AXIT SUCCINIC: CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, SẢN XUẤT, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các axit succinic là một hợp chất hữu cơ rắn với công thức hóa học C ₄ H ₆ O ₄ . Nó là một axit dicarboxylic, có nghĩa là, nó có hai nhóm cacboxyl –COOH, một ở mỗi đầu của phân tử có khung xương có 4 nguyên tử cacbon. Nó còn được gọi là axit butanedioic. Nó được cho là một axit alpha, omega-dicarboxylic hoặc axit C4-dicarboxylic.

Nó phân bố rộng rãi trong thực vật, nấm và động vật. Anion succinat của nó là một thành phần thiết yếu trong chu trình Krebs, bao gồm một loạt các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình hô hấp tế bào.

Axit succinic Tác giả: Marilú Stea.

Axit succinic là một trong những axit tự nhiên được tìm thấy trong thực phẩm, trái cây như nho và mơ, rau như bông cải xanh và củ cải đường, pho mát và thịt, cùng nhiều loại khác.

Nó cũng được tìm thấy trong màu vàng hoặc hổ phách succino, từ đó có tên gọi. Nó có thể thu được bằng cách chưng cất nhựa này hoặc các loại nhựa khác. Trong công nghiệp, nó thu được thông qua quá trình hydro hóa axit maleic.

Axit succinic cũng được tạo ra trong quá trình lên men rượu vang. Ngoài ra, nó là một hương liệu tự nhiên được đánh giá cao cho các loại thực phẩm khác nhau. Nó cũng được sử dụng như một nguyên liệu thô để thu được các hợp chất hóa học khác nhau có ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, y học và mỹ phẩm, trong số nhiều loại khác.

Kết cấu

Axit succinic có 4 nguyên tử cacbon liên kết theo kiểu thẳng nhưng ngoằn ngoèo. Nó giống như một phân tử butan trong đó các nhóm metyl –CH ₃ bị oxy hóa để tạo thành các nhóm cacboxylic –COOH.

Cấu trúc của axit succinic. D.328 09:20, ngày 17 tháng 5 năm 2006 (UTC). Nguồn: Wikipedia Commons.

Danh pháp

- Axit succinic

- Axit butanedioic

- Axit 1,4-butanedioic

- Axit 1,2-etanedicacboxylic

- Axit hổ phách

- Thần hổ phách

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn kết tinh không màu đến trắng, tinh thể tam giác hoặc lăng kính đơn tà

Trọng lượng phân tử

118,09 g / mol

Độ nóng chảy

188.0 ºC

Điểm sôi

235 ºC

Điểm sáng

160 ºC (phương pháp cốc hở).

Trọng lượng riêng

1.572 ở 25 ºC / 4 ºC

Chỉ số khúc xạ

1.450

Độ hòa tan

Trong nước: 83,2 g / L ở 25 ºC.

Hòa tan trong etanol CH ₃ CH ₂ OH, ete etylic (CH ₃ CH ₂ ) ₂ O, axeton CH ₃ COCH ₃ và metanol CH ₃ OH. Không tan trong toluen và benzen.

độ pH

Dung dịch nước 0,1 mol (0,1 mol / L) có pH là 2,7.

Hằng số phân ly

K ₁ = 6,4 x 10 ^-5

K ₂ = 0,23 x 10 ^-5

Tính chất hóa học

Các axit dicacboxylic nói chung thể hiện tính chất hóa học giống như các axit monocacboxylic. Tuy nhiên, tính chất axit của một axit đicacboxylic lớn hơn của một axit cacboxylic đơn chức

Về sự ion hóa các hydro của nó, sự ion hóa của nhóm cacboxylic thứ hai xảy ra ít dễ dàng hơn so với nhóm thứ nhất, như có thể thấy trong các hằng số phân ly của axit succinic, trong đó K ₁ lớn hơn K ₂ .

Nó hòa tan trong dung dịch NaOH và NaHCO ₃ trong nước .

Axit succinic không hút ẩm.

Khi đun nóng, nó rất dễ dàng giải phóng một phân tử nước và tạo thành anhydrit succinic.

Các phản ứng hóa học có tầm quan trọng trong công nghiệp

Bằng phản ứng khử (ngược lại với quá trình oxy hóa), axit succinic được chuyển thành 1,4-butanediol.

1,4-Butanediol. tự làm bởi Ben Mills. Nguồn: Wikipedia Commons.

Bằng cách khử hydro 1,4-butanediol (loại bỏ hydro), γ-butyrolactone thu được.

Khi 1,4-butanediol được chu trình hóa (hình thành phân tử mạch vòng), thu được tetrahydrofuran.

Bằng cách phân hủy axit succinic (thêm một amin) pyrrolidon thu được.

Sự trùng hợp của nó với điol cho phép thu được các polyeste và với các polyamit điamit thu được. Cả hai đều là polyme được sử dụng rộng rãi.

Thu được

Lượng có trong các nguồn tự nhiên là rất nhỏ nên nó được thu nhận trong công nghiệp bằng cách tổng hợp từ các hợp chất khác thường có nguồn gốc từ dầu mỏ.

Nó có thể được sản xuất bằng cách xúc tác hydro hóa axit maleic hoặc anhydrit maleic.

Một trong những cách để có được axit succinic. Tác giả: Marilú Stea.

Cũng bắt đầu từ axit fumaric hoặc bắt đầu từ axetylen và fomanđehit.

Tuy nhiên, tất cả đều là quá trình hóa dầu gây ô nhiễm môi trường và phụ thuộc vào giá dầu. Vì những lý do này, các phương pháp sản xuất khác dựa trên quá trình lên men kỵ khí đã được phát triển từ lâu, rẻ hơn và ít ô nhiễm hơn.

Các quá trình này sử dụng CO ₂ , có lợi cho việc giảm lượng khí này và hiệu ứng nhà kính mà nó tạo ra.

Việc sản xuất nó có thể lên men, ví dụ với Anaerobiospirillum succiniproducens và Actinobacillus succinogenes, sản xuất nó ở nồng độ cao từ các nguồn carbon, chẳng hạn như glucose, lactose, xylose, arabinose, cellobiose và các loại đường khác. Họ cũng sử dụng CO ₂ làm nguồn cacbon.

Có những nhà nghiên cứu thúc đẩy sự phát triển của khái niệm nhà máy chế biến sinh học, cho phép khai thác đầy đủ tiềm năng của các nguồn tài nguyên tái tạo. Đó là trường hợp sử dụng nước thải từ sản xuất giấy, thân cây ngô, sinh khối tảo, bã mía, mật mía, chất thải từ thân cây và bột củ cải đường để thu được axit succinic, trong số các sản phẩm khác. quý giá.

Bã mía có thể được sử dụng trong quá trình lên men để thu được axit succinic. Jonathan Wilkins. Nguồn: Wikipedia Commons.

Ví dụ, việc sử dụng bột củ cải đường bao gồm chiết xuất pectin và một phần giàu chất chống oxy hóa phenolic, sau đó là thủy phân xenlulo và hemixenlulo để thu được đường có thể lên men. Sau đó là cơ sở để thu được axit succinic thông qua quá trình lên men kỵ khí của nó trong các lò phản ứng sinh học.

Các ứng dụng

Trong ngành công nghiệp thực phẩm

Axit succinic truyền hương vị cho thực phẩm một cách tự nhiên. Nó có tác dụng tăng hương vị, vì vậy nó được sử dụng như một chất phụ gia trong thực phẩm chế biến.

Người ta cho rằng nó có tác dụng lên hương vị mà các axit khác trong thực phẩm không thể trùng lặp, chẳng hạn như cái gọi là hương vị umami trong một số loại pho mát (umami là một từ tiếng Nhật có nghĩa là "ngon").

Tác giả: Lipefontes0. Nguồn: Pixabay.

Nó thậm chí còn được sử dụng trong thức ăn gia súc để kích thích.

Trong ngành công nghiệp rượu

Axit succinic xuất hiện tự nhiên trong quá trình lên men rượu của rượu vang. Trong số các axit không bay hơi được tạo ra trong quá trình này, axit succinic tương ứng với 90% tổng số.

Tác giả: Congerdesign. Nguồn: Pixabay.

Rượu vang chứa khoảng 0,5 đến 1,5 g / L axit succinic, có thể đạt 3 g / L.

Trong sản xuất các hợp chất hóa học khác

Axit succinic là nguyên liệu để thu được các sản phẩm có giá trị công nghiệp cao như tetrahydrofuran, 1,4-butanediol, gamma-butyrolactone, axit adipic, este béo mạch thẳng, N-metylpyrolidone và các polyme phân hủy sinh học.

Các hợp chất và vật liệu này có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp nhựa (sợi đàn hồi, màng đàn hồi), chất kết dính, dung môi công nghiệp (tẩy sơn và sơn mài), chất tẩy rửa trong vi điện tử, y học (thuốc gây mê, xe chở thuốc), nông nghiệp, dệt may và mỹ phẩm .

Trong các ứng dụng khác nhau

Axit succinic là một thành phần trong một số chế phẩm dược phẩm. Succinimides, có nguồn gốc từ axit succinic, được sử dụng trong y tế như thuốc chống co giật.

Nó là một phần của công thức chất ức chế ăn mòn, phục vụ như một chất hóa dẻo cho polyme và được sử dụng trong nước hoa. Nó cũng là chất trung gian trong quá trình tổng hợp chất hoạt động bề mặt và chất tẩy rửa.

Axit succinic có thể được sử dụng làm monome để sản xuất polyme và chất dẻo có thể phân hủy sinh học.

Nó được sử dụng trong các công thức nông nghiệp để tăng trưởng các đồn điền.

Muối axit succinic được sử dụng trong chất làm mát xe và để thúc đẩy quá trình khử đóng băng, ít gây ô nhiễm hơn các hợp chất khác.

Các este succinat được sử dụng làm chất phụ gia trong nhiên liệu.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Axit succinic. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Comuzzo, P. và Battistutta, F. (2019). Axit hóa và kiểm soát độ pH trong rượu vang đỏ. Trong Công nghệ rượu vang đỏ. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
3. Alexandri, M. và cộng sự. (2019). Tái cấu trúc ngành công nghiệp củ cải đường thông thường thành một công nghệ lọc sinh học mới: Phân đoạn và chuyển đổi sinh học bột củ cải đường thành axit succinic và các sản phẩm đồng giá trị gia tăng. Hóa học & Kỹ thuật Bền vững ACS. Tháng 2 năm 2019. Được khôi phục từ pubs.acs.org.
4. Methven, L. (2012). Chất tăng hương vị thực phẩm và đồ uống tự nhiên. Trong phụ gia thực phẩm tự nhiên, thành phần và hương vị. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
5. Featherstone, S. (2015). Các thành phần được sử dụng trong việc chuẩn bị đồ hộp. Trong một khóa học hoàn chỉnh về đóng hộp và các quy trình liên quan (Ấn bản thứ mười bốn). Được khôi phục từ sciricalirect.com.
6. Qureshi, N. (2009). Màng sinh học có lợi: nước thải và các ứng dụng công nghiệp khác. Trong màng sinh học trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. Được khôi phục từ sciricalirect.com.