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Malonsäure

organische Verbindung, Zytotoxin, Naturstoff

Malonsäure (Propandisäure) ist eine bei Raumtemperatur kristalline Dicarbonsäure, deren Ester und Salze Malonate genannt werden (z. B. Diethylmalonat = Malonsäurediethylester).

Strukturformel
Struktur von Malonsäure
Allgemeines
Name Malonsäure
Andere Namen

Propandisäure

Summenformel C3H4O4
Kurzbeschreibung

farblose Kristalle[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 141-82-2
EG-Nummer 205-503-0
ECHA-InfoCard 100.005.003
PubChem 867
Wikidata Q421972
Eigenschaften
Molare Masse 104,06 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,60 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

132–135 °C[2]

Siedepunkt

Zersetzung ab 140 °C[2]

Dampfdruck

0,1 Pa (18,5 °C)[2]

pKs-Wert
Löslichkeit
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
05 – Ätzend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 302​‐​318
P: 280​‐​305+351+338 [2]
Toxikologische Daten

1310 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[4]

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

Geschichte und VorkommenBearbeiten

Malonsäure wurde 1858 bei der Oxidation der Äpfelsäure entdeckt. Der Name leitet sich von lat. malum = Apfel (Pflanzengattung)[1] ab. Malonsäure kommt im Zuckerrübensaft vor. Malonsäure ist ein Zellgift, das durch Hemmung der Succinat-Dehydrogenase den Ablauf des Citratzyklus (Krebszyklus) hemmt.

Darstellung und GewinnungBearbeiten

Malonsäure wird unter anderem durch Umsetzung von Chloressigsäure mit Natriumcyanid (NaCN) (Kolbe-Nitrilsynthese) und anschließender Hydrolyse der entstandenen Cyanessigsäure hergestellt.[1][5]

 

EigenschaftenBearbeiten

Malonsäure bildet farb- und geruchlose Kristalle, die einen Schmelzpunkt von 136 °C besitzen und sich in Wasser leicht lösen. Die Verbindung tritt in drei polymorphen Kristallformen auf. Eine γ–Form existiert nur bei tiefen Temperaturen und wandelt sich bei −225,9 °C in die β–Form um. Die Phasenumwandlung von der β–Form zur α–Form erfolgt bei 79 °C. Die Formen α und β bzw. β und γ stehen enantiotrop zueinander.[6] Der Feststoff zersetzt sich oberhalb des Schmelzpunktes unter Kohlenstoffdioxidabspaltung zu Essigsäure. In wässriger Lösung findet diese Decarboxylierung ab 70 °C statt.[1] In höher siedenden Lösungsmitteln, wie Ethylenglycol, Trimethylenglycol, 1,3-Butandiol und 2,3-Butandiol verläuft die Reaktion oberhalb von 100 °C als Reaktion erster Ordnung.[7]

 

Erhitzt man Malonsäure mit stark wasserentziehenden Mitteln, z. B. mit Phosphorpentoxid, so entsteht durch intramolekulare Wasserabspaltung in schlechter Ausbeute Kohlenstoffsuboxid[1], auch Malonsäureanhydrid genannt.

Malonsäure ist eine CH-acide Verbindung, d. h., durch den elektronenziehenden Effekt der beiden Carboxygruppen kann am zentralen Kohlenstoff leicht ein Proton abgespalten werden.

VerwendungBearbeiten

Malonsäurederivate sind Synthesebausteine bei der Knoevenagel-Kondensation oder der Malonestersynthese und dienen beispielsweise zur Herstellung von Barbitursäure und deren Derivaten. Insbesondere gelang William Henry Perkin, jr. erstmals eine Cyclopropanierung durch Umsetzung des C-H-aciden Malonsäurediethylesters mit 1,2-Dibromethan und zwei Äquivalenten Natriumethanolat. Beim Erhitzen von Gemischen cyclischer Imine mit Malonsäure entstehen β-Aminocarbonsäuren.[8] Es werden jährlich 10 bis 100 Tonnen nach Europa importiert.[9]

Malonat: Verwechslungsgefahr mit Malat und MaleatBearbeiten

Malonat darf nicht mit dem Säureanion der Äpfelsäure, dem Malat-Ion, oder dem Anion der Maleinsäure, dem Maleat verwechselt werden.[10]

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c d e f g Eintrag zu Malonsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 13. Juni 2014.
  2. a b c d e f g Eintrag zu Malonsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 10. Januar 2017 (JavaScript erforderlich).
  3. a b chem.wisc.edu: pKa Data, Compiled by R. Williams (PDF, 78 kB).
  4. Datenblatt Malonic acid bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 10. August 2012 (PDF).
  5. Nathan Weiner: Malonic acid In: Organic Syntheses. 18, 1938, S. 50, doi:10.15227/orgsyn.018.0050; Coll. Vol. 2, 1943, S. 376 (PDF).
  6. Fukai, M.; Matsuo, T.; Suga, H.: Thermodynamic properties of phase transitions in malonic acid and its deuterated analog in Thermochim. Acta 183 (1991) 215–243, doi:10.1016/0040-6031(91)80461-Q.
  7. Clark, L.W.: The Kinetics of the Decarboxylation of Malonic Acid and Other Acids in Neutral Solvents in J. Phys. Chem. 71 (1967) 2597–2601, doi:10.1021/j100867a031.
  8. Jürgen Martens, Jürgen Kintscher und Wolfgang Arnold: Synthese und Stereochemie von neuen 2-substituierten 4-Thiazolidinylessigsäuren, in: Tetrahedron, 1991, 47, S. 7029–7036, doi:10.1016/S0040-4020(01)96157-5.
  9. Malonic acid - Substance Information - ECHA. Abgerufen am 10. Mai 2018 (britisches Englisch).
  10. William B. Jensen: The Origin of the Names Malic, Maleic, and Malonic Acid, in: J. Chem. Educ., 2007, 84, S. 924, doi:10.1021/ed084p924.

WeblinksBearbeiten

 Wiktionary: Malonsäure – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen