíticas a aromáticos de valor añadido (por ejemplo, conversión a vainillina) y se emplea en aplicaciones alimentarias, cosméticas y analíticas.
Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: EP, Food Grade, USP.
Propiedades Físicas Básicas
Densidad
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Punto de Fusión
Rango de fusión reportado para el isómero trans predominante: 168 - 171 \(\,^\circ\mathrm{C}\). Se ha reportado una forma cristalina ortorrómbica (agujas cristalizadas desde agua) con punto de fusión de 174 \(\,^\circ\mathrm{C}\).
Punto de Ebullición
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Presión de Vapor
Presión de vapor reportada: \(0.00000269\,\mathrm{mmHg}\).
Punto de Inflamación
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Propiedades Químicas
Solubilidad y Comportamiento de Fase
El isómero trans es un sólido (polvo marrón claro), mientras que el isómero cis se reporta como líquido amarillo. El comportamiento de solubilidad (forma trans) depende del disolvente: soluble en agua caliente, alcohol y acetato de etilo; moderadamente soluble en éter dietílico; poco soluble en éter de petróleo y benceno. El ácido carboxílico forma fácilmente sales (p. ej., ferulato sódico), las cuales incrementan notablemente la solubilidad acuosa. El compuesto exhibe máximos de absorción UV en alcohol cerca de 236 y 322 nm (forma trans) y aproximadamente 316 nm para la forma cis, consistentes con el cromóforo cinnamato conjugado.
Reactividad y Estabilidad
El ácido ferúlico es químicamente estable bajo condiciones ambientales típicas, pero puede sufrir reacciones redox en el sitio fenólico y en el doble enlace conjugado. El OH fenólico es un sitio para reacciones de conjugación (p. ej., glucuronidación, sulfatación en sistemas biológicos) y el grupo metoxi puede desmetilarse bajo condiciones oxidativas o enzimáticas. El cromóforo (absorción >290 nm) hace al compuesto susceptible a fotólisis directa; las moléculas en fase vapor reaccionan con radicales hidroxilo atmosféricos en escala temporal de ~horas. No se espera que la hidrólisis sea una vía significativa de degradación abiótica porque la molécula carece de grupos funcionales hidrolizables. En estado sólido, la molécula participa en múltiples patrones de enlaces de hidrógeno, incluyendo interacciones C–H···O reportadas en la red cristalina, que influyen en el empaquetamiento y estabilidad cristalina.
Datos Termodinámicos
Entalpías Estándar y Capacidad Calorífica
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Parámetros Moleculares
Peso Molecular y Fórmula
Fórmula molecular: C10H10O4.
Peso molecular: \(194.18\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Masa exacta/monoisotópica: 194.05790880.
Descriptores adicionales calculados: conteo de átomos pesados 14; carga formal 0; complejidad 224; conteo de átomos isotópicos 0.
SMILES: CO C1=C(C=CC(=C1)/C=C/C(=O)O)O
InChI: InChI=1S/C10H10O4/c1-14-9-6-7(2-4-8(9)11)3-5-10(12)13/h2-6,11H,1H3,(H,12,13)/b5-3+
InChIKey: KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N
(No modifique el formato SMILES/InChI arriba; se proporcionan como identificadores estructurales.)
LogP y Polaridad
Log Kow/logP reportado: log Kow = 1.51; XLogP = 1.5. Área superficial polar topológica (TPSA): 66.8. Conteo de donantes de enlace de hidrógeno = 2; conteo de aceptores de enlace de hidrógeno = 4; conteo de enlaces rotatorios = 3. Estos parámetros indican polaridad moderada con capacidad mantenida para enlaces de hidrógeno; combinado con \(\mathrm{p}K_a = 4.58\), la forma aniónica a pH neutro aumenta la afinidad acuosa y reduce la partición lipofílica en membranas.
Características Estructurales
El ácido ferúlico es un derivado del ácido cinámico configurado (E) que presenta un patrón de sustitución 4-hidroxi y 3-metoxi en el anillo aromático (motivo guaiacilo). La configuración trans (E) a través del doble enlace propenoico es el estado estereoquímico definido para la forma cristalina común. La molécula soporta resonancia intramolecular entre el anillo aromático y el sistema conjugado vinilo-carboxilo, estabilizando el anión carboxilato tras la desprotonación. Datos de estructura cristalina reportan grupo espacial P 1 21/n 1 con parámetros de celda unidad: a = 4.58870 \(\text{Å}\), b = 16.7619 \(\text{Å}\), c = 11.7853 \(\text{Å}\); \(\alpha = 90^\circ\), \(\beta = 91.8520^\circ\), \(\gamma = 90^\circ\); Z = 4, Z' = 1; factor residual 0.045. Análisis de densidad de carga y difracción indican múltiples motivos de enlace de hidrógeno intermolecular incluyendo interacciones trifurcadas C–H···O que contribuyen a la robustez del empaquetamiento.
Identificadores y Sinónimos
Números de Registro y Códigos
CAS: 1135-24-6
Identificadores adicionales y bases de datos (según reportes): números EC 214-490-0; 208-679-7; 805-535-0.
UNII: AVM951ZWST
ChEBI: CHEBI:193350
ChEMBL: CHEMBL32749
DrugBank: DB07767
KEGG: C01494
InChIKey: KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N
SMILES: COC1=C(C=CC(=C1)/C=C/C(=O)O)O
Sínónimos y Nombres Estructurales
Los sinónimos comunes que aparecen en listas de proveedores y nomenclatura incluyen: ácido ferúlico; ácido trans‑ferúlico; ácido (E)-ferúlico; ácido 4‑hidroxi‑3‑metoxicinámico; ácido 3‑(4‑hidroxi‑3‑metoxifenil)acrílico; ácido coniférico; ácido (E)-3-(4‑hidroxi‑3‑metoxifenil)prop‑2‑enoico; trans‑4‑hidroxi‑3‑metoxicinamato. Existen múltiples sinónimos aportados por depositantes y referencias que reflejan sales, isómeros y nombres de formulaciones.
Aplicaciones Industriales y Comerciales
Usos Representativos y Sectores Industriales
El ácido ferúlico está ampliamente distribuido en material vegetal y se utiliza industrialmente como antioxidante y conservante (notablemente para limitar la peroxidación lipídica en matrices alimentarias). Se emplea en formulaciones alimentarias y de saborizantes, productos cosméticos y de cuidado personal como ingrediente antioxidante/antimicrobiano, y como estándar de referencia analítico. En contextos farmacéuticos y de medicina tradicional, el ferulato sódico (la sal sódica) se ha utilizado regionalmente como agente cardiovascular/cerebrovascular; también se investigan derivados del ácido ferúlico por sus propiedades antioxidantes y radioprotectoras. Además, el ácido ferúlico se utiliza como materia prima aromática renovable y precursor en rutas sintéticas y biocatalíticas para aromáticos de mayor valor (por ejemplo, conversión a vainillina) y es componente en algunas formulaciones de matriz MALDI.
Función en la Síntesis o Formulaciones
El ácido ferúlico se produce industrialmente a partir de fuentes lignocelulósicas (por ejemplo, el purín de salvado de arroz) o sintéticamente (por ejemplo, mediante condensaciones tipo Knoevenagel de derivados de vainillina y ácido malónico). En transformaciones químicas y biocatalíticas, experimenta reacciones típicas de los hidroxicinamatos: descarboxilación no oxidativa, O-demetilación, reducción de la cadena lateral y conjugación enzimática. Su capacidad para formar sales solubles en agua (p.ej., ferulato sódico) se aprovecha en formulaciones para aumentar la compatibilidad acuosa. En el desarrollo de formulaciones, su capacidad antioxidante y su cromóforo absorbente de UV son los principales atributos funcionales.
Resumen de Seguridad y Manipulación
Toxicidad Aguda y Ocupacional
El ácido ferúlico está asociado con irritación cutánea y ocular y puede causar irritación respiratoria tras la exposición. La información agregada de clasificación reporta declaraciones de peligro que incluyen irritación cutánea (H315), irritación ocular grave (H319) e irritación específica de órganos diana (respiratorios) (H335); también se ha reportado sensibilización cutánea (H317) en clasificaciones notificadas. Extractos de toxicología animal incluyen efectos en el sistema nervioso central observados en estudios a dosis elevadas por vía intraperitoneal (efectos observados en dosis con valores LD50 reportados como > \(350\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) vía administración intraperitoneal en ratones). Las vías de exposición ocupacional de riesgo son inhalación de polvo/aerosol y contacto dérmico. Para el tratamiento de emergencia en caso de exposición, se aplican medidas estándar de primeros auxilios (retirar la ropa contaminada, lavar ojos y piel con agua, trasladar a aire fresco, buscar atención médica); no inducir el vómito tras ingestión sin orientación profesional.
Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
Consideraciones de Almacenamiento y Manipulación
Manejar el ácido ferúlico con controles de higiene industrial adecuados: usar ventilación por extracción localizada para controlar polvo y aerosoles, y minimizar el contacto con piel y ojos utilizando guantes resistentes a productos químicos y gafas de seguridad o pantallas faciales según corresponda. Usar protección respiratoria cuando las concentraciones en el aire puedan superar los límites de exposición ocupacional o en áreas mal ventiladas. Almacenar en un lugar fresco, seco y bien ventilado en recipientes herméticamente cerrados, protegido de oxidantes fuertes y de la luz solar directa para limitar la fotodegradación; segregar de materiales incompatibles según práctica estándar de laboratorio/industrial. Desechar materiales residuales conforme a los requisitos ambientales y regulatorios aplicables. Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
