L’acido cinnamico, noto anche come acido 3-fenilpropenoico, è un composto organico con formula chimica C6H5CH=CHCOOH che si trova in natura ed è disponibile in commercio. Esiste in due forme isomeriche: cis e trans. L’isomero trans è più stabile ed è la forma predominante che si trova in natura e in commercio.
Nel 1780, l’acido cinnamico fu isolato come cristalli dall’olio di cannella da Trommsdorf, che lo scambiò per acido benzoico. Successivamente, nel 1835, Dumas e Péligot lo identificarono. Bertagnini sintetizzò con successo l’acido cinnamico da benzaldeide e cloruro di acetile nel 1856.
Sommario
1. Proprietà fisiche dell’acido cinnamico
Le proprietà fisiche dell’acido trans-cinnamico sono le seguenti:
- Numero CAS: 140-10-3
- Peso molecolare: 148,16 g/mol
- Aspetto fisico: cristalli incolori con un leggero odore balsamico
- Punto di fusione: 133 °C
- Punto di ebollizione: 300 °C (101,3 kPa) e 173 °C (13,3 kPa)
- Densità: 1,2475 g/cm³ a 4 °C e 1,0270 g/cm³ a 180 °C
- pKa a 25 °C: 4,46
- Calore di combustione: 30,5 kJ/g
- Solubilità: leggermente solubile in acqua, altamente solubile in solventi organici polari come etanolo, metanolo, cloroformio e acetone.
L’acido cis-cinnamico [102-94-3] esiste in tre forme cristalline: acido cis-allocinnamico (punto di fusione: 68 °C) e due acidi cis-isocinnamici (punto di fusione: 58 °C e 42 °C).
L’acido cis-isocinnamico a punto di fusione più basso è altamente instabile e si converte facilmente in acido cis-allocinnamico. L’interconversione tra le tre forme è possibile inoculando le loro fusioni.
2. Reazione chimica dell’acido cinnamico
L’acido cinnamico mostra una reattività caratteristica sia del suo gruppo carbossilico che del doppio legame olefinico.
L’acido cinnamico reagisce con gli alcoli per formare esteri cinnamati, alcuni dei quali possiedono significative proprietà aromatizzanti e profumate. Reagisce con cloruri di acidi inorganici (cloruro di tionile e cloruri di fosforo) per produrre cloruro di cinnamoile.
L’acido cinnamico subisce una decomposizione termica (decarbossilazione) per formare stirene e anidride carbonica.
La benzaldeide può essere prodotta scindendo il doppio legame con agenti ossidanti o riscaldando con alcali.
L’acido cinnamico può essere idrogenato per dare acido 3-fenilpropionico o acido 3-cicloesilpropionico, a seconda delle condizioni di reazione.
Sotto la luce solare, l’acido cinnamico forma dimeri, tra cui l’acido truxinico e l’acido α-truxillico.
Le reazioni di sostituzione sull’anello benzenico dell’acido cinnamico sono raramente impiegate per produrre nuovi derivati.
3. Presenza in natura
L’acido cinnamico, prevalentemente nella sua forma trans, si trova naturalmente sia in forma libera che esterificata (cinnamati) in vari materiali vegetali.
La forma libera si trova in:
- Olio di cassia
- Olio estratto da Populus balsamifera
- Oli essenziali da foglie e bucce di Citrus bigaradia
Diversi esteri cinnamati si trovano nei materiali vegetali, tra cui il metil cinnamato presente negli oli delle specie Alpinia e delle varietà di Ocimum canum e i cinnamati benzilici, cinnamil e idrocinnamil, presenti negli oli di balsamo del Perù, del Tolu e storace. Anche le resine di benzoino del Siam e di Sumatra contengono cinnamati.
4. Produzione di acido cinnamico
La produzione commerciale di acido cinnamico favorisce prevalentemente l’isomero trans attraverso vari processi consolidati:
4.1. Produzione di acido cinnamico mediante reazione di Perkin
La reazione di Perkin è il metodo commerciale tradizionale per produrre acido cinnamico mediante la condensazione di benzaldeide con anidride acetica in presenza di un catalizzatore, in genere acetato di sodio. Possono essere utilizzati anche altri catalizzatori, come acetato di potassio, ammine terziarie, fosfato di potassio e trimetilborato.
4.2. Produzione di acido cinnamico mediante condensazione di Claisen
La condensazione della benzaldeide con esteri dell’acido acetico utilizzando alcolati alcalini produce esteri dell’acido cinnamico come prodotti iniziali, che, dopo la saponificazione, danno acido cinnamico.
4.3. Produzione di acido cinnamico da cloruro benzale
L’acido cinnamico può essere sintetizzato in alte rese mediante la reazione di cloruro di benzale e acetato alcalino in un mezzo alcalino. La presenza di ammine come la piridina può aumentare ulteriormente la resa fino a oltre l’80%.
4.4. Produzione di acido cinnamico mediante ossidazione della cinnamaldeide
L’acido cinnamico può essere prodotto dall’ossidazione della cinnamaldeide usando ossigeno e catalizzatori come argento o palladio su carbone.
4.5. Preparazione dell’acido cinnamico dai suoi esteri
Gli esteri dell’acido cinnamico si formano tramite la reazione di stirene, alcoli, monossido di carbonio e ossigeno utilizzando catalizzatori di platino o palladio. L’acido cinnamico desiderato può quindi essere ottenuto dall’idrolisi di questi esteri.
5. Usi dell’acido cinnamico
L’acido cinnamico è utilizzato come precursore per la produzione di dolcificanti artificiali (aspartame) e agenti aromatizzanti in alimenti e bevande e ha potenziali applicazioni in cosmetici e prodotti farmaceutici grazie alle sue proprietà antimicrobiche e antinfiammatorie.
Gli esteri dell’acido cinnamico, derivati dall’acido cinnamico, sono ampiamente utilizzati in profumi e cosmetici per i loro aromi gradevoli.
L’acido cinnamico è utilizzato come intermedio nella produzione enzimatica di L-fenilalanina, un componente chiave dei dolcificanti peptidici (aspartame).
Il cinnamato di sodio inibisce efficacemente la corrosione e trova impiego in varie applicazioni.
L’acido cinnamico agisce come inibitore della corrosione durante l’elettrodeposizione dello zinco (senza cianuro) e la rimozione delle incrostazioni dalle superfici di zinco e nelle bombolette spray.
L’acido cinnamico è utilizzato come stabilizzatore termico a bassa tossicità per PVC, come agente di reticolazione per vari polimeri, tra cui poliuretani e copolimeri di dimetil tereftalato-glicole etilenico, e come ritardante di fiamma per policaprolattame.
È anche utilizzato nella produzione di adesivi poliuretanici resistenti al bucato per fibre di poliestere e per migliorare la stabilità di stoccaggio dei rivestimenti in resina alchidica modificata con olio essiccante.
6. Tossicologia dell’acido cinnamico
Tossicità acuta
- Orale (ratti): LD50 = 2,5 g/kg (relativamente basso, indica una tossicità orale moderata)
- Cutanea (conigli): LD50 > 5 g/kg (relativamente alto, indica una bassa tossicità cutanea)
L’acido cinnamico puro provoca una leggera irritazione alla pelle intatta o abrasa del coniglio dopo un’esposizione di 24 ore.
Una soluzione al 4% di acido cinnamico in vaselina non ha causato sensibilizzazione in soggetti umani.
Riferimento
- Cinnamic Acid; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a07_099
