Axit tartaric

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm
Axit tartaric[1]
Tartaric acid.svg
Tartaric-acid-3D-balls.png
Danh pháp IUPAC2,3-Dihydroxybutanedioic acid
Tên khácTartaric acid
2,3-Dihydroxysuccinic acid
Threaric acid
Racemic acid
Uvic acid
Paratartaric acid
Winestone
Nhận dạng
Số CAS526-83-0
PubChem875
Ngân hàng dược phẩmDB01694
KEGGC00898
MeSHtartaric+acid
ChEBI15674
Ảnh Jmol-3Dảnh
SMILES
InChI
Thuộc tính
Công thức phân tửC4H6O6 (công thức cơ bản)
HO2CCH(OH)CH(OH)CO2H (công thức cấu trúc)
Khối lượng mol150,087 g/mol
Bề ngoàiBột màu trắng
Khối lượng riêng1,79 g/mL (H2O)
Điểm nóng chảy 171 đến 174 °C (444 đến 447 K; 340 đến 345 °F) (L hoặc D-tartaric; tinh khiết)
206 °C (DL, racemic)
165–166 °C (meso-khan)
146–148 °C (meso-ngậm nước)[2]
Điểm sôi
Độ hòa tan trong nước
  • 1,33 kg/L (L hoặc D-tartaric)
  • 0,21 kg/L (DL, racemic)
  • 1,25 kg/L ("meso")
Độ axit (pKa)L(+) 25 °C:
pKa1= 2,89, pKa2= 4,40
meso 25 °C:
pKa1= 3,22, pKa2= 4,85[3]
MagSus−67,5•10−6 cm3/mol
Các nguy hiểm
Phân loại của EUKích thích (Xi)
Chỉ dẫn RR36
Các hợp chất liên quan
Cation khácMononatri tartrat
Dinatri tartrat
Monokali tartrat
Dikali tartrat
Nhóm chức liên quanAxit butyric
Axit succinic
Axit dimercaptosuccinic
Axit malic
Axit maleic
Axit fumaric
Hợp chất liên quan2,3-Butanediol
Axit cichoric
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa).
KhôngN (cái gì ☑YKhôngN ?)

Axit tartaric là một axit hữu cơ màu trắng, tinh thể xuất hiện tự nhiên trong nhiều loại trái cây, đáng chú ý nhất là trong nho, cũng như trong chuối, mecam quýt.[4] Muối của nó, kali bitartrat, thường được gọi là kem của cao răng, phát triển tự nhiên trong quá trình sản xuất rượu vang. Nó thường được trộn với natri bicacbonat và được bán dưới dạng bột nở dùng làm chất men trong chế biến thực phẩm. Bản thân axit được thêm vào thực phẩm dưới dạng chất chống oxi hóa E334 và để truyền vị chua đặc trưng của nó.

Axit tartaric là một axit alpha-hydroxy-cacboxylic, đặc tính diprotonaldaric, và là một dẫn xuất dihydroxyl của axit succinic.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Axit tartaric đã được biết đến với các nhà sản xuất rượu vang trong nhiều thế kỷ. Bản ghi chép về việc khai thác từ tàn dư làm rượu vang được nhà giả kim Jābir ibn Hayyān thực hiện vào khoảng năm 800.[5] Quá trình hóa học để chiết xuất được nhà hóa học người Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele phát triển vào năm 1769.[6]

Axit tartaric đóng một vai trò quan trọng trong việc phát hiện ra thủ tính trong hóa học. Tính chất này của axit tartaric được Jean Baptiste Biot quan sát lần đầu tiên vào năm 1832, khi ông quan sát thấy khả năng xoay ánh sáng phân cực của nó.[7][8] Louis Pasteur tiếp tục nghiên cứu này vào năm 1847 bằng cách nghiên cứu các hình dạng của các tinh thể natri amoni tartrat, mà ông tìm thấy là có thủ tính. Bằng cách phân loại thủ công các tinh thể có hình dạng khác nhau, Pasteur là người đầu tiên tạo ra một mẫu axit levotartaric tinh khiết.[9][10][11][12][13]

Hóa học lập thể[sửa | sửa mã nguồn]

Các tinh thể axit tartaric được vẽ như thể nhìn qua kính hiển vi quang học.

Axit tartaric trong tự nhiên là thủ tính, và là một nguyên liệu hữu ích trong tổng hợp hóa học hữu cơ. Dạng tự nhiên của axit là axit dextrotartaric hoặc axit L-(+)-tartaric (tên lỗi thời axit d-tartaric). Vì nó có sẵn trong tự nhiên, nó rẻ hơn một chút so với đồng phân đối cựcđồng phân meso của nó. Các tiền tố dextrolevo là những thuật ngữ cổ.[14] Sách giáo khoa hiện đại đề cập đến dạng tự nhiên là axit (2R,3R)-tartaric (axit L-(+)-tartaric), và đồng phân đối cực của nó là (axit 2S,3S)-tartaric (axit D-(-)-tartaric). Đồng phân meso là axit (2R,3S)-tartaric (đồng nhất với axit (2S,3R)-tartaric).

Trong khi hai đồng phân lập thể thủ tính xoay ánh sáng phân cực phẳng theo hai hướng ngược nhau thì các dung dịch axit meso-tartaric không quay ánh sáng phân cực phẳng. Sự thiếu vắng hoạt động quang học là do mặt phẳng gương trong phân tử [đường đứt đoạn trong hình dưới đây].[15][16]

Axit tartaric trong dung dịch Fehling liên kết với các ion đồng(II), ngăn chặn sự hình thành các muối hydroxit không hòa tan.

Axit DL-tartaric (axit racemic) (tỷ lệ 1: 1) axit mesotartaric
axit dextrotartaric
(axit L-(+)-tartaric)
axit levotartaric
(axit D-(−)-tartaric)
L-tartaric acid.png D-tartaric acid.png Meso-Weinsäure Spiegel.svg
Các dạng axit tartaric
Tên gọi chung Axit tartaric Axit levotartaric Axit dextrotartaric Axit mesotartaric Axit racemic
Đồng nghĩa Axit (2S,3S)-tartaric
Axit (S,S)-tartaric
Axit (−)-tartaric
Axit l-tartaric(lỗi thời)
Axit levotartaric
Axit D-tartaric
Axit D-threaric
('đồng phân không tự nhiên')[17]
Axit (2R,3R)-tartaric
Axit (R,R)-tartaric
Axit (+)-tartaric
Axit d-tartaric (lỗi thời)
Axit L-tartaric
Axit L-threaric
(‘đồng phân tự nhiên’)[18]
Axit (2R,3S)-tartaric
Axit meso-tartaric
Axit erythraric
Axit rac-(2R,3S)-tartaric
Axit (2RS,3SR)-tartaric
Axit (±)-tartaric
AxitDL-tartaric
Axit dl-tartaric (lỗi thời)
Axit paratartaric
Axit uvic
PubChem CID 875 từ PubChem CID 439655 từ PubChem CID 444305 từ PubChem CID 78956 từ PubChem CID 5851 từ PubChem
Số EINECS 205-695-6 201-766-0 205-696-1 205-105-7
Số CAS 526-83-0 147-71-7 87-69-4 147-73-9 133-37-9

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Axit L-(+)-tartaric[sửa | sửa mã nguồn]

Đồng phân axit L-(+)-tartaric của axit tartaric được sản xuất công nghiệp với số lượng lớn nhất. Nó thu được từ cặn rượu, một phụ phẩm rắn của quá trình lên men rượu. Phụ phẩm trước đây chủ yếu bao gồm kali bitartrat (KHC4H4O6). Muối kali này được chuyển thành canxi tartrat (CaC4H4O6) sau khi xử lý bằng sữa vôi (Ca(OH)2):[19]

KO2CCH(OH)CH(OH)CO2H + Ca(OH)2 → Ca(O2CCH(OH)CH(OH)CO 2) + KOH + H2O

Trong thực tế, sản lượng canxi tartrat cao hơn thu được với việc bổ sung canxi clorua. Canxi tartrat sau đó được chuyển thành axit tartaric bằng cách xử lý muối bằng dung dịch axit sulfuric:

Ca(O2CCH(OH)CH(OH)CO2) + H2SO4 → HO2CCH(OH)CH(OH)CO2H + CaSO4

Axit tartaric racemic[sửa | sửa mã nguồn]

Axit tartaric racemic (ví dụ: hỗn hợp 50:50 của các phân tử axit D-(-)-tartaric và axit L-(+)-tartaric) có thể được điều chế trong phản ứng nhiều bước từ axit maleic. Trong bước đầu tiên, axit maleic được epoxit hóa bằng hydro peroxit sử dụng kali tungstat làm chất xúc tác.[19]

HO2CC2H2CO2H + H2O 2 → OC2H2(CO2H)2

Trong bước tiếp theo, epoxit bị thủy phân.

OC2H2(CO2H)2 + H2O → (HOCH)2(CO2H)2

Axit meso-tartaric được hình thành thông qua quá trình đồng phân hóa nhiệt. Axit dextro-tartaric được đun nóng trong nước ở 165 °C trong khoảng 2 ngày. Axit meso-tartaric cũng có thể được điều chế từ axit dibromosuccinic sử dụng bạc hydroxit:[20]

HO2CCHBrCHBrCO2H + 2 AgOH → HO2CCH(OH)CH(OH)CO2H + 2 AgBr

Axit meso-tartaric có thể được tách ra khỏi axit racemic dư bằng cách kết tinh, do racemat ít hòa tan hơn.

Khả năng phản ứng[sửa | sửa mã nguồn]

Axit L-(+)-tartaric có thể tham gia vào một số phản ứng. Như chỉ ra trong sơ đồ phản ứng dưới đây, axit dihydroxymaleic được tạo ra khi xử lý axit L-(+)-tartaric bằng hydro peroxit với sự có mặt của muối sắt.

HO2CCH(OH)CH(OH)CO2H + H2O2 → HO2CC(OH)C(OH)CO2H + 2 H2O

Axit dihydroxymaleic sau đó có thể được oxi hóa thành axit tartronic bằng axit nitric.[21]

Các dẫn xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Tartar gây nôn
Axit tartaric được sản xuất thương mại

Các dẫn xuất quan trọng của axit tartaric bao gồm các muối của nó, kem tartar (kali bitartrat), muối Rochelle (kali natri tartrat, thuốc nhuận tràng nhẹ) và thuốc tartar gây nôn (antimon kali tartrat).[22][23][24] Diisopropyl tartrat được sử dụng làm chất đồng xúc tác trong tổng hợp bất đối xứng.

Axit tartaric là một độc tố , hoạt động bằng cách ức chế sản xuất axit malic, và ở liều cao gây tê liệt và tử vong.[25] Liều gây chết trung bình (LD50) là khoảng 7,5 gam/kg đối với người, 5,3 gam/kg đối với thỏ và 4,4 gam/kg đối với chuột nhắt.[26] Với con số này, cần có trên 500 g (18 oz) để giết một người nặng 70 kg (150 lb), vì vậy nó có thể được trộn an toàn trong nhiều loại thực phẩm, đặc biệt là đồ ngọt có vị chua. Là một phụ gia thực phẩm, axit tartaric được sử dụng làm chất chống oxi hóa với số E 334; các tartrat là các chất phụ gia khác phục vụ như chất chống oxi hóa hoặc chất nhũ hóa.

Khi kem tartar được thêm vào nước thì huyền phù sinh ra có tác dụng làm sạch các tiền xu bằng đồng rất tốt, vì dung dịch tartrat có thể hòa tan lớp đồng(II) oxit có trên bề mặt của các đồng xu. Phức hợp đồng(II) được tạo ra hòa tan nhiều trong nước.

Axit tartaric trong rượu vang[sửa | sửa mã nguồn]

Kali bitartrat chưa tinh chế có thể có màu của nước nho mà từ đó nó được tách ra.

Axit tartaric có thể được những người uống rượu vang nhận ra ngay lập tức như là nguồn của "kim cương rượu vang", là các tinh thể kali bitartrat nhỏ đôi khi hình thành tự phát trên nút chai hoặc ở đáy chai. Các "tartrat" này là vô hại, mặc dù đôi khi bị nhầm lẫn với thủy tinh vỡ và được ngăn chặn trong nhiều loại rượu vang thông qua quá trình ổn định lạnh (không phải lúc nào cũng được ưa thích vì nó có thể thay đổi nét đặc trưng của rượu vang). Các tartrat còn lại ở bên trong các thùng già hóa đã có lúc là nguồn cung cấp kali bitartrat công nghiệp chính.

Axit tartaric có vai trò quan trọng về mặt hóa học, làm giảm độ pH của "hèm rượu nho" đang lên men đến mức mà nhiều vi khuẩn gây hư hỏng không mong muốn không thể sống và hoạt động, cũng như có vai trò của một chất bảo quản sau khi lên men. Trong miệng, axit tartaric tạo một chút vị chua của rượu vang, mặc dù axit citricaxit malic cũng có vai trò trong việc tạo vị chua.

Trong cam chanh[sửa | sửa mã nguồn]

Các kết quả từ một nghiên cứu cho thấy trong cam chanh thì trái cây được sản xuất từ canh tác hữu cơ chứa hàm lượng axit tartaric cao hơn so với trái cây được sản xuất trong nông nghiệp thông thường.[4]

Trong chất siêu dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

Axit tartaric dường như làm tăng nhiệt độ tới hạn trong một số chất siêu dẫn nhất định, được cho là bằng cách làm tăng bậc oxi hóa, trong khi cơ chế của hiện tượng này vẫn chưa được biết chính xác.[27]

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Axit tartaric và các dẫn xuất của nó có rất nhiều công dụng trong lĩnh vực dược phẩm. Ví dụ, nó đã được sử dụng trong sản xuất muối sủi bọt, hay kết hợp với axit citric để cải thiện hương vị của thuốc uống.[21] Dẫn xuất kali antimonyl của axit được gọi là chất gây nôn tartar, có trong thuốc ho như một chất long đờm với liều lượng nhỏ.

Axit tartaric cũng có một vài ứng dụng trong công nghiệp. Axit này được quan sát thấy càng hóa (chelat) các ion kim loại như canxi và magiê. Do đó, axit này được sử dụng trong nông nghiệp và các ngành công nghiệp kim loại như một tác nhân tạo càng cho các vi chất dinh dưỡng phức hợp trong phân bón đất và để làm sạch bề mặt kim loại, tương ứng bao gồm nhôm, đồng, sắt và hợp kim của các kim loại này.[19]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Tartaric Acid – Compound Summary, PubChem.
  2. ^ Lide, D. R. biên tập (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ấn bản 86). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  3. ^ Dawson R.M.C. et al., 1959. Data for Biochemical Research, Oxford, Clarendon Press.
  4. ^ a ă Duarte, A. M.; Caixeirinho, D.; Miguel, M. G.; Sustelo, V.; Nunes, C.; Fernandes, M. M.; Marreiros, A. (2012). “Organic acids concentration in Citrus juice from conventional versus organic farming”. Acta Horticulturae (933): 601–606. doi:10.17660/actahortic.2012.933.78. ISSN 0567-7572.
  5. ^ Lisa Solieri, Paolo Giudici (2009). Vinegars of the World. Springer. tr. 29. ISBN 88-470-0865-4.
  6. ^ Retzius Anders Jahan, 1770. "Försök med vinsten och dess syra" (Experiments with cream of tartar and its acid), Kungliga Vetenskapsakademiens Handlingar (Proceedings of the Royal Academy of Sciences), 31: 207–213. Từ trang 209: "§. 6. Dessa försök omtalte jag för Hr. Carl Wilhelm Scheele (en snabb och lårgirug Pharmaciæ Studiosus) … " (§. 6. Tôi nói đến các thực nghiệm này nhân danh ông Carl Wilhelm Scheele (một sinh viên dược học nhanh nhẹn và chăm chỉ) …)
  7. ^ Biot, 1835. "Mémoire sur la polarization circulaire et sur ses applications à la chimie organique" (Ký sự về phân cực tròn và các ứng dụng của nó trong hóa học hữu cơ), Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut, tập 2, 13: 39–175. Axit tartaric kết tinh (acide tartarique cristallisé) quay ánh sáng phân cực phẳng được ghi trong Bảng G trang 168. (Lưu ý: Bài báo này được đọc tại Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Pháp vào ngày 5 tháng 11 năm 1832.)
  8. ^ Biot, 1838. "Pour discerner les mélanges et les combinaisons chimiques définies ou non définies, qui agissent sur la lumière polarisée; suivies d'applications aux combinaisons de l'acide tartarique avec l'eau, l'alcool et l'esprit de bois" (Để phân biệt các hỗn hợp và các kết hợp hóa học, đã định nghĩa hoặc chưa định nghĩa, có tác động lên ánh sáng phân cực; tiếp theo là các ứng dụng để kết hợp axit tartaric với nước, rượu [tức là etanol], và dầu gỗ [tức là metanol]), Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut, tập 2, 15: 93–279.
  9. ^ L. Pasteur, 1848. "Mémoire sur la relation qui peut exister entre la forme cristalline et la composition chimique, et sur la cause de la polarisation rotatoire" (Ký sự về mối quan hệ có thể tồn tại giữa dạng tinh thể và thành phần hóa học, và nguyên nhân của sự phân cực quay)," Comptes rendus de l'Académie des sciences (Paris), 26: 535–538.
  10. ^ L. Pasteur, 1848. "Sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et le sens de la polarisation rotatoire" (Về các mối quan hệ có thể tồn tại giữa dạng tinh thể, và thành phần hóa học, và ý nghĩa của sự phân cực quay), Annales de Chimie et de Physique, tập 3, 24: 442–459.
  11. ^ Pasteur Louis, 1850. "Recherches sur les propriétés spécifiques des deux acides qui composent l'acide racémique" (Nghiên cứu các tính chất cụ thể của hai axit tạo ra axit racemic), Annales de Chimie et de Physique, tập 3, 28 (3): 56–99. Xem thêm Pl. II. (Xem thêm báo cáo của ủy ban được chỉ định để xác minh những phát hiện của Pasteur, trang 99–117.) [tiếng Pháp]
  12. ^ George B. Kauffman & Robin D. Myers (1998). “Pasteur's resolution of racemic acid: A sesquicentennial retrospect and a new translation” (PDF). The Chemical Educator. 3 (6): 1–4. doi:10.1007/s00897980257a. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 17 tháng 1 năm 2006.
  13. ^ H. D. Flack (2009). “Louis Pasteur's discovery of molecular chirality and spontaneous resolution in 1848, together with a complete review of his crystallographic and chemical work” (PDF). Acta Crystallographica A. 65 (5): 371–389. doi:10.1107/S0108767309024088. PMID 19687573. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 6 tháng 9 năm 2012.
  14. ^ “Lecture 28: Stereochemical Nomenclature; Racemization and Resolution - CosmoLearning Chemistry”. CosmoLearning.
  15. ^ nhiều tác giả (ngày 23 tháng 7 năm 2007). Organic Chemistry. Global Media. tr. 65. ISBN 978-81-89940-76-8. Truy cập ngày 5 tháng 6 năm 2010.
  16. ^ “(WO/2008/022994) Use of azabicyclo hexane derivatives”.[liên kết hỏng]
  17. ^ “Tartaric Acid_1”.
  18. ^ “Tartaric Acid_2”.
  19. ^ a ă â J.-M. Kassaian "Tartaric acid" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; VCH: Weinheim, Germany, 2002, 35, 671-678. doi:10.1002/14356007.a26_163
  20. ^ Augustus Price West. Experimental Organic Chemistry. World Book Company: New York, 1920, 232-237.
  21. ^ a ă DeFraties, J. J. (2000). “Hydroxy Dicarboxylic Acids”. Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. tr. 1–19. doi:10.1002/0471238961.0825041802120109.a01.
  22. ^ Zalkin, Allan; Templeton, David H.; Ueki, Tatzuo (1973). “Crystal structure of l-tris(1,10-phenathroline)iron(II) bis(antimony(III) d-tartrate) octahydrate”. Inorganic Chemistry. 12 (7): 1641–1646. doi:10.1021/ic50125a033.
  23. ^ Haq, I.; Khan, C. (1982). “Hazards of a traditional eye-cosmetic—SURMA”. JPMA. the Journal of the Pakistan Medical Association. 32 (1): 7–8. PMID 6804665.
  24. ^ McCallum, R. I. (1977). “President's address. Observations upon antimony”. Proceedings of the Royal Society of Medicine. 70 (11): 756–63. PMC 1543508. PMID 341167.
  25. ^ Alfred Swaine Taylor, Edward Hartshorne (1861). Medical jurisprudence. Blanchard and Lea. tr. 61.
  26. ^ Joseph A. Maga, Anthony T. Tu (1995). Food additive toxicology. CRC Press. tr. 137–138. ISBN 0-8247-9245-9.
  27. ^ arXiv, Emerging Technology from the. “Red Wine, Tartaric Acid, and the Secret of Superconductivity”. MIT Technology Review (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 9 tháng 1 năm 2020.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]