ФУМАРОВАЯ КИСЛОТА (FUMARIC ACID)

ФУМАРОВАЯ КИСЛОТА (FUMARIC ACID)

CAS No. : 110-17-8
EC No. : 203-743-0

Synonyms:
(2E)-But-2-enedioic acid; Fumaric acid; FA; trans-1,2-Ethylenedicarboxylic acid; 2-Butenedioic acid; trans-Butenedioic acid; Allomaleic acid; Boletic acid; Donitic acid; Lichenic acid; fümarik asit; fumarik asit; fumarık asıt; fumarıc acid; fumaric asit; fumarik acid; fümarik asid; fumarate; fumarat; fümarat; fumaric acid; 110-17-8; 2-Butenedioic acid; trans-Butenedioic acid; Allomaleic acid; Boletic acid; (2E)-but-2-enedioic acid; Lichenic acid; Tumaric acid; trans-2-Butenedioic acid; trans-1,2-Ethylenedicarboxylic acid; Allomalenic acid; (E)-2-Butenedioic acid; But-2-enedioic acid; 2-Butenedioic acid (2E)-; 2-Butenedioic acid (E)-; Kyselina fumarova; USAF EK-P-583; Butenedioic acid; Butenedioic acid, (E)-; (2E)-2-butenedioic acid; Lichenic acid (VAN); 2-Butenedioic acid, (E)-; Caswell No. 465E; FEMA No. 2488; FEMA Number 2488; 2-(E)-Butenedioic acid; Kyselina fumarova [Czech]; NSC-2752; ammonium fumarate; 1,2-Ethylenedicarboxylic acid, (E); CCRIS 1039; HSDB 710; U-1149; trans-but-2-enedioic acid; 1,2-Ethenedicarboxylic acid, trans-; EPA Pesticide Chemical Code 051201; FA; Fumaric acid (NF); Fumaric acid [NF]; Fumaric acid, 99+%; Futrans-2-Butenedioic Acid; (E)-2-Butenedioate; (E)-Butenedioic acid; C4H4O4; (2E)-but-2-enedioate; Malezid CM; H2male; Fumarsaeure; Fumaricum acidum; CAS-110-17-8; fumarate, 10; cis-but-2-enedioic acid; E-2-Butenedioic acid; Fumaric acid (8CI); FC 33 (acid); Scotchbond Multipurpose Etchant; (2Z)-but-2-enedioate; Allomaleate; Boletate; Lichenate; fumeric acid; Cis-butenedioate; 2-Butenedioate; Modified Gumrosin; (z)-butenedioate; trans-Butenedioate; fumaric acid group; FUMARIC ACID; cis-2-Butenedioate; Fumaric Acid,(S); Maleic Acid (MA); cis-but-2-enedioate; Fumaric acid solution; trans-2-Butenedioate; Fumaric Acid (FA); 2-(E)-Butenedioate; Fumaric acid, 99%; (2Z)-2-Butenedioate; FA; (Trans)-butenedioic acid; (2Z)-Butene-2-dioate; F0067; Fumaric acid, >=99%; FUMARIC ACID; (2Z)-2-Butenedioic acid; EC 203-743-0; Maleic acid [NA2215]; (2Z)-Butene-2-dioic acid; (E)-but-2-enedioate;hydron; 4-02-00-02202 (Beilstein Handbook Reference); FUMARIC ACID; 2-butenedioic acid, (2E)-; (2E)-2-Butenedioic acid #; CHEMBL503160; INS NO.297; Fumaric Acid (Fragrance Grade); trans-1,2-Ethylenedicarboxylate; Pharmakon1600-01301022; Fumaric acid, >=99.0% (T); 2-Butenedioic acid (2E)- (9CI); BBL022974; Fumaric acid, >=99%, FCC, FG; s4952; Fumaric acid, qNMR Standard for DMSO; Fumaric acid, tested according to USP/NF; Fumaric acid, Vetec(TM) reagent grade, 99%; Fumaric acid, BioReagent, suitable for cell culture; Fumaric acid, certified reference material, TraceCERT(R); Fumaric acid, anhydrous, free-flowing, Redi-Dri(TM), >=99%; Fumaric acid, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard; Fumaric acid, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard; Fumaric acid solution, TraceCERT(R), 1H-qNMR Standard, 1 mg/g in D2O; Fumaric Acid, Pharmaceutical Secondary Standard; Certified Reference Material; Fumaric acid, PharmaGrade, USP/NF, Manufactured under appropriate GMP controls for pharma or biopharmaceutical production.

Фумаровая кислота

Фумаровая кислота - это органическое соединение с формулой HO2CCH = CHCO2H. Белое твердое вещество фумаровая кислота широко распространена в природе. Он имеет фруктовый вкус и используется в качестве пищевой добавки. Его номер E - E297. [3] Соли и сложные эфиры известны как фумараты. Фумарат также может относиться к C
Ион 4H2O2−4 (в растворе). Транс-изомер обладает дипольным моментом.

Характеристики
Химическая формула C4H4O4
Молярная масса 116,072 г · моль − 1
Внешний вид Белое твердое вещество
Плотность 1,635 г / см3
Точка плавления 287 ° C (549 ° F; 560 K) (разлагается) [2]
Растворимость в воде 4,9 г / л при 20 ° C [1]
Кислотность (pKa) pka1 = 3,03, pka2 = 4,44 (15 ° C, цис-изомер)
Магнитная восприимчивость (χ) −49,11 · 10−6 см3 / моль
Дипольный момент ненулевой

Биосинтез и появление фумаровой кислоты
Он вырабатывается в эукариотических организмах из сукцината в комплексе 2 цепи переноса электронов с помощью фермента сукцинатдегидрогеназы. Это одна из двух изомерных ненасыщенных дикарбоновых кислот, другая - малеиновая кислота. В фумаровой кислоте группы карбоновых кислот являются транс (E), а в малеиновой кислоте - цис (Z).

Фумаровая кислота содержится в фумиториях (Fumaria officinalis), грибах подберезовика (особенно Boletus fomentarius var. Pseudo-igniarius), лишайниках и исландском мхе.

Фумарат является промежуточным звеном цикла лимонной кислоты, используемым клетками для производства энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) из пищи. Он образуется при окислении сукцината ферментом сукцинатдегидрогеназой. Затем фумарат превращается ферментом фумаразой в малат.

Кожа человека естественным образом вырабатывает фумаровую кислоту при воздействии солнечного света.

Фумарат также является продуктом цикла мочевины.

Использование фумаровой кислоты
Еда
Фумаровая кислота используется в качестве подкислителя пищевых продуктов с 1946 года. Она одобрена для использования в качестве пищевой добавки в ЕС, [6] США [7], Австралии и Новой Зеландии. [8] В качестве пищевой добавки он используется в качестве регулятора кислотности и может обозначаться номером E E297. Обычно он используется в напитках и разрыхлителях, для которых предъявляются требования к чистоте. Фумаровая кислота используется при приготовлении пшеничных лепешек в качестве пищевого консерванта и в качестве кислоты при заквашивании. [9] Обычно он используется как заменитель винной кислоты, а иногда и вместо лимонной кислоты, из расчета 1 г фумаровой кислоты на каждые ~ 1,5 г лимонной кислоты, чтобы добавить кислинку, аналогично тому, как используется яблочная кислота. . Помимо того, что он входит в состав некоторых ароматизаторов искусственного уксуса, таких как ароматизированные картофельные чипсы «Соль и уксус» [10], он также используется в качестве коагулянта в смесях для варки пудинга.

Научный комитет Европейской комиссии по питанию животных, входящий в состав DG Health, в 2014 году обнаружил, что фумаровая кислота «практически нетоксична», но высокие дозы, вероятно, нефротоксичны после длительного использования. [11]

Лекарство
Фумаровая кислота была разработана в качестве лекарства для лечения аутоиммунного псориаза в 1950-х годах в Германии в виде таблетки, содержащей 3 сложных эфира, в первую очередь диметилфумарат, и продавалась как фумадерм компанией Biogen Idec в Европе. Позже компания Biogen разработала основной сложный эфир, диметилфумарат, для лечения рассеянного склероза.

У пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом сложный эфир диметилфумарат (BG-12, Biogen) значительно снизил рецидивы и прогрессирование инвалидности в исследовании фазы 3. Он активирует путь антиоксидантного ответа Nrf2, первичную клеточную защиту от цитотоксических эффектов окислительного стресса. [12]

Другие применения фумаровой кислоты
Фумаровая кислота используется в производстве полиэфирных смол и многоатомных спиртов, а также в качестве протравы для красителей.

Когда фумаровая кислота (ФК) добавляется в корм, ягнята производят до 70% меньше метана во время пищеварения. [13]

Безопасность фумаровой кислоты
Он «практически не токсичен», но высокие дозы, вероятно, нефротоксичны после длительного использования. [11]

Синтез и реакции фумаровой кислоты
Фумаровая кислота была впервые получена из янтарной кислоты. [14] Традиционный синтез включает окисление фурфурола (полученного при переработке кукурузы) с использованием хлората в присутствии катализатора на основе ванадия [15]. В настоящее время промышленный синтез фумаровой кислоты в основном основан на каталитической изомеризации малеиновой кислоты в водных растворах при низких значениях pH. Малеиновая кислота доступна в больших объемах как продукт гидролиза малеинового ангидрида, полученный каталитическим окислением бензола или бутана. [3]

О химических свойствах фумаровой кислоты можно судить по составляющим ее функциональным группам. Эта слабая кислота образует сложный диэфир, она присоединяется по двойной связи и является отличным диенофилом.

Фумаровая кислота не сгорает в калориметре бомбы в условиях, когда малеиновая кислота плавно сгорает. Для обучающих экспериментов, предназначенных для измерения разницы в энергии между цис- и транс-изомерами, измеренное количество углерода может быть измельчено с исследуемым соединением, а энтальпия сгорания рассчитана по разнице.

Смотрите также
Цикл лимонной кислоты (цикл TCA)
Дерматология
Фотосинтез
Малеиновая кислота, цис-изомер фумаровой кислоты

Фумаровая кислота представляет собой бесцветное кристаллическое твердое вещество. Основная опасность - угроза окружающей среде. Необходимо принять немедленные меры для ограничения распространения в окружающей среде. Горючий, хотя может быть трудно воспламенить. Используется для изготовления красок и пластмасс, в пищевой промышленности и консервировании, а также для других целей.

Фумаровая кислота стабильна, хотя подвержена разложению как аэробными, так и анаэробными микроорганизмами. При нагревании в закрытых сосудах с водой до 150 - 170 ° C образует DL-яблочную кислоту.

Терапевтическое использование фумаровой кислоты
Фумаровая кислота используется в пероральных фармацевтических составах и пищевых продуктах и ​​обычно считается относительно нетоксичным и не вызывающим раздражения материалом.

Препараты фумаровой кислоты используются в качестве длительного и эффективного лечения псориаза.

Пероральное лечение псориаза в амбулаторных условиях с использованием препарата, содержащего производные фумаровой кислоты, оценивалось как начальная монотерапия (3 месяца) и как длительная базисная терапия (12-14 месяцев) у 13 и 11 пациентов соответственно. В каждом отдельном случае анализировали течение болезни. После завершения обеих частей испытания у половины пациентов, которые плохо ответили на обычную антипсориатическую терапию, наблюдалось значительное улучшение, которое произошло после нескольких недель лечения. У 4 пациентов прием препарата был прекращен из-за болей в животе. Никаких серьезных побочных эффектов, особенно почечного, печеночного или гематологического характера, не выявлено. Исследования на мышах и крысах выявили только низкую острую токсичность используемых производных фумаровой кислоты. В дополнительных анализах были рассмотрены гипотезы о механизме действия фумаровой кислоты при псориазе. Чтобы установить применение производных фумаровой кислоты в лечении псориаза, необходимо провести исследования хронической токсичности и фармакокинетики. Дальнейшие клинические испытания должны оценивать одно производное фумаровой кислоты вместо смесей.

Обсуждаются два пациента, у которых развилась острая почечная недостаточность на фоне терапии эфирами фумаровой кислоты /. Гистологические данные после биопсии почек у одного пациента соответствовали диагнозу острого канальцевого некроза, а функция почек была восстановлена ​​после прекращения лечения. Гистологический диагноз у другого пациента был тубулоинтерстициальный нефрит, возможно, реактивный на острый тубулярный некроз. Восстановление функции почек было неполным через 9 месяцев. У двух других пациентов было ухудшение функции почек и протеинурия во время терапии эфирами фумаровой кислоты. Симптомы были полностью обратимы у одного пациента после прекращения приема лекарства и не полностью обратимы у другого.

Помимо побочных эффектов со стороны желудочно-кишечного тракта, дерматологии и гематологии, во время лечения фумаровой кислотой наблюдалось преходящее повреждение почек. Случай 38-летней женщины, которую лечили фумаровой кислотой (420 мг 2 раза в день) в течение 5 лет, прежде чем она жаловалась на утомляемость и слабость. По данным клинической лаборатории, у нее развилось тяжелое повреждение проксимальных канальцев. Гипофосфатемия, глюкозурия и протеинурия сохранялись, хотя лечение было немедленно прекращено.

Фумаровая кислота используется в основном в жидких фармацевтических препаратах в качестве подкислителя и ароматизатора. Фумаровая кислота может быть включена как кислотная часть в состав шипучих таблеток, хотя это использование ограничено, поскольку соединение имеет чрезвычайно низкую растворимость в воде. Он также используется в качестве хелатирующего агента, который проявляет синергизм при использовании в сочетании с другими настоящими антиоксидантами. При разработке новых гранулированных составов, изготовленных экструзией-сферонизацией, фумаровая кислота использовалась, чтобы способствовать сферонизации, способствуя производству мелких гранул. Он также был исследован в качестве альтернативного наполнителя лактозы в гранулах. Фумаровая кислота была исследована в качестве смазки для шипучих таблеток, а сополимеры фумаровой кислоты и себациновой кислоты были исследованы как биоадгезивные микросферы. Он также использовался в составах гранул с пленочным покрытием в качестве подкисляющего агента, а также для увеличения растворимости лекарств. Фумаровая кислота также используется в качестве пищевой добавки в концентрациях до 3600 частей на миллион и в качестве терапевтического средства при лечении псориаза и других кожных заболеваний.

Средства для чистки зубов, содержащие фумаровую кислоту или соли, эффективны при удалении пятен с зубных протезов.

Способы производства фумаровой кислоты
В промышленных масштабах фумаровая кислота (ЖК) может быть получена из глюкозы под действием грибов, таких как Rhizopus nigricans, в качестве побочного продукта при производстве малеиновых и фталевых ангидридов, а также путем изомеризации малеиновой кислоты с использованием тепла или катализатора. В лабораторных условиях фумаровую кислоту можно получить окислением фурфурола хлоратом натрия в присутствии пятиокиси ванадия.

Малеиновая кислота или малеиновый ангидрид, особенно промывочная вода, содержащая малеиновую кислоту, от производства малеинового ангидрида или фталевого ангидрида, служит исходным материалом для производства фумаровой кислоты. Концентрация малеиновой кислоты должна быть не менее 30%. Малеиновая кислота почти количественно превращается путем термической или каталитической изомеризации в труднорастворимую фумаровую кислоту, которую выделяют фильтрацией. В качестве катализаторов были предложены различные вещества: минеральные кислоты (например, соляная кислота); соединения серы, такие как тиоцианаты, тиазолы, тиосемикарбазиды, тиомочевины; или соединения брома в сочетании с пероксидами (например, персульфат). На практике чаще всего используется тиомочевина. Промывная вода, содержащая малеиновую кислоту, содержит примеси, которые могут повлиять на качество и урожайность. Этой проблемы можно в значительной степени избежать (1) путем предварительной термической обработки промывочной воды, (2) путем добавления мочевины, если тиомочевина используется в качестве катализатора, и (3) путем добавления сульфитов или пропускания диоксида серы и добавления минеральных кислот. Полученную сырую фумаровую кислоту очищают перекристаллизацией из воды в сочетании с очисткой активированным углем. Потери при очистке около 10%.

Допустимые допуски фумаровой кислоты
Если специально не исключено, на остатки, возникающие в результате использования следующих веществ в качестве инертных или активных ингредиентов в химическом составе пестицидов, включая антимикробные пестицидные химические вещества, не распространяется требование о допуске согласно разделу 408 FFDCA, если такое использование в соответствии с передовой сельскохозяйственной или производственной практикой. Фумаровая кислота включена в этот список.

Атмосферные стандарты фумаровой кислоты
Это действие провозглашает стандарты эффективности в отношении утечек из оборудования летучих органических соединений (ЛОС) в индустрии производства синтетических органических химикатов (SOCMI). Предполагаемый эффект этих стандартов состоит в том, чтобы требовать, чтобы все вновь построенные, модифицированные и реконструированные технологические установки SOCMI использовали наилучшую продемонстрированную систему непрерывного сокращения выбросов при утечках ЛОС в оборудовании с учетом затрат, не связанных с качеством воздуха, воздействия на окружающую среду и требований к энергии. Фумаровая кислота производится в качестве промежуточного или конечного продукта на технологических установках, включенных в этот подраздел.

Требования Закона о чистой воде
Фумаровая кислота обозначена как опасное вещество в соответствии с разделом 311 (b) (2) (A) Федерального закона о контроле за загрязнением воды и дополнительно регулируется поправками к Закону о чистой воде 1977 и 1978 годов. Эти правила применяются к сбросам этого вещества. В это обозначение входят любые изомеры и гидраты, а также любые растворы и смеси, содержащие это вещество.

Требования FDA к фумаровой кислоте
Фумаровая кислота и ее соли кальция, железа, магния, калия и натрия могут безопасно использоваться в пищевых продуктах в соответствии со следующими предписанными условиями: (a) Добавки соответствуют следующим спецификациям: (1) Фумаровая кислота содержит минимум 99,5%. по массе фумаровой кислоты в пересчете на безводную основу. (2) Соли кальция, магния, калия и натрия содержат минимум 99 процентов по массе соответствующей соли в пересчете на безводную основу. Фумарат железа содержит минимум 31,3 процента общего железа и не более 2 процентов трехвалентного железа. (b) За исключением фумарата двухвалентного железа, фумаровая кислота и названные соли используются в пищевых продуктах по отдельности или в комбинации в количестве, не превышающем количества, разумно необходимого для достижения желаемого эффекта. (c) Фумарат железа используется в качестве источника железа в пищевых продуктах для специального диетического употребления, если это использование согласуется с практикой правильного питания.

Номер CAS Номер ЕС Формула Хилла Химическая формула Молярная масса Оценка класса
110-17-8 203-743-0 C₄H₄O₄ HOOCCHCHCOOH 116,07 г / моль NF, JPE

В печени мышей, получавших митомицин С, наблюдались перинуклеарные нарушения, агрегация хроматина и аномальные цитоплазматические органеллы. Одновременное введение фумаровой кислоты снизило частоту таких пагубных изменений. Действие фумаровой кислоты против интоксикации митомицином С было еще более очевидным в почках.

Фумаровая кислота при взаимодействии с хлором в водном растворе не была мутагенной при испытании в тесте Эймса с использованием Salmonella typhimurium TA 100. Когда для хлорирования использовалась смесь метанол / вода 50/50 по объему, фумаровая кислота была мутагенной с пиком на уровне 3 эквиваленты хлора на моль.

У людей не было обнаружено никаких изменений параметров крови и мочи или функции печени после введения 8 мг фумаровой кислоты / кг массы тела / день в течение одного года.

Острое воздействие / нефротоксическое действие высоких однократных пероральных доз моноэтилового эфира фумаровой кислоты исследовали на крысах. 50 мг этого вещества вызывали морфологические повреждения клубочков без снижения скорости клубочковой фильтрации. После приема 100 мг поражения стали более выраженными, а скорость клубочковой фильтрации снизилась примерно на 40%. Несмотря на кровоизлияния в коре почек, моча не содержала эритроцитов. Увеличение белка в моче было увеличено только в единичных случаях. Моноэтиловый эфир фумаровой кислоты от 50 до 100 мг вызывал заметный дефект концентрации после лишения воды. Параллельно с этим моноэтиловый эфир фумаровой кислоты снижает продукцию лактата из глюкозы внутренним мозговым веществом почки in vitro. Однако после применения in vivo в этой зоне почек не было обнаружено никаких морфологических повреждений. Моноэтиловый эфир фумаровой кислоты не влиял на потребление кислорода срезами почек, несмотря на гистологически наблюдаемые поражения проксимальных канальцев после приема 100 мг перорально. Таким образом, 100 мг моноэтилового эфира фумаровой кислоты оказывают отчетливое нефротоксическое действие на крыс.

Судьба окружающей среды / Резюме воздействия
Производство и использование фумаровой кислоты в жидких фармацевтических препаратах в качестве подкислителя и ароматизатора; как модификатор полиэстера; в алкидных и фенольных смолах, смолах для проклейки бумаги, пластификаторах, сложных эфирах и аддуктах канифоли, покрытиях из алкидных смол и при улучшении качества натуральных олифы может привести к его выбросу в окружающую среду через различные потоки отходов. Фумаровая кислота содержится во многих растениях. При попадании в воздух давление пара 1,54X10-4 мм рт. Ст. При 25 ° C указывает на то, что фумаровая кислота будет присутствовать как в паровой фазе, так и в фазах твердых частиц в атмосфере. Фумаровая кислота в паровой фазе будет разлагаться в атмосфере в результате реакции с гидроксильными радикалами, полученными фотохимическим путем, и озоном; период полураспада этих реакций в воздухе оценивается в 7 часов и 6 дней соответственно. Фумаровая кислота в виде твердых частиц будет удалена из атмосферы путем влажного или сухого осаждения. Фумаровая кислота не содержит хромофоров, которые поглощают при длинах волн> 290 нм, и поэтому не ожидается, что она будет подвержена прямому фотолизу солнечным светом. При попадании в почву фумаровая кислота, как ожидается, будет иметь очень высокую подвижность, исходя из расчетного значения Koc, равного 7. Значения pKa фумаровой кислоты составляют 3,03 и 4,54, что указывает на то, что это соединение будет почти полностью существовать в окружающей среде в форме аниона и анионов в целом. не адсорбируются сильнее на почвах, содержащих органический углерод и глину, чем их нейтральные аналоги. Улетучивания из влажной почвы не ожидается, поскольку кислота существует в виде аниона, а анионы не улетучиваются. При использовании респирометра Варбурга и инокулята сточных вод было получено 5-дневное теоретическое значение БПК 57-70%, что позволяет предположить, что биоразложение может быть важным экологическим процессом в почве.

При попадании в воду не ожидается, что фумаровая кислота адсорбируется взвешенными твердыми частицами и осадками, исходя из расчетного значения Koc. Период полураспада фумаровой кислоты в различных природных водах варьировался от 1 до 15 дней по данным исследований вымирания рек, что указывает на то, что биоразложение является важным процессом экологической судьбы воды. Значения pKa фумаровой кислоты указывают на то, что она будет существовать почти полностью в анионной форме при значениях pH от 5 до 9, и поэтому улетучивание с водных поверхностей, как ожидается, не будет важным процессом. Расчетный BCF, равный 3, предполагает, что потенциал биоконцентрации в водных организмах низкий. Не ожидается, что гидролиз станет важным процессом в окружающей среде, поскольку в этом соединении отсутствуют функциональные группы, которые гидролизуются в условиях окружающей среды. Фумаровая кислота будет разлагаться в ярко освещенных природных водах в результате реакции с гидроксильными радикалами, полученными фотохимическим путем, с периодом полураспада 45 дней. Профессиональное воздействие фумаровой кислоты может происходить в результате вдыхания и контакта с кожей этого соединения на рабочих местах, где фумаровая кислота производится или используется. Данные мониторинга и использования показывают, что население в целом может подвергаться воздействию фумаровой кислоты при вдыхании окружающего воздуха, при приеме пищи и питьевой воды, а также при попадании на кожу потребительских товаров, содержащих фумаровую кислоту.

Естественные источники загрязнения
Фумаровая кислота обычно вырабатывается организмами (1); его присутствие в почвах, пыли и растениях может быть результатом биогенных источников (1). Фумаровая кислота содержится во многих растениях и названа в честь Fumaria officinalis, вьющегося однолетнего растения, из которого она была первоначально выделена (2). Его количество было определено в карамболе и кошельке овчарки (3).

Основываясь на схеме классификации (1), оценочное значение Koc, равное 7 (SRC), определенное с помощью метода оценки структуры (2), указывает на то, что фумаровая кислота, как ожидается, будет иметь очень высокую подвижность в почве (SRC). Значения pKa фумаровой кислоты составляют 3,03 и 4,54 (3), что указывает на то, что это соединение будет почти полностью существовать в окружающей среде в форме аниона, и анионы, как правило, не адсорбируются сильнее на почвах, содержащих органический углерод и глину, чем их нейтральные аналоги (4). . Не ожидается, что улетучивание фумаровой кислоты с влажных поверхностей почвы будет важным процессом судьбы (SRC), учитывая ее pKa (3). Не ожидается, что фумаровая кислота улетучится с сухой поверхности почвы (SRC) при давлении пара 1,54X10-4 мм рт. Ст. (5). При использовании респирометра Варбурга и инокулята сточных вод было получено 5-дневное теоретическое значение БПК 57-70% (6), что позволяет предположить, что биодеградация может быть важным экологическим процессом в почве (SRC).

Согласно модели распределения полулетучих органических соединений в атмосфере между газами и частицами (1), фумаровая кислота, имеющая давление пара 1,54 · 10-4 мм рт.ст. при 25 ° C (2), будет присутствовать как в паре, так и в твердые частицы в окружающей атмосфере. Фумаровая кислота в паровой фазе разлагается в атмосфере в результате реакции с гидроксильными радикалами, полученными фотохимическим путем, и озоном (SRC); Период полураспада для этих реакций на воздухе оценивается в 7 часов и 6 дней (SRC), рассчитанный из констант скорости 5,3 · 10-11 куб. см / молекула-сек (3) и 1,8 · 10-18 куб. см / молекула- sec (4) соответственно. Фумаровая кислота в виде твердых частиц может быть удалена из воздуха путем влажного или сухого осаждения (SRC). Фумаровая кислота не поглощает УФ-свет с длиной волны выше 290 нм в метаноле, кислом метаноле или основном растворе метанола (5), и поэтому не ожидается, что она будет подвержена прямому фотолизу солнечным светом (SRC).

Биоразложение в окружающей среде
АЭРОБНЫЙ: В исследованиях исчезновения рек с использованием различных природных вод период полураспада фумаровой кислоты колебался от 1 до 15 дней, причем более быстрое разложение происходило в более загрязненных водах (1); Период полураспада в контроле с дистиллированной водой составил 55 дней (1). Используя посевной материал микробов, взятый из трех загрязненных поверхностных вод, теоретический 5-дневный БПК составил 34% (2). С помощью респирометра Варбурга и инокулята сточных вод были измерены 5-дневные теоретические БПК 57-70% при концентрациях 3,75-7,5 частей на миллион (3). Фумаровая кислота, присутствующая в концентрации 500 ppm, имела теоретический БПК 1,7% после 24-часового инкубационного периода в респирометре Варбурга с использованием инокулята с активным илом (4). Используя активированный ил, адаптированный к фенолу, теоретический БПК 41% был измерен после 12-часового инкубационного периода в респирометре Варбурга (5).

Экологическая абиотическая деградация
Константа скорости парофазной реакции фумаровой кислоты с гидроксильными радикалами, полученными фотохимическим путем, была оценена как 5,3 · 10-11 куб. См / молекула-сек при 25 ° C (1). Это соответствует периоду полураспада в атмосфере около 7 часов при атмосферной концентрации 5 · 10 + 5 гидроксильных радикалов на кубический см (2). Константа скорости парофазной реакции фумаровой кислоты с озоном была оценена как 1,8 · 10-18 см / молекула-сек при 25 ° C (SRC), что было получено с использованием метода оценки структуры (2). Это соответствует периоду полураспада в атмосфере около 6 дней при концентрации в атмосфере 7 · 10 + 11 молекул озона на куб. См (3). Константа скорости водной реакции фумаровой кислоты с гидроксильными радикалами, полученными фотохимическим путем (pH 4,5-10), составляет 6,0 × 10 + 9 / М-сек (4); при концентрации гидроксильных радикалов 3 · 10-17 М в ярко освещенной естественной воде (5) период полураспада составит 45 дней (SRC). Поскольку фумаровая кислота представляет собой замещенный олефин, реакция с синглетным кислородом, образующимся при солнечном свете, в воде может быть столь же быстрой или более быстрой, чем реакция с радикалами ОН (5). Ожидается, что фумаровая кислота не подвергнется гидролизу в окружающей среде из-за отсутствия функциональных групп, которые гидролизуются в условиях окружающей среды (6). Фумаровая кислота не поглощает УФ-свет выше 290 нм в метаноле, кислом метаноле или основном растворе метанола (7), и поэтому не ожидается, что она будет подвержена прямому фотолизу солнечным светом (SRC).

Номер CAS 110-17-8
Индексный номер ЕС 607-146-00-X
Номер ЕС 203-743-0
Оценка NF, JPE
Формула холма C₄H₄O₄
Химическая формула HOOCCHCHCOOH
Молярная масса 116,07 г / моль
Код ТН ВЭД 2917 19 80

Расчетный КБК, равный 3, был рассчитан для рыб для фумаровой кислоты (SRC) с использованием log Kow 0,46 (1) и уравнения, полученного из регрессии (2). Согласно схеме классификации (3), этот BCF предполагает низкий потенциал биоконцентрации в водных организмах (SRC).

Используя метод оценки структуры, основанный на индексах молекулярной связности (1), Koc фумаровой кислоты можно оценить как 7 (SRC). Согласно схеме классификации (2), это оценочное значение Koc предполагает, что фумаровая кислота должна иметь очень высокую подвижность в почве. Значения pKa фумаровой кислоты составляют 3,03 и 4,54 (3), что указывает на то, что это соединение будет почти полностью существовать в окружающей среде в форме аниона, и анионы, как правило, не адсорбируются сильнее на почвах, содержащих органический углерод и глину, чем их нейтральные аналоги (4). .

Концентрации сточных вод фумаровой кислоты
Концентрации фумаровой кислоты 0,94 и 3,2 мкг / м 3 были обнаружены в выхлопе двигателя Toyota Corolla 1982 года и дизельного двигателя Mercedes Benz 1971 года соответственно (1).

Атмосферные концентрации
ГОРОДСКОЙ / ПРИГОРОД: Пробы воздуха, собранные на западе и в центре Лос-Анджелеса, Калифорния, в июне и октябре 1984 г., содержали концентрации фумаровой кислоты 3,5–147,4 нг / м3 (1); обнаруженная фумаровая кислота была связана в первую очередь с атмосферными частицами, а не с паровой фазой (1). Образцы, взятые из Токийского столичного университета, Япония, с апреля 1988 г. по февраль 1989 г., содержали 0,7–1,5 нг / м 3 фумаровой кислоты (2). Пробы, взятые в феврале и июле 1992 г. в Токио, Япония, содержали 10-44 нг / м 3 фумаровой кислоты (3). Фумаровая кислота была обнаружена в концентрации 2,9-34,7 нг / м 3 в 27 пробах, взятых из 7 мест Гонконга, в пробах, отобранных с октября по декабрь 2003 г. (4). Фумаровая кислота была обнаружена в дневных пробах воздуха в концентрациях 1,46-13,0 и 7,47-15,6 нг / м3 в июле 2004 г. и январе 2005 г., а в пробах ночного воздуха в те же даты 5,72-21,4 и 1,68-30,4 нг / м3 (5) .

Фумаровая кислота используется как заменитель винной кислоты в напитках и разрыхлителях, а также как замена или частичная замена лимонной кислоты в морсовых напитках (1).

Прочие концентрации в окружающей среде
Пыль, собранная с внешнего подоконника и балкона двух зданий в Лос-Анджелесе, Калифорния, содержала уровни фумаровой кислоты от 2,65 до 6,67 мг / кг (1).

Возможные пути воздействия фумаровой кислоты на человека
Согласно отчету об обновлении инвентаризации TSCA за 2006 год, количество людей, которые с разумной вероятностью могут подвергнуться воздействию при промышленном производстве, переработке и использовании фумаровой кислоты, составляет 1000 или более; данные могут быть сильно занижены (1).

NIOSH (Обзор NOES 1981–1983 гг.) Статистически подсчитал, что 136 448 рабочих (48 919 из них - женщины) потенциально подвергались воздействию фумаровой кислоты в США (1). Профессиональное воздействие фумаровой кислоты может происходить в результате вдыхания и контакта с кожей этого соединения на рабочих местах, где фумаровая кислота производится или используется. Данные мониторинга и использования показывают, что население в целом может подвергаться воздействию фумаровой кислоты при вдыхании окружающего воздуха, при приеме пищи и питьевой воды, а также при попадании на кожу потребительских товаров, содержащих фумаровую кислоту (SRC).

Фумаровая кислота увеличивает прочность геля желатинов и действует как освободитель ионов кальция при включении в препараты альгината.

Фумаровая кислота (транс 2-бутендиовая кислота, C4H4O4) (рис. 14) получила свое название от того факта, что кислота содержится в растениях, которые принадлежат к роду Fumaria, распространенному европейскому травам. Фумаровая кислота представляет собой транс-изомер симметричной ненасыщенной дикарбоновой кислоты; цис-изомер представляет собой малеиновую кислоту. Он производится в виде бесцветного кристаллического порошка с фруктовым вкусом (фруктовая кислота), представляет собой слабую кислоту, которая образует диэфиры, имеет низкую растворимость в воде и подвергается присоединениям по двойной связи.

Фумаровая и малеиновая кислоты были открыты в 1817 году Браконне и независимо Вокленом во время сухой перегонки яблочной кислоты.

Фумаровая кислота широко используется в пищевой промышленности в качестве подкислителя, поскольку она нетоксична и является наименее дорогой из кислот пищевого качества. Растворимость фумаровой кислоты в воде низкая (0,6 г на 100 г при 25 ° C), и, следовательно, для увеличения ее применения в различных пищевых продуктах необходимо использовать растворимую в холодной воде (CWS) фумаровую кислоту, которая содержит смачивающий агент, для например, используют 0,3% мас. диоктилсульфосукцината натрия. Фумаровая кислота используется для промышленного получения l-яблочной кислоты, катализируемой ферментом фумаразой (см. «Яблочная кислота»), и l-аспарагиновой кислоты, компонента аспартама, ферментом аспартазой. Другие промышленные применения фумаровой кислоты - это краски для струйной печати, покрытие поверхностей пластмасс и проклейка бумаги, а также в качестве промежуточного продукта при получении ненасыщенных полиэфирных и алкидных смол. Фумаровая кислота используется в фармацевтической промышленности для производства алексифармического димеркаптосукцината натрия и фумарата железа, в качестве оптического отбеливающего агента, в составах для альтернативной медицины или в виде моноэтилфумарата и диметилфумарата эфиров фумаровой кислоты для лечения псориаза.

Фумаровая кислота не накапливается в нормальных условиях роста микроорганизмов, и ее синтез осуществляется через янтарную кислоту в митохондриальном окислительном цикле TCA (рис. 2). Различные виды мицелиальных грибов Rhizopus (например, Rhizopus nigricans и Rhizopus oryzae) производят высокие концентрации этой кислоты, которая выводится из организма. У Rhizopus большая часть фумаровой кислоты образуется из пировиноградной кислоты в результате реакции карбоксилирования с образованием щавелевоуксусной кислоты, которая превращается непосредственно в l-яблочную кислоту, а затем в фумаровую кислоту. Эти реакции, которые катализируются пируваткарбоксилазой, малатдегидрогеназой и фумаразой, соответственно, локализуются в цитозоле и являются частью цикла восстановительного ТХК (рис. 3), проводимого в аэробных условиях. Производство фумаровой кислоты из глюкозы посредством восстановительных реакций цикла TCA не обеспечивает чистой энергии и сбалансировано по углероду, кислороду и водороду. Следовательно, часть пировиноградной кислоты должна использоваться в окислительном цикле TCA для обеспечения энергии, в основном для нужд технического обслуживания. Следует отметить, что в целом пируваткарбоксилаза у эукариотических организмов локализована в митохондриях, тогда как у некоторых нитчатых грибов, продуцирующих кислоту (например, Rhizopus и Aspergillus), фермент находится исключительно в цитозоле, а в некоторых случаях в обоих компартментах. Цитозольная локализация этого фермента, по-видимому, важна для способности этих организмов накапливать высокие концентрации органических кислот.

В 1940-х годах фумаровую кислоту производили путем ферментации в промышленных масштабах (около 4000 тонн в год) с использованием штамма гриба Rhizopus arrhizus (позже названного R. oryzae). Это был первый процесс глубокой ферментации с использованием форм, который послужил моделью для внедрения и расширения технологий, используемых для глубокой ферментации. Биологическое производство фумаровой кислоты было прекращено, когда химический синтез стал экономически более привлекательным. Фумаровая кислота - это симметричная молекула, не имеющая изомеров, и поэтому биологический процесс не дает особых преимуществ перед химическим процессом. В настоящее время фумаровую кислоту получают химическим способом путем изомеризации малеиновой кислоты (или малеинового ангидрида), полученного каталитическим парофазным окислением бензола или C4-углеводородов.

Накопление и выведение фумаровой кислоты из глюкозы R. oryzae (около 100 гл-1 фумаровой кислоты) происходит в аэробных условиях в среде с высоким содержанием глюкозы (начальная концентрация 120 гл-1), содержащей ограниченное количество азота и нейтрализующий агент (CaCO3). Фумаровая кислота (молярный выход примерно 100%; количество молей кислоты на моль использованной глюкозы × 100), l-яблочная кислота (15 мол.%) И янтарная кислота (5 мол.%) Являются основными кислотами, образующимися во