Глиоксилинная кислота (298-12-4) Физические и химические свойства
Глиоксилинная кислота
Маленькая альфа-кето монокарбоновая кислота, используемая как реакционноспособный интермедиат и реагент в синтезе специальных химических веществ, аналитических методиках и разработках формуляций.
| Номер CAS | 298-12-4 |
| Класс веществ | Альфа-кето карбоновые кислоты |
| Типичная форма | 50% водный раствор (вязкая жидкость) |
| Стандартные сорта | EP, USP |
Глиоксилинная кислота — это простая альфа-кето монокарбоновая кислота (2-оксуксусная кислота), принадлежащая к классу органических кислот и в частности альдегидных/альфа-кето кислот. Структурно её можно описать как уксусную кислоту с оксо-группой на альфа-углероде; конституция компактна (формула C2H2O3), молекула содержит карбонильную группу, соседствующую с карбоксильной, что создаёт конъюгированную систему полярных функциональных групп (альдегидная/кето и карбоксильная). Электронные свойства включают локализованную π-систему карбонила, способную к нуклеофильному присоединению, а кислотно-основное поведение определяется протоном карбоксильной группы; альфа-карбонил стабилизирует сопряжённую основу (глиоксилат) индуктивным и резонансным эффектами по сравнению с простыми карбоновыми кислотами.
Соединение обладает высокой полярностью и растворимостью в воде, при этом обладает низкой липофильностью (отрицательные значения logP/XLogP). Как альфа-кето кислота оно химически реакционноспособно: подвергается кислотно-основному диссоциационному равновесию (pKa в диапазоне слабых кислот), образует гидраты/гемикетали и может быть дополнительно окислено до щавелевой кислоты при определённых условиях; также образует гидраты и полимерные/суспензированные материалы при воздействии влаги (деликвесценция). На практике глиоксилинную кислоту обычно обрабатывают и поставляют в форме водных растворов (часто около 50% масс.) и используют промышленно как интермедиат в ароматах, вкусовых добавках, фармацевтике, химии красителей и полимеров, а также как специализированное очищающее или коррозионно-ингибирующее средство.
Распространённые коммерческие сорта вещества включают: EP, USP.
Основные физические свойства
Плотность
Сообщаемые экспериментальные значения плотности включают: - 1.342 (USCG, 1999) — плотнее воды; опустится на дно. - 1.42 при 20 °C/4 °C.
Эти данные указывают, что концентрированные водные растворы и чистое вещество плотнее воды и будут тонуть в водных средах. Объёмная плотность может варьироваться в зависимости от состояния гидратации и концентрации водных формуляций.
Температура плавления
Доступные экспериментальные данные о температуре плавления разнятся: - 98 - 98 \(\mathrm{^\circ C}\) - Кристаллы из воды; температура плавления: 70–75 \(\mathrm{^\circ C}\) (гемигидрат глиоксилинной кислоты). - Кристаллы; Tпл: около 50 \(\mathrm{^\circ C}\) (монохидрат глиоксилинной кислоты). - −93 \(\mathrm{^\circ C}\)
Различные температуры плавления отражают разные твердые формы (безводная, гемигидрат, монохидрат) и сильную гигроскопичность/деликвесценцию. Состояние гидратации и история образца существенно влияют на наблюдаемое поведение при плавлении; более низкие значения соответствуют гидратированным или частично разложившимся формам.
Температура кипения
В текущих данных отсутствует экспериментально установленное значение для этой характеристики.
Давление насыщенного пара
Отчётливо приводится давление насыщенного пара 1.06 \(\mathrm{mmHg}\). Оценочное давление пара около 1 \(\mathrm{mmHg}\) при комнатной температуре также упоминается в описаниях экологической судьбы. Давление пара и летучесть нейтральной формы умеренные; однако в водных средах соединение в основном ионизировано (pKa ≈ 3.3), и анионная форма не испаряется в паровую фазу.
Температура воспламенения
В текущих данных отсутствует экспериментально установленное значение для этой характеристики.
Химические свойства
Растворимость и фазовое поведение
- Очень растворима в воде; слабо растворима в этаноле, эфире и бензоле.
- Поставляется коммерчески как 50% водный раствор; физическое описание раствора: бесцветная до соломенно-жёлтой, вязкая жидкость.
- Твёрдые формы: моноклинные кристаллы из воды; ромбические призмы с 1/2 моля воды кристаллизации.
Глиоксилинная кислота обладает высокой полярностью (многочисленные карбонильные и карбоксильные кислородные атомы, TPSA 54.4) и следовательно высокой растворимостью в воде; растворимость в органических растворителях ограничена. Вещество гигроскопично и деликвесцирует, образует сиропы при кратковременном контакте с воздухом, что соответствует сильному поглощению влаги и способности к образованию гидратов и олигомерных/гидратированных форм.
Реакционная способность и стабильность
- Глиоксилинная кислота коррозионно активна и разъедает многие металлы (за исключением некоторых марок нержавеющей стали); контакт с активными металлами может сопровождаться выделением водорода.
- Поведение соответствует типичной карбоновой кислоте: нейтрализация с основаниями экзотермична, образуются соли с основаниями и металлами; реагирует с цианидами с выделением синильной кислоты в кислых условиях и может реагировать с сильными окислителями или восстановителями.
- Термическое разложение сопровождается выделением едкого дыма и паров.
- В биологических и химических системах может окисляться до щавелевой кислоты; в некоторых условиях ферментативное или химическое окисление глиоксилинной кислоты даёт оксалат.
- Материал образует сироп при кратковременном контакте с воздухом (поведение гемигидрата) и описывается как быстро деликвесцирующий.
Практические рекомендации: избегать смешивания с несовместимыми реагентами (сильными окислителями, неконтролируемыми количествами сильных оснований, цианидами) и предотвращать контакт с реактивными металлами. Использовать коррозионно-стойкие материалы для хранения и обработки.
Термодинамические данные
Стандартные энтальпии и теплоёмкость
В доступных данных отсутствуют экспериментальные значения для этой характеристики.
Молекулярные параметры
Молекулярная масса и формула
- Молекулярная формула: C2H2O3
- Молекулярная масса: 74.04
- Точная масса / Моноизотопная масса: 74.000393922
Эти значения описывают маломолекулярную, высокоокисленную малую органическую кислоту.
LogP и полярность
- XLogP3-AA: −0.3
- Экспериментальный log Kow (сообщённый): log Kow = −0.07
- Топологическая полярная поверхность (TPSA): 54.4
- Количество доноров водородных связей: 1
- Количество акцепторов водородных связей: 3
- Количество вращаемых связей: 1
Отрицательные значения logP/logKow и значительная TPSA соответствуют высокой водной растворимости и низкому потенциалу биоаккумуляции. Молекула имеет один донор водородных связей (карбоксильный OH) и несколько акцепторных центров (карбонильный и гидроксильные кислородные атомы), что обеспечивает сильное сольватационное и водородно-связевое взаимодействие в водных и полярных средах.
Структурные особенности
- SMILES: C(=O)C(=O)O
- InChI: InChI=1S/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
- InChIKey: HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N
- IUPAC/Вычисленное название: оксальдегидная кислота
Глиоксиловая кислота — это альфа-кето кислота (2-оксоуксусная кислота, альдегидная кислота), содержащая электрофильный карбонильный центр, расположенный рядом с карбоксильной группой; этот структурный мотив обеспечивает реакционную способность по отношению к нуклеофилам (образование гидратов/гемиацеталей, образование шифового основания в биологических условиях) и подверженность окислению с образованием дикарбоновых продуктов (например, щавелевой кислоты) при соответствующих условиях.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
- Номер CAS: 298-12-4
- Номер EC: 206-058-5
- UNII: JQ39C92HH6
- Номер ООН (с учетом концентрации в транспортировочных ссылках): 3265 (GLYOXYLIC ACID (50% OR LESS))
- Идентификатор ChEBI: CHEBI:16891
- Идентификатор ChEMBL: CHEMBL1162545
- Идентификатор DrugBank: DB04343
- Идентификатор DSSTox: DTXSID5021594
- Идентификатор HMDB: HMDB0000119
- Идентификатор KEGG: C00048
- Номер NSC: 27785
- SMILES: C(=O)C(=O)O
- InChI: InChI=1S/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
- InChIKey: HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N
Синонимы и структурные наименования
Распространённые синонимы и альтернативные названия включают: - 2-Оксоуксусная кислота - Глиоксиловая кислота - Оксоацетатная кислота - Оксоэтановая кислота - Формилформическая кислота - Щавельальдегидная кислота - оксальдегидная кислота - альфа-Кетоуксусная кислота - Уксусная кислота, оксо- - Глиоксилат
(Дополнительно существуют синонимы среди депонентов и исторические названия для различных солей и растворов; приведённые выше наименования отражают основные структурные синонимы для исходной кислоты.)
Промышленные и коммерческие применения
Типичные области применения и отрасли
Глиоксиловая кислота используется в качестве промежуточного и специального химического вещества в различных секторах: - Промежуточное соединение при производстве ароматизаторов и парфюмерии (например, в синтезе ванилина). - Исходное сырьё или промежуточное вещество для фармацевтики, красителей, пластмасс и сельскохозяйственных химикатов. - Моющий агент для некоторых промышленных процессов очистки. - Компонент косметических средств (роль буфера и компонента формул). - Специальное сырьё для производства биодеградируемых кополимеров и ингибиторов коррозии.
Чаще всего выпускается, обрабатывается и продаётся в виде водных растворов (обычно около 50% масс./масс.) для промышленного использования.
Роль в синтезе и формулировках
Глиоксиловая кислота служит электрофильным C2-блоком в органическом синтезе (реакции по альдегидной и карбоксильной группам), используется для получения эфиров, гетероциклов и предшественников ароматизаторов. Также является предшественником метиловых и других эфиров, применяемых в химии промежуточных соединений пестицидов, и выступает в качестве химического промежуточного продукта в синтезе ванилина и родственных ароматических соединений. В формулах кислотность и окислительная химия глиоксиловой кислоты используются для контролируемых реакций, а также как реагент для дериватизации или конденсационных стадий.
Обзор безопасности и обращения
Острая и профессиональная токсичность
- Сводка классификаций опасности включает: Met. Corr. 1 (может вызывать коррозию металлов), Skin Sens. 1B (может вызывать аллергическую кожную реакцию), Eye Damage 1 (вызывает серьёзное повреждение глаз). Сообщённые фразы предупреждений по GHS включают H317 (может вызывать аллергическую кожную реакцию), H318 (вызывает серьёзное повреждение глаз) и H290 (может разъедать металлы).
- Клинические и токсикологические заметки: контакт с веществом может вызвать сильные ожоги кожи и глаз; вдыхание паров может привести к раздражению дыхательных путей и химическому пневмониту при тяжёлых воздействиях. Глиоксиловая кислота и её метаболиты обладают биологической активностью, а метаболическое преобразование в оксалат связывают с почечными эффектами в исследованиях на животных; профессиональное воздействие должно контролироваться для предотвращения ингаляции и контакта с кожей.
- Контекст острой токсичности: экспериментальные и доклинические исследования указывают на ингибирование митохондриального дыхания при высоких концентрациях и потенциал нефротоксичности через образование оксалатов в метаболических путях; требуется использование соответствующих инженерных средств защиты.
Основные меры первой помощи (обобщённые): снять загрязнённую одежду; тщательно промыть кожу или глаза большим количеством воды не менее 15 минут; при воздействии паров вывести пострадавшего на свежий воздух и немедленно обратиться за медицинской помощью.
Условия хранения и обращения
- Хранить в коррозионностойкой таре и вторичной ёмкости; избегать хранения с несовместимыми материалами (сильными окислителями, активными металлами, цианидами, сильными основаниями, если не предусмотрено специальными мерами).
- Вещество гигроскопично и при небольшом контакте с воздухом образует сиропообразную массу; поддерживать герметичность ёмкостей и контролировать влажность. Возможна коррозия металлов и материалов тара; использовать совместимые материалы, такие как соответствующая нержавеющая сталь или другие коррозионностойкие сплавы согласно рекомендациям поставщика.
- При разливе и выбросах: изолировать зону, использовать средства индивидуальной защиты (полное непроницаемое защитное обмундирование, защиту глаз/лица, респиратор для паров), безопасно нейтрализовать подходящими нейтрализаторами для кислот (например, известью), собрать нейтрализованные остатки для надлежащей утилизации.
- Пожаротушение: горюч, но с трудом воспламеняем; при нагревании или в очаге пожара контейнеры могут разрушаться, образуются коррозионные пары и едкий дым. Для тушения использовать сухие химикаты, CO2 или водяной спрей; избегать прямого воздействия сильной струи воды на концентрированную кислоту без надлежащей процедуры.
- Средства индивидуальной защиты: кислотоупорные перчатки, полное непроницаемое защитное обмундирование, химические очки или защитный щиток, а при возможном вдыхании паров — утверждённый респиратор.
Для подробной информации об опасностях, транспортировке и законодательных требованиях пользователям рекомендуется обращаться к соответствующему паспорту безопасности (SDS) продукта и локальному законодательству.
