Hauptmenü öffnen

Maleinsäure

chemische Verbindung

Maleinsäure ist der Trivialname für cis-Butendisäure (auch cis-Ethylendicarbonsäure oder Toxilsäure genannt), eine Dicarbonsäure. Ihre Salze heißen Male(in)ate. Die isomere trans-Form heißt Fumarsäure.

Strukturformel
Struktur von Maleinsäure
Allgemeines
Name Maleinsäure
Andere Namen
  • cis-Butendisäure
  • cis-Ethylendicarbonsäure
  • Toxilsäure
  • (Z)-Butendisäure
Summenformel C4H4O4
Kurzbeschreibung

weißer, kristalliner Feststoff mit schwach säuerlichem Geruch[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 110-16-7
EG-Nummer 203-742-5
ECHA-InfoCard 100.003.403
PubChem 444266
DrugBank DB04299
Wikidata Q42038
Eigenschaften
Molare Masse 116,07 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,59 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt
pKs-Wert

1,9 und 6,5[3]

Löslichkeit

gut in Wasser (478,8 g·l−1 bei 20 °C)[1] gut löslich in Ethanol, weniger gut in Aceton, Diethylether und Essigsäure, praktisch unlöslich in Benzol [4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[5] ggf. erweitert[1]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​315​‐​319​‐​335​‐​317
P: 261​‐​280​‐​305+351+338 [1]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−789,4 kJ/mol[6]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Inhaltsverzeichnis

GeschichteBearbeiten

Maleinsäure wurde erstmals im Jahre 1834 von Théophile-Jules Pelouze durch das Erhitzen von Äpfelsäure erhalten. Industriell zugänglich wurde die Verbindung ab 1919 durch die von der US-Firma Barrett Co. eingeführte katalytische Gasphasenoxidation von Benzol.[2]

1874 wurde die räumliche Struktur aus dem chemischen Verhalten – der Anhydridbildung – abgeleitet.

Gewinnung und DarstellungBearbeiten

Maleinsäure (cis-Butendisäure) wird großtechnisch durch Hydrolyse von Maleinsäureanhydrid hergestellt.[4]

Bei schnellem Erhitzen von Äpfelsäure auf 250 °C spaltet diese 2 Moleküle Wasser ab, wobei Maleinsäureanhydrid entsteht.[7] Der Name „Maleinsäure“ leitet sich somit von der Äpfelsäure (Apfel = lat. „malum“) ab.

EigenschaftenBearbeiten

Physikalische EigenschaftenBearbeiten

Maleinsäure bildet bei Raumtemperatur farblose Kristalle. Beim Erhitzen wird oberhalb von 135 °C eine Zersetzung beobachtet.[1] Sie ist in Wasser gut löslich und reagiert darin stark sauer: die zweiprotonige Säure besitzt einen pKs1 von 1,9 und einen pKs2 von 6,5.[3] Die Verbindung löst sich sehr gut in Wasser, wobei die Löslichkeit mit steigender Temperatur stark ansteigt.[2]

Löslichkeit von Maleinsäure in 100 g Wasser[2]
Temperatur in °C 25 40 60 97,5
Löslichkeit in g pro 100 g 78,9 112,3 148,8 392,6

Die molare Bildungsenthalpie beträgt −788,3 kJ·mol−1, die Verbrennungswärme −1358,9 kJ·mol−1.[2] Für die Wärmekapazität wurde bei 21 °C ein Wert von 135,6 J·mol−1·K−1 bzw. 1,17 J·g−1·K−1 bestimmt.[8]

Chemische EigenschaftenBearbeiten

Maleinsäure ist chemisch sehr reaktiv hinsichtlich von Reaktionen der Carbonylfunktionen sowie der Doppelbindung.[2] Beim Erhitzen auf Temperaturen oberhalb 100 °C geht sie unter Wasserabspaltung in Maleinsäureanhydrid über.[2] Das Anhydrid bildet beim Auflösen in Wasser dann wieder Maleinsäure. Bei weiterem Erhitzen und mittels Katalysatoren kann eine Decarboxylierung zur Acrylsäure erreicht werden. Bei längerem Erhitzen auf 150 °C sowie bei UV-Bestrahlung isomerisiert die Maleinsäure zur stabileren Fumarsäure. Mit Maleinsäure können alle typischen Carbonylreaktionen wie Veresterungen oder Aminierungen durchgeführt werden. Es wird allerdings kein Säurechlorid gebildet. Eine Addition von Wasser an die Doppelbindung bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ergibt die Äpfelsäure, die Addition von Halogenen Dihalogenbernsteinsäuren, eine katalytische Hydrierung die Bernsteinsäure. Durch die Umsetzung mit Ozon wird Glyoxylsäure erhalten.[2]

Physiologische EigenschaftenBearbeiten

Maleinsäure und ihre Salze sind bei oraler Aufnahme höherer Dosen nierenschädigend.[9] Diese Eigenschaft wird beispielsweise im Tiermodell Farbratte genutzt, um die Symptome des De-Toni-Fanconi-Syndroms hervorzurufen.[10] Dabei werden gezielt die Proximalen Tubuluszellen geschädigt.[11] Die zur Induktion der Nierenfunktionsstörung notwendigen Dosen liegen im Bereich von 200 mg/kg KG bei intraperitonealer Gabe.[12]

VerwendungBearbeiten

Maleinsäure wird zur Herstellung von Polymeren, Kunstharzen und Maleinsäureestern, zur Veredelung und beim Färben von Baumwolle sowie als Inhaltsstoff von Entkalkungsmitteln auf der Basis von Amidosulfonsäure oder Citronensäure eingesetzt, welcher einer schnellen Wiederverkalkung entgegenwirken soll.

In der Medizin dienen Lösungen der Maleate von Antihistaminen als injizierbare Medikamente für den akuten Einsatz. In der präparativen Chemie wird Maleinsäure häufig als Agens für Diels-Alder-Reaktion benutzt.

In der Zahnmedizin wird Maleinsäure in selbstätzenden Adhäsivsystemen verwendet, um Dentin zu konditionieren.

Maleat: Verwechslungsgefahr mit Malonat und MalatBearbeiten

Maleat darf nicht mit dem Säureanion der Äpfelsäure, dem Malat-Ion, oder dem Anion der Malonsäure, dem Malonat verwechselt werden.[13]

WeblinksBearbeiten

  Commons: Maleinsäure – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  Wiktionary: Maleinsäure – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d e f g Eintrag zu Maleinsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 18. Februar 2019 (JavaScript erforderlich).
  2. a b c d e f g h K. Lohbeck, H. Haferkorn, W. Fuhrmann, N. Fedke: Maleic and Fumaric Acids. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2012, doi:10.1002/14356007.a16_053.
  3. a b A. Reichert: Potentiometrische Titrationen in Theorie und Praxis.
  4. a b Eintrag zu Maleinsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 31. Januar 2019.
  5. Eintrag zu Maleic acid im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
  6. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-25.
  7. Beyer-Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie, 23. Auflage, S. 356, S. Hirzel Verlag 1998. ISBN 3-7776-0808-4.
  8. Parks, G.S.; Huffman, H.M.: Thermal data on organic compounds. IX. A study of the effect of unsaturation on the heat capacities, entropies and free energies of some hydrocarbons and other compounds in J. Am. Chem. Soc. 52 (1930) 4381–4391, doi:10.1021/ja01374a029.
  9. R. M. Everett, G. Descotes u. a.: Nephrotoxicity of pravadoline maleate (WIN 48098-6) in dogs: evidence of maleic acid-induced acute tubular necrosis. In: Fundamental and applied toxicology : official journal of the Society of Toxicology. Band 21, Nummer 1, Juli 1993, S. 59–65. PMID 8365586.
  10. Cosmetic Ingredient Review Expert Panel: Final report on the safety assessment of Maleic Acid. In: International journal of toxicology. Band 26 Suppl 2, 2007, S. 125–130, doi:10.1080/10915810701351251. PMID 17613135 (Review).
  11. R. A. Zager, A. C. Johnson u. a.: Maleate nephrotoxicity: mechanisms of injury and correlates with ischemic/hypoxic tubular cell death. In: American Journal of Physiology - Renal physiology. Band 294, Nummer 1, Januar 2008, S. F187–F197, doi:10.1152/ajprenal.00434.2007. PMID 17942567.
  12. W. Pfaller, G. Gstraunsthaler, P. Kontanko: Nephrotoxizität: Morphologie – Funktionsbeziehung. In: Walter G. Guder, Hermann Lang (Hrsg.): Pathobiochemie und Funktionsdiagnostik der Niere. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-84384-6, S. 92 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  13. William B. Jensen: The Origin of the Names Malic, Maleic, and Malonic Acid. In: J. Chem. Educ. 84, 2007, S. 924, doi:10.1021/ed084p924.