Was ist Acetondicarbonsäure?
Acetondicarbonsäure, auch bekannt als 3-Oxoglutarsäure, 3-Oxopentandicarbonsäure oder β-Ketoglutarsäure, ist eine Dicarbonsäure mit der Formel C5H6O5. Es ist ein kristalliner Feststoff, der in Wasser und Alkohol löslich ist.
Acetondicarbonsäure wurde erstmals von Van. Pechmann isoliert und beschrieben.
Inhaltsverzeichnis
1. Physikalische Eigenschaften von Acetondicarbonsäure
Acetondicarbonsäure ist ein farbloser, kristalliner Feststoff, der in Wasser und Ethanol gut löslich und in Trichlormethan und Diethylether weniger löslich ist. Sie zersetzt sich bei 138 °C.
Alle bekannten physikalischen Eigenschaften von Acetondicarbonsäure sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| CAS-Nummer | [542-05-2] |
| Chemische Formel | HOOC-CH2-CO-CH2-COOH |
| Molekulargewicht | 146,10 g/mol |
| Schmelzpunkt | 133 °C |
| pKa1 | 3,33 |
| pKa2 | 4,27 |
| Flammpunkt | 200 °C (offener Tiegel) |
2. Chemische Reaktionen von Acetondicarbonsäure
Acetondicarbonsäure unterliegt chemischen Reaktionen, die sowohl für Carbonyl- als auch für Carbonsäurefunktionen charakteristisch sind.
Acetondicarbonsäure wird bei Temperaturen über ihrem Schmelzpunkt (133 °C) thermisch zersetzt, wobei Kohlendioxid und Aceton entstehen.
Wässrige Lösungen von Acetondicarbonsäure werden in zwei Schritten zersetzt, wobei als Zwischenprodukt Acetessigsäure entsteht, die anschließend zu Aceton und Kohlendioxid zerfällt. Metallionen und H+ katalysieren diesen Prozess.
Phenole reagieren unter dehydratisierenden Bedingungen mit Acetondicarbonsäure zu Cumarinderivaten.
Es kann in Gegenwart eines Säurekatalysators mit Alkoholen reagieren und Ester bilden.
Acetondicarbonsäure kann eine Selbstkondensation oder Kondensation mit anderen Carbonylverbindungen eingehen und so komplexere Produkte bilden. Es können verschiedene Derivate wie Amide, Hydrazide und Säurechloride gebildet werden.
3. Herstellung von Acetondicarbonsäure
Acetondicarbonsäure wird durch Dehydratisierung und Decarboxylierung von Zitronensäure durch rauchende Schwefelsäure hergestellt. Während der Reaktion wird eine starke Kühlung angewendet, um eine Temperatur zwischen -5 °C und 10 °C aufrechtzuerhalten.
Die Temperaturkontrolle ist entscheidend, um übermäßige Reaktionsgeschwindigkeiten und Produktverluste zu vermeiden. Anschließend wird das Reaktionsgemisch erwärmt, um eine Gasentwicklung auf etwa 30 °C zu induzieren, bevor es abgekühlt und filtriert wird.
Rohe Acetondicarbonsäure wird durch Waschen mit Ethylacetat gewonnen und gereinigt. Dieses Verfahren bietet eine gute Ausbeute zwischen 85 und 90 %.
Obwohl sich das Produkt zersetzen kann, kann die Lagerung unter wasserfreien Bedingungen seine Stabilität verlängern, oder es kann als Ester gelagert werden.
Alternative Produktionsmethoden umfassen die Reaktion zwischen Aceton und Kohlendioxid, die Oxidation von Zitronensäure mit Chlorschwefelsäure oder die Reaktion von Keten mit Phosgen.
4. Verwendung von Acetondicarbonsäure
Acetondicarbonsäure wird als Vorläufer bei der Herstellung pharmazeutischer Alkaloide verwendet. Sie ist auch ein Stabilisator, der in natürlichen Ölen und Fetten verwendet wird.
Acetondicarbonsäure ist ein grundlegender Baustein in der organischen Synthese und trägt zur Bildung heterozyklischer Ringe und zur Weiss-Cook-Reaktion bei, die cis-Bicyclo[3.3.0]octan-3,7-dion (1) ergibt. Sie wird auch in der Robinson-Tropinonsynthese eingesetzt.
Das Vorhandensein von β-Ketoglutarsäure im Urin ist ein Hinweis auf das Vorhandensein von schädlichem Candida albicans in der Darmflora.
Acetondicarbonsäure dient auch als synthetisches Zwischenprodukt für Benzodiazepine und Hepatitis-C-Virus-Polymerasehemmer.
Acetondicarbonsäure fungiert als Stimulus für die pH-Regulierung in zeitabhängigen Prozessen.
5. Toxikologie von Acetondicarbonsäure
Acetondicarbonsäure ist eine ätzende Substanz, die bei Kontakt schwere Reizungen und Verbrennungen der Augen, Atemwege und Haut verursachen kann.
Zu den Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit Acetondicarbonsäure gehören:
- Persönliche Schutzausrüstung tragen (Handschuhe, Augenschutz)
- Haut- und Augenkontakt vermeiden
- Nach dem Umgang gründlich waschen
- An einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort aufbewahren
Referenzen
- Oxocarboxylic Acids; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/14356007.a18_313
- https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/165115
- https://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0010
- https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/syst.202300037
- https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=AC173150025&countryCode=US&language=en
