חומצה מלאית
   | |
| שם סיסטמטי | (Z)-Butenedioic acid; cis-Butenedioic acid; Malenic acid; |
|---|---|
| כתיב כימי | C4H4O4 |
| מסה מולרית | 116.072 גרם/מול |
| מראה | מוצק לבן |
| מספר CAS | 110-16-7 |
| צפיפות | 1.59[1] גרם/סמ"ק |
| מסיסות | 478.8 |
| טמפרטורת היתוך |
135 °C 408.15 K |
| חומציות | 1.90 או 6.07 pKa |
| נקודת הבזק |
127 °C 400.15 K |
חוּמְצָה מַלֵאִית או חומצה ציס-בוטנדיואית היא תרכובת אורגנית שהיא חומצה דיקרבוקסילית (אנ'), מולקולה בעלת שתי קבוצות קרבוקסיל. הנוסחה הכימית שלה היא HO2CCH=CHCO2H. חומצה מלאית היא האיזומר ציס של חומצה בוטנדיואית, בעוד שחומצה פומרית היא האיזומר טראנס. לחומצה המלאית עצמה אין הרבה שימושים ישירים בהשוואה לחומר שממנו מפיקים (קודמן) את החומצה המלאית, אנהידריד מלאי (אנ'), שיש לו יישומים רבים. והיא משמשת בעיקר כחומר מוצא לייצור חומצה פומרית.
אטימולוגיה
מקור השם "חומצה מלאית" מצרפתית "acide maléique" ששונה מ-acide malique (חומצה מאלית), שממנה היא סונתזה.[2] המילה 'malic' נגזרת מהמילה בלטינית mālum, שמשמעותה "תפוח".
תכונות פיזיקליות
לחומצה מלאית יש חום בעירה (אנ') של 1,355.2- קילו-ג'אול/מול, גבוה ב-20.5 קילו-ג'אול/מול מזה של חומצה פומרית.[3] חומצה מלאית מסיסה יותר במים מאשר חומצה פומרית. נקודת ההיתוך של חומצה מלאית (C° 135) גם היא נמוכה בהרבה מזו של חומצה פומרית (C° 287). כפי שאומת באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן, חומצה מלאית היא מישורית. נצפו שני קשרי מימן רגילים, אחד תוך-מולקולרי (אנ') ואחד בין-מולקולרי. ניתוח קריסטלוגרפי מראה שקשר המימן התוך-מולקולרי מושפע מעט במלח החד-אשלגני.[4]
ייצור ויישומים תעשייתיים
בתעשייה, חומצה מלאית נגזרת על ידי הידרוליזה של אנהידריד מלאי (אנ'), כאשר האחרון מיוצר על ידי חמצון של בנזן או בוטאן. היישומים התעשייתיים של חומצה מלאית:
- קודמן לייצור כימיקלים אחרים:
- חומצה פומרית: השימוש התעשייתי המרכזי ביותר בחומצה מלאית הוא הפיכתה (איזומריזציה) לחומצה פומרית, שלה שימושים רבים בתעשיית המזון והחומרים.[5]
- חומצה גליאוקסילית (אנ'): מיוצרת מחומצה מלאית באמצעות תהליך אוזונוליזה (אנ') (פירוק בעזרת אוזון).[6]
- חומצה סוקצינית: מתקבלת על ידי הידרוגנציה (הוספת מימן) של חומצה מלאית.
- חומצה מאלית: חומצה מלאית משמשת גם כחומר מוצא לייצור חומצה מאלית (המשמשת כתוסף טעם במזון).
- מקדם הידבקות (אנ'): חומצה מלאית משמשת בהרכב הכימי של דבקים (למשל כאלו המבוססים על מתיל מתאקרילט) כדי לשפר את ההידבקות למצעים קשים כמו מתכות מצופות אבץ (פלדה מגלוונת) וניילון.[5]
- טקסטיל: משמשת לשיפור קליטת צבעים בסיבים, מסייעת בקיבוע הצבע ומשמשת כחומר עזר בתהליכי אשפרה של בדים.[5]
- טיפול במים וניקוי:[5]
- משמשת כמעכב אבנית (אנ') וכחומר למניעת קורוזיה במערכות מים.
- משמשת בהרכב הכימי של חומרי ניקוי להסרת אבנית ומשקעים.
- תרופות:[5][7]
- יצירת מלחים (מלאטים, Maleates): שימוש נפוץ מאוד הוא יצירת מלח של תוסף חומצה (אנ') עם תרופות (במיוחד כאלו המכילות אמינים) כדי להפוך אותן ליציבות יותר ומסיסות יותר בגוף (לדוגמה: אנלפריל מלאט).
- מייצב pH: משמשת כמווסת חומציות (Buffer) בטבליות מסוימות כדי לשמור על חומציות מתאימה.
איזומריזציה לחומצה פומרית
השימוש התעשייתי העיקרי של חומצה מלאית הוא המרתה לחומצה פומרית. המרה זו, שהיא איזומריזציה, מזורזת על ידי מגוון ריאגנטים, כגון חומצות מינרליות ותיו-שתנן (אנ'). ושוב, ההבדל הגדול במסיסות במים הופך את טיהור החומצה הפומרית לקל.
האיזומריזציה היא נושא פופולרי בבתי ספר. חומצה מלאית וחומצה פומרית אינן הופכות ספונטנית אחת לשנייה מכיוון שסיבוב סביב קשר קוולנטי כפול (אנ') פחמן-פחמן אינו מועדף אנרגטית. עם זאת, המרה של איזומר הציס לאיזומר הטראנס אפשרית על ידי פוטוליזה בנוכחות כמות קטנה של ברום.[8] האור ממיר ברום יסודי לרדיקל ברום, התוקף את האלקן בתגובת סיפוח רדיקלית לרדיקל ברומו-אלקן; וכעת סיבוב קשר יחיד הוא אפשרי. רדיקלי הברום מתחברים מחדש ונוצרת חומצה פומרית. השימוש בכמויות קטליטיות של רדיקלי תיול (אנ') מימיים מאיץ גם הוא את תגובת האיזומריזציה.[9] בשיטה אחרת (המשמשת כהדגמה בכיתה), חומצה מלאית הופכת לחומצה פומרית דרך תהליך של חימום החומצה המלאית בתמיסת חומצת מימן כלורי. סיפוח הפיך (של +H) מוביל לסיבוב חופשי סביב קשר ה-C-C המרכזי וליצירת החומצה הפומרית היציבה יותר והפחות מסיסה.
חיידקים מסוימים מייצרים את האנזים מלאט איזומראז (אנ'), המשמש חיידקים במטבוליזם של ניקוטינאט (אנ'). אנזים זה מזרז איזומריזציה בין פומראט ומלאט.
תגובות אחרות
אף על פי שזה לא נהוג באופן מסחרי, חומצה מלאית יכולה להפוך לאנהידריד מלאי (אנ') על ידי התייבשות, לחומצה מאלית על ידי מיום (אנ'), ולחומצה סוקצינית על ידי הידרוגנציה (אתנול / פלדיום על פחמן).[10] היא מגיבה עם תיוניל כלוריד או זרחן חמש-כלורי (אנ') כדי לתת את כלוריד החומצה המלאית. חומצה מלאית, בהיותה אלקטרופילית, משתתפת כדיאנופיל בתגובות דילס-אלדר רבות.
מלאטים
יון המלאט הוא הצורה המיוננת של חומצה מלאית. יון המלאט שימושי בביוכימיה כמעכב של תגובות טרנסמינאז. אסטרים של חומצה מלאית נקראים גם הם מלאטים, לדוגמה דימתיל מלאט (אנ').
שימוש בתרופות פרמצבטיות
כאמור בפסקה על השימושים תרופות רבות המכילות אמינים מסופקות כמלח של החומצה המלאית, למשל כלורפניראמין (אנ'), מפיראמין (אנ') ומתילארגומטרין (אנ').
קישורים חיצוניים
- חומצה מלאית, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
- Maleic Acid, National Center for Biotechnology Information
- International Chemical Safety Card 1186
- Calculator: Water and solute activities in aqueous maleic acid (אורכב 11.05.2009 בארכיון Wayback Machine)
הערות שוליים
- ↑ Maleic acid
- ↑ Origin of the Names Malic, Maleic, and Malonic Acid
- ↑ Maleic Anhydride, Maleic Acid, and Fumaric Acid (אורכב 02.11.2013 בארכיון Wayback Machine)
- ↑ M. N. G James, G. J. B Williams (1974). "A Refinement of the Crystal Structure of Maleic Acid". Acta Crystallographica. B30 (5) (5): 1249–1275. Bibcode:1974AcCrB..30.1249J. doi:10.1107/S0567740874004626.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Industrial Applications of Maleic Acid
- ↑ DSM glyoxylic acid production (אורכב 30.11.2005 בארכיון Wayback Machine)
- ↑ Maleic Acid
- ↑ Light isomerization experiment (אורכב 27.11.2005 בארכיון Wayback Machine) (from the University of Regensburg, with video)
- ↑ Kosaka, S.; Kurebayashi, K.; Yamato, N.; Tanaka, H.; Haruta, N.; Yamamoto, M. (2025). "Thiyl Chemistry: Cysteine-Catalyzed Maleate Isomerization via Aqueous Thiyl Radical Processes". Green Chemistry. 27 (10): 2743–2750. doi:10.1039/d4gc06310d.
- ↑ Kwesi Amoa (2007). "Catalytic Hydrogenation of Maleic Acid at Moderate Pressures A Laboratory Demonstration". Journal of Chemical Education. 84 (12): 1948. Bibcode:2007JChEd..84.1948A. doi:10.1021/ed084p1948.
חומצה מלאית42571214Q42038