Oksalna kislina

Oksalna kislina

Prostorski model oksalne kisline
Imena
IUPAC ime etandiojska kislina
Druga imena oksalna kislina
Identifikatorji
Številka CAS	144-62-7
3D model (JSmol)	Interaktivna slika
3DMet	B00059
Beilstein	385686
ChEBI	CHEBI:16995
ChEMBL	ChEMBL146755
ChemSpider	946
DrugBank	DB03902
ECHA InfoCard	100.005.123
EC število	205-634-3
Gmelin	2208
KEGG	C00209
MeSH	Oxalic+acid
PubChem CID	971
RTECS število	RO2450000
UNII	9E7R5L6H31
UN število	3261
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID0025816
InChI InChI=1S/C2H2O4/c3-1(4)2(5)6/h(H,3,4)(H,5,6) Key: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N
SMILES C(=O)(C(=O)O)O
Lastnosti
Kemijska formula	C2H2O4
Molska masa	90,03 g·mol−1 (anhidrid) 126,07 g mol−1 (dihidrat)
Videz	beli kristali
Gostota	1,90 g cm−3 (anhidrid) 1.653 g cm−3 (dihidrat)
Tališče	102 °C (216 °F; 375 K)
Topnost v vodi	143 g/L (25 °C)
Topnost	237 g/L (15 °C) v etanolu 14 g/L (15 °C) v dietil etru
Kislost (pKa)	1,25, 4,14
Nevarnosti
Glavne nevarnosti	T
NFPA 704 (diamant ognja)	1 3 0
Plamenišče	166 °C (331 °F; 439 K)
Sorodne snovi
Sorodne snovi	oksalil klorid dinatrijev oksalat kalcijev oksalat fenil oksalat ester
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Oksalna kislina je organska spojina s formulo H₂C₂O₄. Ta brezbarvna kristalna čvrsta snov je dikarboksilna kislina, ki se raztaplja v vodi. Za primerjavo, je približno 3.000 krat močnejša od ocetne kisline. Oksalna kislina je reducent. Njena konjugirana baza, poznana kot oksalat (C₂O²⁻
₄), je sredstvo za kelatizacijo kovinskih kationov. Oksalna kislina se običajno pojavlja kot dihidrat s formulo H₂C₂ O₄·2H₂O. Soli oksalne kisline se imenujejo oksalati.

Zaužitje oksalne kisline skozi kožo ali oralno je nevarno.

Priprava

Oksalna kislina se večinoma proizvaja z oksidacijo ogljikovih hidratov (karbohidratov) ali glukoze, z uporabo dušikove kisline ali zrakom v prisotnosti vanadijevega pentoksida. Vrsta predhodnih sestavin se lahko uporablja skupaj z glikolno kislino in etilen glikolom. Novejša metoda je sestavljena iz oksidativne karbonilacije alkohola, pri kateri nastajajo diestri oksalne kisline:

4ROH + 4CO + O₂→ 2(CO₂R)₂ + 2H₂O

Ti diestri nato hidralizirajo v oksalno kislino. Letno se proizvede okrog 120.000 ton oksalne kisline.

Laboratorijske metode

Oksalno kislino je mogoče pripraviti v laboratoriju z oksidacijo saharoze z dušikovo kislino, v prisotnosti vanadijevega pentoksida kot katalizatorja. Hidratni kristali lahko dehidrirajo s segrevanjem ali z azeotropno destilacijo. Zgodovinsko pomembno je bila Wohlerjeva priprava oksalne kisline s hidrolizo cianogena leta 1824. Ta poskus predstavlja prvo sintezo naravnega produkta.

Struktura

Anhidratna oksalna kislina obstaja v obliki dveh polimorfov. V enem ima vodikova vez verižno strukturo, v drugih pa ploščato strukturo. Ker je anhidridna snov tako kisla in hidrofilna (potrebuje vodo), se uporablja pri zaestrenju.

Reakcije

Oksalna kislina je dokaj močna kislina, kljub temu, da je karboksilna kislina:

C₂O₄H₂ → C₂O₄H^- + H⁺ , pK_a = 1,27

C₂O₄H^- → C₂O²⁻
₄ + H⁺ , pK_a = 4,27

Oksalna kislina je podvržena veliko reakcijam, značilnih za druge karboksilne kisline. Tvori estre, kot so dimetil oksalat (mp 52,5-53,5 °C). Tvori pa tudi oksalil klorid. Oksalat, konjugirana baza oksalne kisline, je odličen ligand za kovinske ione, na primer zdravilo oksaliplatin. Oksalna kislina in oksalati se lahko oksidirajo s permanganatom v avtokatalitične reakcije.

Prisotnost

Biosinteza

Vsaj dva načina obstajata za encim, posredovan s tvorbo oksalata. V prvem načinu, oksalaceta, sestavni del ciklusa citronske kisline Krebs, hidrolizira v oksalat in ocetno kislino z encimom oksalocetata.

[O₂CC(O)CH₂CO₂]^2- + H₂O → C₂O²⁻
₄ + CH₃CO⁻
₂

To izhaja tudi iz hidrogenizacije glikolne kisline, ki je proizvedena s presnovo etilenglikola.

Prisotnost v hrani in rastlinah

Kalcijev oksalat je najbolj pogosta sestavina ledvičnih kamnov. Zgodnji raziskovalci so izolirali oksalno kislino od lesne kislice (oxalis). Njena prisotnost je nevarna za uživanje nezrele karambole ali monstera sadja. Špinača vsebuje veliko oksalatov, kot je kislica. Rabarbarini listi vsebujejo približno 0,5% oksalne kisline in Arisaema triphyllum vsebuje kalcijeve oksalatne kristale. Bakterija proizvaja oksalate od oksidacije karbohidratov.

Ostalo

Oksidirani bitumen ali bitumen, ki je izpostavljen gama žarkom, vsebuje tudi oksalno kislino med svojo razgradnjo produktov. Oksalna kislina lahko poveča izpiranje radionuklidov, pogojenih v bitumnu za radioaktivne odpadke.

Biokemija

Konjugirana baza oksalne kisline (oxalate) je kompetitivni zaviralec v laktatu encima dehidrogeneze. LDH katalizira pretvorbo piruvata do mlečne kisline (končni produkt fermentoze), je anaerobični proces, hkrati oksidira koencim NADH v NAD⁺ in H⁺. Obnavljanje ravni NAD⁺ je bistvenega pomena za nadaljevanje anaerobne presnove energije preko glikolize. Ker rakave celice prednostno uporabljajo anaerobno presnovo, je zaviranje LDH pokazalo, da zavira nastanek tumorjev in rast, kar je zanimiv potencialni potek zdravljenja raka.

Uporaba

Oksalna kislina in njene soli - oksalati se uporabljajo kot belilo in kot sredstvo za odstranjevanje madežev, ter za sintezo barvil. Še posebej dobra je za odstranjevanje rje (v vodi topna sol z železovim ionom). V domačem okolju jo najdemo v sredstvih za dezinfekcijo, belilih, tekočinah za čiščenje kovin in tekočinah za poliranje pohištva. V majhnih količinah jo najdemo v živalskem in človeškem urinu. V obliki soli je tudi v rastlinah. Še posebno veliko jo je v rabarbari, špinači, peteršilju in drobnjaku, majhno količino oksalne kisline najdemo tudi v medu. Ta kislina je zelo učinkovito sredstvo za zdravljenje čebel, vendar je lahko zanje tudi ob neprimerni uporabi nevarna. Izhlapelo oksalno kislino ali 3,2% raztopino oksalne kisline v sladkornem sirupu nekateri čebelarji uporabljajo kot miticide proti parazitskim pršicam varoe. Z oksalno kislino se lahko podrgne tudi po kipih iz marmorja za tesnenje površine in povrne sijaj.Oksalna kislina se uporablja tudi v fizikalni metalurgiji (pomemben reagent). Hidrirani oksalati lantanoidov tvorijo takoj zelo kislo raztopino v gosto, kristalni, preprosto filtrirani obliki, v veliki meri niso kontaminirani z elementi stranske skupine lantanoidov. Termična razgradnja teh oksalatov daje okside, ki so najpogosteje tržena oblika teh elementov.

Nevarnosti

Nevarnost oksalne kisline: najnižji objavljen smrtni odmerek pri ljudeh je 600 mg/kg. Ključna nevarnost oksalne kisline za človeka je, zaradi padca kalcijevega oksalata v ledvicah, ko postane urin prenasičen s to soljo (povzroča usedanje trdnih kalcijevih oksalatov, ki so glavna sestavina ledvičnih kamnov). Oksalna kislina lahko povzroči tudi bolečine v sklepih, zaradi podobnega nastajanja usedlin v sklepih. Oksalna kislina je tudi produkt pri presnovi razgradnje etilen glikola. Če ga pomotoma zaužijete, tako neposredno predstavlja nevarnost za ledvice (v primeru zastrupitve z glikolom).

Vsebnost v prehrambenih izdelkih

Tabela je bila prvotno objavljena v Agriculture Handbook No. 8-11, Vegetables and Vegetable Products, 1984.

Zelenjava	Oksalna kislina (g/100g)
Amarant	1.09
Beluši	.13
Fižol	.36
Blitva	.61
Brokoli	.19
Brstični ohrovt	.36
Zelje	.10
Korenje	0.50
Kasava	1.26
Cvetača	.15
Zelena	.19
Radič	.21
Drobnjak	1.48
Koriander	.01
Sladka koruza	.01
Kumare	.02
Jajčevci	.19
Endivija	.11
Česen	.36
Ohrovt	.02
Solata	.33
Bamija	.05
Čebula	.05
Peteršilj	1.70
Pastinak	.04
Grah	.05
Beli poper	.04
Krompir	.05
Tolščak	1.31
Redkev	.48
Rutabaga	.03
Špinača	.97
Sladki krompir	.24
Paradižnik	.05
Repa	.21
Vodna kreša	.31
Zelena repa	.05

Viri

• Radiant Agro Chem."Oxalic Acid MSDS"
• Bjerrum, J., et al. Stability Constants, Chemical Society, London, 1958.
• Yonemitsu Eiichi, Isshiki Tomiya, Suzuki Tsuyoshi, Yashima Yukio, Process for the production of oxalic acid,US 3678107
• Wilhelm Riemenschneider, Minoru Tanifuji "Oxalic acid" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim.doi: 10.1002/14356007.a18_247.
• Practical Organic Chemistry by Julius B. Cohen, 1930 ed. preparation #42
• Clarke H. T.;. Davis, A. W. (1941),"Oxalic acid (anhydrous)", Org. Synth.: 421;Coll.Vol. 1
• A.F. Wells (1984). Structural Inorganic Chemistry (5 izd.). Oxford: Clarendon Press. COBISS 621359. ISBN 0-19-855370-6.
• Bowden, E. (1943), "Methyl oxalate", Org. Synth.: 414;Coll.Vol.2
• Kovacs K.A., Grof P., Burai L., Riedel M. (2004). "Revising the mechanism of the permanganate/oxalate reaction". J. Phys. Chem. A 108 (50): 11026–11031. doi:10.1021/jp047061u.
• Martin V. Dutton, Christine S. Evans "Oxalate production by fungi: its role in pathogenicity and ecology in the soil environment" Canadian Journal of Microbiology, 1996, vol. 42, p. 881-895. doi:10.1139/m96-114.
• Rombauer, Rombauer Becker, and Becker (1931/1997). Joy of Cooking, p. 415. ISBN 0-684-81870-1.
• Novoa, William; Alfred Winer, Andrew Glaid, George Schwert (1958). "Lactic Dehydrogenase V. inhibiton by Oxamate and Oxalate". Journal of Biological Chemistry.
• Le, Anne; Charles Cooper, Arvin Gouw, Ramani Dinavahi, Anirban Maitra, Lorraine Deck, Robert Royer, David Vander Jagt, Gregg Semenza, Chi Dang (14). "Inhibition of lactate dehydrogenase A induces oxidative stress and inhibits tumor progression". Proceedings of the National Academy of Sciences.
• Safety Officer in Physical Chemistry (August 13, 2005). "Safety (MSDS) data for oxalic acid dihydrate". Oxford University. ht. Retrieved December 30, 2009.