Феруловая кислота (1135-24-6) Физические и химические свойства

Химический профиль

Феруловая кислота

Натуральный производный коричной кислоты и фенольный антиоксидант, широко используемый в косметических, нутрицевтических и фармацевтических формациях, а также в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах.

Номер CAS	1135-24-6
Класс	Производные коричной кислоты
Типичная форма	Порошок или кристаллическое твердое вещество
Распространённые стандарты	EP, Food Grade, USP

Используется производителями и формуляторами как антиоксидант и функциональный ингредиент в косметике и нутрицевтиках, а также в научно-исследовательских целях как эталонный материал или синтетический интермедиат; закупки обычно ориентированы на стандарт (EP/USP/food), чистоту и сертификаты партий для QA/QC. Его твердый транс-изомер совместим с обычными органическими растворителями и может быть превращен в соли для улучшения растворимости при формулировании и аналитическом тестировании.

Феруловая кислота — это гидрокси-метокси замещённая коричная кислота, относящаяся к гидроксикоринаматам (ненасыщенные ароматические карбоновые кислоты). Структурно это (E)-3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)проп-2-еновая кислота: пара-гидрокси, мета-метокси фенильное кольцо, сопряжённое с транс-пропеновой кислотной боковой цепью. Сопряжённая ароматическая/винильная система и фенольный гидроксил обеспечивают делокализованную π-систему и хромофор, поглощающий свет при длинах волн выше 290 нм; карбоксильная кислота даёт один кислотный протон с умеренной кислотностью для ароматической кислоты. Молекула способна к донорству водородных связей (фенольные OH и карбоксильные OH) и множеству акцепторских взаимодействий (карбонильная, эфирная кислородные группы, фенольный кислород), способствуя межмолекулярным ассоциациям и образованию солей.

Кислотно-основное поведение определяется карбоксильной группой: \(\mathrm{p}K_a = 4.58\), поэтому при нейтральном и физиологическом pH феруловая кислота преимущественно находится в виде депронированного аниона, что повышает водную растворимость и снижает пассивное распределение через мембраны по сравнению с нейтральной формой. Показатели логарифма коэффициента распределения свидетельствуют об умеренной липофильности (log Kow ≈ 1.51, XLogP ≈ 1.5) и топологической полярной поверхности (TPSA) 66.8 Å^2, что соответствует амфифильному профилю с достаточно хорошей растворимостью в полярных органических растворителях и ограниченным распределением в неполярные фазы. Сопряжённая винил-арильная система и фенольная группа подвержены окислению и фотохимическим реакциям; при этом молекула не содержит легко гидролизующихся эфирных или нестабильных функциональных групп, подвергающихся гидролизу при обычных условиях окружающей среды.

Феруловая кислота широко встречается в растительной биомассе и промышленно используется как антиоксидант и консервант; также является распространённым сырьём для биокаталитического превращения в ароматические соединения с высокой добавленной стоимостью (например, превращение в ванилин) и применяется в пищевой, косметической и аналитической областях.

Распространённые коммерческие стандарты этого вещества включают: EP, Food Grade, USP.

Основные физические свойства

Плотность

Экспериментально установленное значение для данного свойства отсутствует в текущих данных.

Температура плавления

Сообщаемый диапазон плавления для преобладающего трансизомера: 168 - 171 \(\,^\circ\mathrm{C}\). Отмечена орторомбическая кристаллическая форма (иглы, выращенные из воды) с температурой плавления 174 \(\,^\circ\mathrm{C}\).

Температура кипения

Экспериментально установленное значение для данного свойства отсутствует в текущих данных.

Давление паров

Сообщаемое давление паров: \(0.00000269\,\mathrm{mmHg}\).

Температура вспышки

Экспериментально установленное значение для данного свойства отсутствует в текущих данных.

Химические свойства

Растворимость и фазовое поведение

Трансизомер — твердое вещество (порошок цвета светло-коричневого), цис-изомер — желтая жидкость. Растворимость (трансизомер) зависит от растворителя: растворим в горячей воде, спирте и этил ацетате; умеренно растворим в диэтиловом эфире; слабо растворим в нефтяном эфире и бензоле. Карбоксильная кислота легко образует соли (например, натриевую ферулат), что значительно повышает растворимость в воде. В алкоголе поглощение УФ-излучения имеет максимумы около 236 и 322 нм (трансизомер) и около 316 нм (цис-изомер), что соответствует сопряжённому хромофору корината.

Реакционная способность и стабильность

Феруловая кислота химически стабильна при типичных амбиентных условиях, но может подвергаться редокс-реакциям в фенольном участке и сопряжённой двойной связи. Фенольный гидроксил является сайтом конъюгации (например, глюкуронирование, сульфатирование в биологических системах), а метокси-группа может деметилироваться при окислительных или ферментативных условиях. Хромофор (поглощение >290 нм) делает соединение уязвимым к прямому фотолизу; молекулы в паровой фазе реагируют с атмосферными гидроксильными радикалами в масштабе времени порядка часов. Гидролиз не ожидается как значительный абиотический путь деградации, так как молекула не содержит легко гидролизуемых групп. В твердом состоянии молекула участвует во многих водородных связях, включая описанные C–H···O взаимодействия в кристаллической решетке, что влияет на упаковку кристаллов и стабильность.

Термодинамические данные

Стандартные энтальпии и теплоёмкость

Экспериментально установленное значение для данного свойства отсутствует в текущих данных.

Молекулярные параметры

Молекулярная масса и формула

Молекулярная формула: C10H10O4.
Молекулярная масса: \(194.18\,\mathrm{г}/\mathrm{моль}\).
Точная моноизотопная масса: 194.05790880.

Дополнительные вычисленные дескрипторы: количество тяжёлых атомов — 14; формальный заряд — 0; сложность — 224; количество изотопов — 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

(Не изменяйте форматирование SMILES/InChI выше; они предоставлены как структурные идентификаторы.)

LogP и полярность

Сообщаемые значения log Kow/logP: log Kow = 1.51; XLogP = 1.5. Топологическая полярная поверхность (TPSA): 66.8. Количество доноров водородных связей = 2; количество акцепторов водородных связей = 4; количество вращающихся связей = 3. Эти параметры указывают на умеренную полярность с сохранённой способностью к водородным связям; в сочетании с \(\mathrm{p}K_a = 4.58\), анионная форма при нейтральном pH увеличивает аффинность к водной среде и снижает липофильное распределение через мембраны.

Структурные особенности

Феруловая кислота — (E)-конфигурированный производный коричной кислоты с 4-гидрокси и 3-метокси замещениями на ароматическом кольце (гваяцил-мотив). Транс-(E) конфигурация двойной связи пропеновой цепи — определённое стереохимическое состояние для общего кристаллического вида. Молекула поддерживает внутримолекулярную резонансную связь между ароматическим кольцом и сопряжённой винил-карбоксильной системой, стабилизируя карбоксилатный анион при депротонировании. Данные кристаллической решётки сообщают пространственную группу P 1 21/n 1 с параметрами элементарной ячейки: 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; остаточный фактор 0.045. Анализы электронной плотности и дифракции указывают на множественные межмолекулярные водородные связи, включая трифуркационные C–H···O взаимодействия, способствующие устойчивости упаковки.

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

CAS: 1135-24-6
Дополнительные регистрационные и базовые идентификаторы (по данным источника): номера 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

Синонимы и структурные наименования

Распространённые синонимы, встречающиеся в списках поставщиков и номенклатуры, включают: феруловая кислота; транс-феруловая кислота; (E)-феруловая кислота; 4-гидрокси-3-метоксикоричная кислота; 3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)акриловая кислота; кониферовая кислота; (E)-3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)проп-2-еновая кислота; транс-4-гидрокси-3-метоксикоринат. Существуют многочисленные синонимы депонентов и ссылок, отражающие соли, изомеры и наименования формуляций.

Промышленные и коммерческие применения

Основные области применения и отраслевые секторы

Феруловая кислота широко распространена в растительном материале и применяется в промышленности в качестве антиоксиданта и консерванта (особенно для ограничения липидной перекисной окисления в пищевых матрицах). Её используют в пищевых и ароматических композициях, косметических и средствах личной гигиены как антиоксидантный и антимикробный компонент, а также в качестве аналитического эталона. В фармацевтике и традиционной медицине натрий ферулат (натриевая соль) применяется регионально в качестве кардиоваскулярного и цереброваскулярного средства; производные феруловой кислоты также исследуются на предмет антиоксидантных и радиопротекторных свойств. Кроме того, феруловая кислота используется как возобновляемое ароматическое сырьё и предшественник в синтетических и биокаталитических процессах для получения ароматических соединений более высокой стоимости (например, превращение в ванилин) и входит в состав некоторых формуляций матриц для MALDI.

Роль в синтезе и формуляциях

Феруловая кислота промышленно производится из лигноцеллюлозных источников (например, рисовой шелухи) или синтетически (например, посредством конденсации типа Кнёвенагеля производных ванилина и малоновой кислоты). В химических и биокаталитических превращениях она претерпевает реакции, характерные для гидроксикирилатов: неокислительное декарбоксилирование, O-деметилирование, восстановление боковой цепи и ферментативную конъюгацию. Способность образовывать водорастворимые соли (например, натрий ферулат) используется в формуляциях для увеличения совместимости с водной средой. При разработке формуляций основными функциональными характеристиками являются её антиоксидантная способность и хромофор с поглощением УФ-излучения.

Обзор безопасности и обращения

Острая и профессиональная токсичность

Феруловая кислота может вызывать раздражение кожи и глаз, а также раздражение дыхательных путей при воздействии. Сводная классификационная информация включает предупреждения о риске: раздражение кожи (H315), серьёзное раздражение глаз (H319), раздражение определённых органов-мишеней (дыхательных путей) (H335); в уведомленных классификациях также зарегистрированы случаи сенсибилизации кожи (H317). В токсикологических исследованиях на животных отмечены эффекты на центральную нервную систему при высоких дозах при внутрибрюшинном введении (эффекты наблюдались при дозах с LD50 > \(350\,\mathrm{мг}\,\mathrm{кг}^{-1}\) при внутрибрюшинном введении у мышей). Основными путями профессионального воздействия являются вдыхание пыли/аэрозолей и кожный контакт. Для экстренной помощи при воздействии следует применять стандартные меры первой помощи (снять загрязнённую одежду, промыть глаза и кожу водой, вывести пострадавшего на свежий воздух, обратиться за медицинской помощью); при пероральном приёме без указаний специалиста не вызывать рвоту.

Для получения подробной информации о рисках, транспортировке и нормативных требованиях необходимо обращаться к паспорту безопасности (SDS) конкретного продукта и местному законодательству.