酒石酸

酒石酸

酒石酸(tartaric acid),即,2,3-二羥基丁二酸,是一種羧酸﹐存在於多種植物中﹐如葡萄和羅望子﹐也是葡萄酒中主要的有機酸之一。作為食品中添加的抗氧化劑﹐可以使食物具有酸味。酒石酸最大的用途是飲料添加劑。也是藥物工業原料。在制鏡工業中,酒石酸是一個重要的助劑和還原劑,可以控制銀鏡的形成速度,獲得非常均一的鍍層。

基本介紹

  • 中文名:酒石酸
  • 外文名:tartaric acid
  • 分子質量:150.09
  • CAS號:87-69-4,526-83-0 
  • 簡稱:TA
  • 狀態單斜晶體(無水)
基本信息,質量指標,用途,毒性與安全,同分異構,歷史,存在與製備,L(+)- 酒石酸生產方法,套用,參考文獻,

基本信息

英文別名:2,3-Dihydroxybutanedioic acid
熔點:171-174
密度:1.7598(20)
折光率:1.4955
溶解度:溶於水、丙酮、乙醇
存在:酒石酸在水中溶解度:右旋酒石酸139,左旋酒石酸139,內消旋酒石酸125,外消旋酒石酸20.6。
分子式:C4H6O6
結構式:HOOCCHOHCHOHCOOH
分子量:150.09(D型-無水物);168.10 (DL型-一水物)。
異構體及性能:酒石酸分子中有兩個不對稱碳原子,故有3種光學異構體,即右 旋酒石酸或D-酒石酸、左旋酒石酸或L-酒石酸、內消旋酒石酸。等量的左旋酒石酸與右旋酒石酸混合得外消旋酒石酸或DL-酒石酸。天然酒石酸是右旋酒石酸。工業上生產量最大的是外消旋酒石酸。D型酒石酸為無色透明結晶或白色結晶粉末,無臭,味極酸,相對密度1.7598。熔點168~170℃。易溶於水,溶於甲醇乙醇,微溶於乙醚,不溶於氯仿。DL型酒石酸為無色透明細粒晶體,無臭味,極酸,相對密度1.697。熔點204~206℃,210℃分解。溶於水和乙醇,微溶於乙醚,不溶於甲苯。酒石酸在空氣中穩定。無毒。

質量指標

DL-酒石酸的質量指標:
指標名稱 一水品 無水品
DL-酒石酸的質量分數/%≥ 99.5 99.5
熔點範圍/% 200~206 200~206
硫酸鹽/%≤0.04 0.04
加熱減量/%≤ 11.5 0.5
灼燒殘渣/%≤0.10 0.10

用途

用作抗氧化增效劑、緩凝劑,鞣製劑、螯合劑、藥劑。廣泛用於醫藥、食品、製革、紡織等工業。在低溫時對水的溶解度低,易生成不溶性的鈣鹽。

毒性與安全

低毒,其酸性較強,對牙齒有腐蝕性。

同分異構

酒石酸具有兩個相互對稱的手性碳﹐具有三種旋光異構體
酒石酸即二羥基琥珀酸。有二個不對稱碳原子,有3種立體異構體,即:右旋型(D型, L型)、左旋型(L型,D型)、內消旋型。通常,外消旋型酒石酸又稱為葡萄酸。右旋型酒石酸以游離的或K鹽、Ca鹽、Mg鹽的形態廣泛分布於高等植物中,特別是多存在於果實和葉中。在製造葡萄酒時,會沉積大量酒石(氫鉀鹽)。另外,在黴菌和地衣類中也常見到它的存在。分離到的酒石酸發酵細菌(Gluconoba-cter suboxydans的變異菌株),在體內是通過葡萄糖氧化分解,經由5-酮葡萄糖酸,在形成羥基乙酸的同時形成酒石酸。酒石酸銨受微生物作用,可變成琥珀酸,因此,工業上用酒石酸作為生產琥珀酸的原料,巴斯德(L.Pasteus)曾以酒石酸作為研究天然物質旋光性的材料,在歷史上是很有名的。
酒石酸分子中含有兩個相同的手性碳原子(見不對稱原子),存在三種立體異構體:右旋酒石酸、左旋酒石酸和內消旋酒石酸(見旋光異構
酒石酸酒石酸
等量右旋酒石酸和左旋酒石酸的混合物的旋光性相互抵消,稱為外消旋酒石酸。各種酒石酸均是易溶於水的無色結晶,它們的物理性質見表。
右旋酒石酸存在於多種果汁中,工業上常用葡萄糖發酵來製取。左旋酒石酸可由外消旋體拆分獲得,也存在於馬里的羊蹄甲的果實和樹葉中。外消旋體可由右旋酒石酸經強鹼或強酸處理製得,也可通過化學合成,例如由反丁烯二酸高錳酸鉀氧化製得。內消旋體不存在於自然界中,它可由順丁烯二酸用高錳酸鉀氧化製得。
酒石酸與檸檬酸類似,可用於食品工業,如製造飲料。酒石酸和單寧合用,可作為酸性染料的媒染劑。酒石酸能與多種金屬離子絡合,可作金屬表面的清洗劑和拋光劑。
酒石酸鉀鈉又稱為羅謝爾鹽,可配製斐林試劑,還可做醫藥上的緩瀉劑和利尿劑。酒石酸鉀鈉晶體具有壓電性質,可用於電子工業。酒石酸銻鉀為嘔吐劑,又稱吐酒石,並可治療日本血吸蟲病

歷史

酒石酸最早是1769年由瑞典化學家卡爾·威廉·舍勒發現的。

存在與製備

L-酒石酸廣泛存在於水果中,尤其是葡萄。是最廉價的光活性酒石酸,常被稱為“天然酒石酸”。工業上,L-酒石酸的主要甚至唯一來源仍然是天然產物。葡萄酒釀造工業產生的副產物酒石,通過酸化處理即可製得L-酒石酸。義大利是世界上L-酒石酸的最大生產國,這跟該國造葡萄酒的規模不無關係。
酒石酸酒石酸
D-酒石酸在天然產物中很罕見,但以比較高的含量存在於西非馬里的一種植物里。
外消旋酒石酸在工業上是通過雙氧水馬來酸酐作用後水解製得,南非是主要的生產國。

L(+)- 酒石酸生產方法

目前生產L(+)-酒石酸主要有4種方法:(1)抽提法:從製造葡萄酒獲得的酒石中提煉得到L(+)-酒石酸,這是最早生產L(+)-酒石酸的方法,也是現在主要生產方法;(2)糖質發酵法:以葡萄糖為原料,利用微生物發酵能使葡萄糖變成L(+)- 酒石酸,或直接發酵生產L(+)-酒石酸,產酸14.7g/L,轉化率為29%,或弱氧化葡萄糖桿菌在葡萄糖基質上能產生L(+)-酒石酸,酒石酸的最高產率是投入葡萄糖的30%;(3)化學拆分法:用化學法合成消旋酒石酸,經拆分可各得50%的右旋和左旋酒石酸,但拆分工作比較因難,而且還有50%的左旋酒石酸市場尚未打開,因此生產成本較高;(4)酶法合成:就是用化學合成的順式環氧琥珀酸鹽作為生產L(+)-酒石酸的前體,在含有順式環氧琥珀酸水解酶(ESH)的微生物作用下,使前體水解為L (+)-酒石酸鹽,而不產生其它副產物。與其他方法相比,酶法合成L(+)-酒石酸具有產品濃度高、轉化率高、產品純度高、安全性好等特點,工業化套用價值最高。

套用

酒石酸最大的用途是飲料添加劑。然後是藥物工業原料。在當代有機合成中是非常重要的手性配體和手性子,可以用來製備許多著名的手性催化劑,以及作為手性源來合成複雜的天然產物分子。酒石酸也是一種抗氧化劑,在食品工業中有所套用。生化試驗中可利用其作為除氧劑

參考文獻

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley-Interscience,5ed., ISBN 978-0-471-48496-7^CRC Handbook

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