Ácido propiónico - Propionic acid

Ácido propiónico
Fórmula esquelética simplificada
Fórmula estructural completa
Modelo de pelota y palo
Modelo que llena el espacio
Ácido propiónico.jpg
Nombres
Nombre IUPAC preferido
Ácido propanoico
Otros nombres
Carboxyethane
ácido Ethanecarboxylic
ácido Ethylformic
ácido Metacetonic
ácido metilacético
C3: 0 ( números de lípidos )
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA 100.001.070 Edita esto en Wikidata
Número CE
Número e E280 (conservantes)
Número RTECS
UNII
  • EnChI = 1S / C3H6O2 / c1-2-3 (4) 5 / h2H2,1H3, (H, 4,5)  cheque Y
    Clave: XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N  cheque Y
  • Ácido propiónico: CCC (= O) O
  • Propionato: CCC (= O) [O-]
Propiedades
C 3 H 6 O 2
Masa molar 74,079  g · mol −1
Apariencia Líquido aceitoso incoloro
Olor Picante, rancio, desagradable
Densidad 0,98797 g / cm 3
Punto de fusion −20,5 ° C (−4,9 ° F; 252,7 K)
Punto de ebullición 141,15 ° C (286,07 ° F; 414,30 K)
Sublima a -48 ° C
Δ subl H o = 74 kJ / mol
8,19 g / g (−28,3 ° C)
34,97 g / g (−23,9 ° C)
Miscible (≥ −19,3 ° C)
Solubilidad Miscible en EtOH , éter , CHCl 3
log P 0,33
Presión de vapor 0,32 kPa (20 ° C)
0,47 kPa (25 ° C)
9,62 kPa (100 ° C)
4,45 · 10 −4 L · atm / mol
Acidez (p K a ) 4.88
-43,50 · 10 −6 cm 3 / mol
1.3843
Viscosidad 1.175 c P (15 ° C)
1,02 cP (25 ° C)
0.668 cP (60 ° C)
0.495 cP (90 ° C)
Estructura
Monoclínico (−95 ° C)
P2 1 / c
a  = 4.04 Å, b  = 9.06 Å, c  = 11 Å
α = 90 °, β = 91,25 °, γ = 90 °
0,63 D (22 ° C)
Termoquímica
152,8 J / mol · K
191 J / mol · K
Entalpía
estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 )
−510,8 kJ / mol
Entalpía
estándar de combustión (Δ c H ⦵ 298 )
1527,3 kJ / mol
Peligros
Principales peligros Corrosivo
Pictogramas GHS GHS02: InflamableGHS05: corrosivo
Palabra de señal GHS Peligro
H314
P280 , P305 + 351 + 338 , P310
NFPA 704 (diamante de fuego)
punto de inflamabilidad 54 ° C (129 ° F; 327 K)
512 ° C (954 ° F; 785 K)
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
1370 mg / kg (ratón, oral)
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.):
PEL (permitido)
ninguno
REL (recomendado)
TWA 10 ppm (30 mg / m 3 ) ST 15 ppm (45 mg / m 3 )
IDLH (peligro inmediato)
DAKOTA DEL NORTE
Compuestos relacionados
Ácidos carboxílicos relacionados
Ácido acético Ácido
láctico Ácido
3-hidroxipropiónico Ácido
tartrónico Ácido
acrílico Ácido
butírico
Compuestos relacionados
1-Propanol
Propionaldehído
Propionato de sodio
Anhídrido propiónico
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Referencias de Infobox

El ácido propiónico ( / p r oʊ p i ɒ n ɪ k / , a partir de los griegos palabras protos , que significa "primero", y pion , que significa "grasa"; también conocido como ácido propanoico ) es una forma natural de ácido carboxílico con la fórmula química CH 3 CH 2 CO 2 H. Es un líquido con un olor acre y desagradable que se parece un poco al olor corporal . El anión CH 3 CH 2 CO 2 - así como las sales y ésteres del ácido propiónico se conocen como propionatos o propanoatos .

Historia

El ácido propiónico fue descrito por primera vez en 1844 por Johann Gottlieb , quien lo encontró entre los productos de degradación del azúcar. Durante los años siguientes, otros químicos produjeron ácido propiónico por diferentes medios, ninguno de ellos se dio cuenta de que estaban produciendo la misma sustancia. En 1847, el químico francés Jean-Baptiste Dumas estableció que todos los ácidos eran el mismo compuesto, al que llamó ácido propiónico, de las palabras griegas πρῶτος (prōtos), que significa primero , y πίων (piōn), que significa grasa , porque es el El ácido H (CH 2 ) n COOH más pequeño que exhibe las propiedades de los otros ácidos grasos , como producir una capa aceitosa cuando se saca el agua con sal y tener una sal de potasio jabonosa .

Propiedades

El ácido propiónico tiene propiedades físicas intermedias entre las de los ácidos carboxílicos más pequeños, los ácidos fórmico y acético , y los ácidos grasos más grandes . Es miscible con agua, pero se puede quitar del agua agregando sal. Al igual que los ácidos acético y fórmico, consta de pares de moléculas con enlaces de hidrógeno tanto en el líquido como en el vapor.

El ácido propiónico presenta las propiedades generales de los ácidos carboxílicos: puede formar derivados de amida , éster , anhídrido y cloruro . Sufre la reacción Hell-Volhard-Zelinsky que involucra la α- halogenación de un ácido carboxílico con bromo , catalizada por tribromuro de fósforo , en este caso para formar ácido 2-bromopropanoico , CH 3 CHBrCOOH. Este producto se ha utilizado para preparar una mezcla racémica de alanina por amonólisis .

Preparación de alanina a partir de ácido propiónico.png

Fabricar

Químico

En la industria, el ácido propiónico se produce principalmente mediante la hidrocarboxilación de etileno utilizando carbonilo de níquel como catalizador:

Hidrocarboxilación de eteno con monóxido de carbono y agua para formar ácido propiónico en presencia de níquel tetracarbonilo como catalizador.

También se produce por oxidación aeróbica del propionaldehído . En presencia de sales de cobalto o manganeso (el propionato de manganeso es el más utilizado), esta reacción avanza rápidamente a temperaturas tan suaves como 40-50 ° C:

Oxidación en fase líquida de propionaldehído con oxígeno atmosférico para formar ácido propiónico en presencia de propionato de manganeso (II) como catalizador

Una vez se produjeron grandes cantidades de ácido propiónico como subproducto de la fabricación de ácido acético. En la actualidad, el mayor productor mundial de ácido propiónico es BASF , con una capacidad de producción de aproximadamente 150 kt / a.

Biotecnológico

La producción biotecnológica de ácido propiónico utiliza principalmente cepas de Propionibacterium . Sin embargo, la producción a gran escala de ácido propiónico por Propionibacteria enfrenta desafíos tales como la inhibición severa de los productos finales durante el crecimiento celular y la formación de subproductos (ácido acético y ácido succínico). Un enfoque para mejorar la productividad y el rendimiento durante la fermentación es mediante el uso de técnicas de inmovilización celular, que también promueve la recuperación fácil, la reutilización de la biomasa celular y mejora la tolerancia al estrés de los microorganismos. En 2018, la tecnología de impresión 3D se utilizó por primera vez para crear una matriz para la inmovilización celular en fermentación. Se eligió como modelo de estudio la producción de ácido propiónico por Propionibacterium acidipropionici inmovilizado en perlas de nailon impresas en 3D. Se demostró que esas perlas impresas en 3D podían promover la unión celular de alta densidad y la producción de ácido propiónico, que podría adaptarse a otros bioprocesos de fermentación. Se han probado otras matrices de inmovilización de células, como el Poraver de vidrio reciclado y el biorreactor de lecho fibroso.

Se han probado métodos alternativos de producción mediante la ingeniería genética de cepas de Escherichia coli para incorporar la vía necesaria, el ciclo Wood-Werkman.

Usos industriales

El ácido propiónico inhibe el crecimiento de moho y algunas bacterias en niveles entre 0,1 y 1% en peso. Como resultado, parte del ácido propiónico producido se consume como conservante tanto para la alimentación animal como para el consumo humano. Para la alimentación animal, se utiliza directamente o como su sal de amonio . El antibiótico monensina se agrega a la alimentación del ganado para favorecer las propionibacterias sobre los productores de ácido acético en el rumen ; esto produce menos dióxido de carbono y la conversión alimenticia es mejor. Esta aplicación representa aproximadamente la mitad de la producción mundial de ácido propiónico. Otra aplicación importante es como conservante en productos horneados, que utilizan sales de sodio y calcio . Como aditivo alimentario , está aprobado para su uso en la UE, EE. UU., Australia y Nueva Zelanda.

El ácido propiónico también es útil como intermedio en la producción de otros productos químicos, especialmente polímeros. El acetato-propionato de celulosa es un termoplástico útil . También se utiliza propionato de vinilo . En aplicaciones más especializadas, también se usa para fabricar pesticidas y productos farmacéuticos . Los ésteres de ácido propiónico tienen olores similares a frutas y, a veces, se utilizan como disolventes o aromatizantes artificiales.

En las plantas de biogás , el ácido propiónico es un producto intermedio común, que se forma por fermentación con bacterias de ácido propiónico. Su degradación en ambientes anaeróbicos (por ejemplo, plantas de biogás) requiere la actividad de comunidades microbianas complejas.

Biología

El ácido propiónico se produce biológicamente como su éster de coenzima A, propionil-CoA , a partir de la descomposición metabólica de ácidos grasos que contienen números impares de átomos de carbono , y también de la descomposición de algunos aminoácidos . Las bacterias del género Propionibacterium producen ácido propiónico como producto final de su metabolismo anaeróbico . Esta clase de bacteria se encuentra comúnmente en el estómago de los rumiantes y las glándulas sudoríparas de los humanos , y su actividad es parcialmente responsable del olor del queso Emmental , el "queso suizo" americano y el sudor .

El metabolismo del ácido propiónico comienza con su conversión en propionil coenzima A , el primer paso habitual en el metabolismo de los ácidos carboxílicos . Dado que el ácido propiónico tiene tres carbonos, la propionil-CoA no puede entrar directamente ni en la oxidación beta ni en los ciclos del ácido cítrico . En la mayoría de los vertebrados , la propionil-CoA se carboxila a D - metilmalonil-CoA , que se isomeriza a L -metilmalonil-CoA. Una vitamina B 12 dependiente de enzima cataliza reordenación de L metilmalonil-CoA a succinil-CoA , que es un intermedio del ciclo del ácido cítrico y se puede incorporar fácilmente allí.

El ácido propiónico sirve como sustrato para la gluconeogénesis hepática mediante la conversión en succinil-CoA . Además, la administración de ácido propiónico exógeno da como resultado una producción de glucosa más endógena de la que puede explicarse por la conversión gluconeogénica sola. El ácido propiónico exógeno puede regular al alza la producción de glucosa endógena a través de aumentos de norepinefrina y glucagón , lo que sugiere que la ingestión crónica de ácido propiónico puede tener consecuencias metabólicas adversas.

En la acidemia propiónica , un trastorno genético hereditario poco común, el propionato actúa como una toxina metabólica en las células hepáticas al acumularse en las mitocondrias como propionil-CoA y su derivado, metilcitrato, dos inhibidores del ciclo del ácido tricarboxílico. El propanoato es metabolizado oxidativamente por la glía , lo que sugiere vulnerabilidad astrocítica en la acidemia propiónica cuando puede acumularse propionil-CoA intramitocondrial. La acidemia propiónica puede alterar la expresión génica neuronal y glial al afectar la acetilación de histonas. Cuando el ácido propiónico se infunde directamente en el cerebro de los roedores, produce un comportamiento reversible (p. Ej., Hiperactividad , distonía , deterioro social, perseveración ) y cambios cerebrales (p. Ej., Neuroinflamación innata, depleción de glutatión) que pueden usarse como un medio para modelar el autismo en ratas.

Ocurrencia humana

La piel humana alberga varias especies de propionibacterias . El más notable es el Cutibacterium acnes (antes conocido como Propionibacterium acnes ), que vive principalmente en las glándulas sebáceas de la piel y es una de las principales causas del acné . Se observa que el propionato se encuentra entre los ácidos grasos de cadena corta más comunes producidos en el intestino grueso de los seres humanos por la microbiota intestinal en respuesta a los carbohidratos no digeribles ( fibra dietética ) en la dieta. Se ha revisado el papel de la microbiota intestinal y sus metabolitos, incluido el propionato, en la mediación de la función cerebral.

Un estudio en ratones sugiere que el propionato es producido por las bacterias del género Bacteroides en el intestino y que ofrece cierta protección contra Salmonella allí. Otro estudio encuentra que el propionato de ácido graso puede calmar las células inmunitarias que aumentan la presión arterial, protegiendo así al cuerpo de los efectos dañinos de la presión arterial alta.

Bacteriología

La especie de bacteria Coprothermobacter platensis produce propionato al fermentar gelatina.

Sales y ésteres de propionato

El propionato / p r oʊ p i ə n eɪ t / , o propanoato de metilo , ion es C 2 H 5 C O O - , la base conjugada del ácido propiónico. Es la forma que se encuentra en los sistemas biológicos a pH fisiológico . Un compuesto propiónico o propanoico es una sal carboxilato o éster de ácido propiónico. En estos compuestos, el propionato a menudo se escribe de forma abreviada, como CH 3 CH 2 CO 2 o simplemente EtCO 2 .

Los propionatos no deben confundirse con los propenoatos (comúnmente conocidos como acrilatos ), los iones / sales / ésteres del ácido propenoico (también conocido como ácido 2-propenoico o ácido acrílico ).

Ejemplos de

Sales

Ésteres

Ver también

Referencias

enlaces externos