酒石酸

葡萄酒中主要的有機酸之一

酒石酸,即2,3-二羥基丁二酸,是一種羧酸﹐存在於多種植物中﹐如葡萄和酸角、甜角﹐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。也可做為藥物工業原料,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。酒石酸具有兩個相互對稱的手性碳﹐具有三種旋光異構體。

簡介


酒石酸
酒石酸
酒石酸是一種羧酸﹐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。
酒石酸又稱2,3-二羥基丁二酸。結構簡式HOOCCH(OH)CH(OH)COOH。酒石酸氫鉀存在於葡萄汁內,此鹽難溶於水和乙醇,在葡萄汁釀酒過程中沉澱析出,稱為酒石,酒石酸的名稱由此而來。酒石酸主要以鉀鹽的形式存在於多種植物和果實中,也有少量是以遊離態存在的。

性能


廠房裡的酒石酸
廠房裡的酒石酸
酒石酸氫鉀存在於葡萄汁內,此鹽難溶於水和乙醇,在葡萄汁釀酒過程中沉澱析出,稱為酒石,酒石酸的名稱由此而來。酒石酸主要以鉀鹽的形式存在於多種植物和果實中,也有少量是以遊離態存在的。
酒石酸分子中含有兩個相同的手性碳原子,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,其結構式分別為:
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。
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,例如由反丁烯二酸用高錳酸鉀氧化製得。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,可配製費林試劑,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。

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


酒石酸常用於製藥物、媒染劑和鞣劑等,也常用作拆分外消旋鹼性化合物的試劑。它也是食品添加劑中的酸味劑,酸感優於蘋果酸、乳酸等。它的幾種鹽都有重要應用,例如實驗室中用酒石酸鉀鈉配製斐林試劑,用於鑒定有機分子結構中醛基官能團。它的鉀鈉鹽又叫羅謝爾鹽,其晶體在壓力作用下發生極化而使兩端表面產生電勢差(壓電效應),藉此可以製成壓電元件,用於無線電和有線電廣播的受話器和拾音器。醫療上將酒石酸銻鉀(俗稱吐酒石)用於治療血吸蟲病。

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
酒石酸
型酒石酸以遊離的或K鹽、Ca鹽、Mg鹽的形態廣泛分佈於高等植物中,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。
酒石酸酒石酸分子中含有兩個相同的手性碳原子,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。
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,例如由反丁烯二酸用高錳酸鉀氧化製得。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。

發現歷史


酒石酸鹽在歷史上對建立有機立體化學起了作用。1769年舍勒首次從葡萄汁的發酵液內得到遊離的無色酒石酸結晶。它的各種立體異構體和外消旋體具有不同的物性。自然界存在的多為右旋體,葡萄汁和其他漿果汁中尤多,故又叫果酸。如用丁烯二酸控制氧化得到的是外消旋體。將上述反應過程中產生的酒石以石灰乳處理生成酒石酸鈣,再酸化則得內消旋體。1848年法國化學家巴斯德從事酒石酸鈉銨結晶學研究工作時,看到一種前人未曾注意的有趣現象:無旋光性的酒石酸鈉銨是由二種不同結晶組成的混合物,它們的外形互為鏡像關係,實際上是外消旋體。他用放大鏡和鑷子將混合物細心分成小堆。一堆是右旋體晶體,一堆是左旋體晶體,它們猶如一堆是右手套,一堆是左手套。兩堆晶體溶於水都有旋光性。他首次發現了分子的立體異構和旋光的關係,提出了對映異構概念,為有機立體化學的發展奠定了基礎。

存在與製備


製備酒石酸主要有三種方法:1.DL-酒石酸的製備用富馬酸或馬來酸進行氧化而得。2.從乙二醛氫氰酸進行反應然後酸水解而得。D—酒石酸,在很多果實中或很多植物的其他部分中都有發現,有遊離狀態存在,也有同鉀、鈣、鎂結合狀態存在的。3.酒石酸從生產酒時生成的粗酒石沉澱物中製備,提取酒石酸氫鉀,再轉化為酒石酸鈣鹽后,用稀硫酸酸化,也可用硝酸氧化D—葡萄糖而得。DL—酒石酸的製備是把D—酒石酸同NaOH水溶液共沸。將49克順丁烯二酸酐、0.25克鎢酸、130克30%過氧化氫和50毫升水混合均勻,在70℃攪拌反應8小時,再加流1小時。反應液冷卻,加入5毫升濃硫酸,加熱沸騰1小時。冷卻,析出結晶。過濾,濾餅水洗3次,抽干、乾燥,得5克酒石酸。

工業應用


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,在食品工業中有所應用。生化試驗中可利用其作為除氧劑。