Ameisensäure (hat auch methanoic Säure genannt), ist die einfachste carboxylic Säure. Seine chemische Formel ist HCOOH oder HCOH. Es ist ein wichtiges Zwischenglied in der chemischen Synthese und kommt natürlich am meisten namentlich im Gift von Biene- und Ameise-Stacheln vor. Tatsächlich kommt sein Name aus dem lateinischen Wort für die Ameise, das Resopal, sich auf seine frühe Isolierung durch die Destillation von Ameise-Körpern beziehend. Esters, Salze und das Anion sind auf Ameisensäure zurückzuführen gewesen werden formates genannt.

Eigenschaften

Ameisensäure ist eine farblose Flüssigkeit, die einen hoch scharfen, eindringenden Gestank bei der Raumtemperatur hat. Es ist mit Wasser und den meisten polaren organischen Lösungsmitteln mischbar, und ist in Kohlenwasserstoffen etwas auflösbar. In Kohlenwasserstoffen und in der Dampf-Phase besteht es aus wasserstoffverpfändetem dimers aber nicht individuellen Molekülen. Infolge seiner Tendenz zum Wasserstoffband folgt gasartige Ameisensäure dem idealen Gasgesetz nicht. Feste Ameisensäure (zwei polymorphs) besteht aus einem effektiv endlosen Netz von wasserstoffverpfändeten Ameisensäure-Molekülen. Diese relativ komplizierte Zusammensetzung bildet auch ein niedriges Kochen azeotrope mit Wasser (22.4 %), und flüssige Ameisensäure neigt auch dazu zu unterkühlen.

Natürliches Ereignis

:See auch Kerbtier-Verteidigung

In der Natur wird es in den Stacheln und Bissen von vielen Kerbtieren der Ordnung Hymenoptera, hauptsächlich Ameisen gefunden. Wegen seines Überflusses in ihrer Diät erzeugen riesige Ameisenbären (verschieden von den meisten Säugetieren) Salzsäure für ihre Magensäure nicht. Ameisensäure ist ein natürlich vorkommender Bestandteil der Atmosphäre in erster Linie dank Waldemissionen.

Produktion

2009 war die Weltkapazität, um diese Zusammensetzung zu erzeugen, 720,000 tonnes/annum mit der Produktionskapazität, die grob ebenso zwischen Europa (350,000, hauptsächlich in Deutschland) und Asien geteilt ist (370,000, hauptsächlich in China), während Produktion unter 1000 tonnes/annum in allen anderen Kontinenten war. Es ist in Lösungen verschiedener Konzentrationen zwischen 85 und 99 w/w % gewerblich verfügbar., die größten Erzeuger sind BASF, Kemira und Säure-Chemikalien von Feicheng, mit den größten Produktionsmöglichkeiten in Ludwigshafen (200,000 tonnes/annum, BASF, Deutschland), Oulu (105,000, Kemira, Finnland) und Feicheng (100,000, Feicheng, China). 2010-Preise haben sich von um € 650/Tonne in Westeuropa und $ 1250/Tonne in den Vereinigten Staaten erstreckt.

Vom Methyl formate und formamide

Wenn Methanol und Kohlenmonoxid in Gegenwart von einer starken Basis, das Ameisensäure-Ableitungsmethyl formate Ergebnisse gemäß der chemischen Gleichung verbunden werden:

:CHOH + CO  HCOCH

In der Industrie wird diese Reaktion in der flüssigen Phase am Hochdruck durchgeführt. Typische Reaktionsbedingungen sind 80 °C und 40 atm. Die am meisten weit verwendete Basis ist Natrium methoxide. Die Hydrolyse des Methyls formate erzeugt Ameisensäure:

:HCOCH + HO  HCOH + CHOH

Die effiziente Hydrolyse des Methyls formate verlangt ein großes Übermaß an Wasser. Einige Wege gehen indirekt durch das erste Behandeln des Methyls formate mit Ammoniak weiter, um formamide zu geben, der dann hydrolyzed mit Schwefelsäure ist:

:HCOCH + NH  HC (O) NH + CHOH

:2 HC (O) NH + 2 HO + HSO  2HCOH + (NH) SO

Diese Annäherung leidet unter dem Bedürfnis, über das Ammonium-Sulfat-Nebenprodukt zu verfügen. Dieses Problem hat einige Hersteller dazu gebracht, Energie effiziente Mittel zu entwickeln, um Ameisensäure vom großen Überbetrag von in der direkten Hydrolyse verwendetem Wasser zu trennen. In einem dieser Prozesse (verwendet durch BASF) wird die Ameisensäure vom Wasser über die flüssig-flüssige Förderung mit einer organischen Basis entfernt.

Nebenprodukt der essigsauren sauren Produktion

Ein bedeutender Betrag von Ameisensäure wird als ein Nebenprodukt in der Fertigung anderer Chemikalien erzeugt. Auf einmal wurde essigsaure Säure auf einem in großem Umfang durch die Oxydation von alkanes, über einen Prozess das cogenerates bedeutende Ameisensäure erzeugt. Dieser oxidative Weg zu essigsaurer Säure neigt sich in der Wichtigkeit, so dass die oben erwähnten hingebungsvollen Wege zu Ameisensäure wichtiger geworden sind.

Hydrogenation des Kohlendioxyds

Der katalytische hydrogenation von CO ist lange studiert worden. Diese Reaktion kann homogen geführt werden.

Labormethoden

Im Laboratorium kann Ameisensäure durch die Heizung von Oxalsäure im Glyzerin und der Förderung durch die Dampfdestillation erhalten werden. Glyzerin-Taten als ein Katalysator, als die Reaktion durch einen glyceryl Oxalat-Vermittler weitergeht. Wenn die Reaktionsmischung zu höheren Temperaturen, allyl Alkohol-Ergebnisse geheizt wird. Die Nettoreaktion ist so:

:COH  COH + CO

Eine andere Vorbereitung (der unter einer Ausströmungen-Motorhaube durchgeführt werden muss) ist die saure Hydrolyse von Äthyl isonitrile (CHNC), HCl Lösung verwendend.

:CHNC + 2 HO  CHNH + HCOH

Der isonitrile kann durch das Reagieren von Äthyl-Amin mit Chloroform erhalten werden (bemerken Sie, dass die Ausströmungen-Motorhaube wegen des overpoweringly nicht einwandfreien Gestankes des isonitrile erforderlich ist).

Gebrauch

Ein Hauptgebrauch von Ameisensäure ist als ein Schutz- und Antibakterienagent im Viehbestand-Futter. In Europa wird es an das Silofutter (einschließlich des frischen Heus) angewandt, um die Gärung von Milchsäure zu fördern und die Bildung von Buttersäure zu unterdrücken; es erlaubt auch Gärung, schnell, und bei einer niedrigeren Temperatur vorzukommen, den Verlust des Nährwerts reduzierend. Ameisensäure hält bestimmte Zerfall-Prozesse an und veranlasst das Futter, seinen Nährwert länger zu behalten, und so wird es weit verwendet, um Winterfutter für das Vieh zu bewahren. In der Geflügel-Industrie wird es manchmal hinzugefügt, um zu fressen, um E. coli Bakterien zu töten. Verwenden Sie als Konservierungsmittel für das Silofutter, und (anderes) Tierfutter hat 30 % des globalen Verbrauchs 2009 eingesetzt.

Ameisensäure wird auch in der Produktion von Leder-incl. Gerben - (23 % des globalen Verbrauchs 2009) und in der Einfärbung und dem Vollenden von Gewebe (9 % des globalen Verbrauchs 2009) wegen seiner acidic Natur bedeutsam verwendet. Verwenden Sie als ein Gerinnungsmittel in der Produktion von Gummi eingesetzt 2009 6 % des globalen Verbrauchs.

Ameisensäure wird auch im Platz von Mineralsäuren für verschiedene Reinigungsprodukte, wie Limescale-Wiedermöbelpacker und Toilettenschüssel-Reiniger verwendet. Einige formate esters sind künstliche Würzen oder Parfüme. Bienenzüchter verwenden Ameisensäure als ein miticide gegen das tracheal kleine Ding (Acarapis woodi) und das kleine Ding von Varroa. Der Gebrauch von Ameisensäure in Kraftstoffzellen ist auch unter der Untersuchung.

Laborgebrauch

Ameisensäure ist eine Quelle für eine formyl Gruppe zum Beispiel im formylation von methylaniline zu N-methylformanilide im Toluol. In der synthetischen organischen Chemie wird Ameisensäure häufig als eine Quelle des hydride Ions verwendet. Die Reaktion von Eschweiler-Clarke und die Reaktion von Leuckart-Wallach sind Beispiele dieser Anwendung. Es, oder allgemeiner sein azeotrope mit triethylamine, wird auch als eine Quelle von Wasserstoff in der Übertragung hydrogenation verwendet.

Wie essigsaure Säure und trifluoroacetic Säure wird Ameisensäure als ein flüchtiger PH-Modifikator in HPLC und kapillarer Elektrophorese allgemein verwendet.

Wie erwähnt, unten kann Ameisensäure als eine günstige Quelle des Kohlenmonoxids dienen, indem sie durch Schwefelsäure sogleich zersetzt wird.

Reaktionen

Ameisensäure teilt die meisten chemischen Eigenschaften anderer carboxylic Säuren. Seine hohe Säure widerspiegelnd, bilden seine Lösungen in alcohols esters spontan. Ameisensäure teilt einige der abnehmenden Eigenschaften von Aldehyden, Lösungen von Gold, Silber und Platin zu den Metallen reduzierend.

Zergliederung

Hitze und besonders Säuren veranlassen Ameisensäure, sich zum Kohlenmonoxid (CO) und Wasser (Wasserentzug) zu zersetzen. Die Behandlung von Ameisensäure mit Schwefelsäure ist eine günstige Laborquelle von CO.

In Gegenwart von Platin zersetzt es sich mit einer Ausgabe von Wasserstoff und Kohlendioxyd. Auflösbare Ruthenium-Katalysatoren sind auch wirksam. Kohlenmonoxid freier Wasserstoff ist in einer sehr breiten Druck-Reihe (1-600 Bar) erzeugt worden. Ameisensäure ist sogar als ein Material für die Wasserstofflagerung betrachtet worden. Das Co-Produkt dieser Zergliederung, Kohlendioxyds, kann rehydrogenated zurück zu Ameisensäure in einem zweiten Schritt sein. Ameisensäure enthält 53 g L Wasserstoff am Zimmer atmosphärischer und Temperaturdruck, der doppelt so viel als zusammengepresst wird, kann Wasserstoffbenzin an 350 Bar-Druck erreichen. Reine Ameisensäure ist eine Flüssigkeit mit einem Flammpunkt - Zünden-Temperatur + 69 °C viel höher als dieses von Benzin (-40 °C) oder Vinylalkohol (+ 13 °C).

Hinzufügung zu alkenes

Ameisensäure ist unter den carboxylic Säuren in seiner Fähigkeit einzigartig, außerdem Reaktionen mit alkenes teilzunehmen. Ameisensäuren und alkenes reagieren sogleich, um formate esters zu bilden. In Gegenwart von bestimmten Säuren, einschließlich hydrofluoric und Schwefelsäuren, jedoch, kommt eine Variante der Reaktion von Koch statt dessen vor, und Ameisensäure trägt zum alkene bei, um eine größere carboxylic Säure zu erzeugen.

Ameisensäure-Anhydrid

Ein nicht stabiles formic Anhydrid, H (C=O)-o-(C=O) H, kann durch Wasserentzug von Ameisensäure mit N, N '-Dicyclohexylcarbodiimide im Äther bei der niedrigen Temperatur erhalten werden.

Geschichte

Einige Alchimisten und Naturforscher waren bewusst, dass Ameise-Hügel einen acidic Dampf schon im 15. Jahrhundert abgeben. Die erste Person, um die Isolierung dieser Substanz (durch die Destillation der großen Anzahl von Ameisen) zu beschreiben, war der englische Naturforscher John Ray 1671. Ameisen verbergen die Ameisensäure für den Angriff und die Verteidigungszwecke. Ameisensäure wurde zuerst von Blausäure vom französischen Chemiker Joseph Gay-Lussac synthetisiert. 1855 hat ein anderer französischer Chemiker, Marcellin Berthelot, eine Synthese vom Kohlenmonoxid entwickelt, das dem verwendet heute ähnlich ist.

Ameisensäure wurde lange als eine chemische Zusammensetzung von nur dem geringen Interesse an der chemischen Industrie betrachtet. Gegen Ende der 1960er Jahre, jedoch, sind bedeutende Mengen davon verfügbar als ein Nebenprodukt der essigsauren sauren Produktion geworden. Es findet jetzt zunehmenden Gebrauch als ein konservierender und antibakterielles im Viehbestand-Futter.

Sicherheit

Ameisensäure hat niedrige Giftigkeit (folglich sein Gebrauch als ein Nahrungsmittelzusatz), mit einem LD50 von 1.8 g/kg (mündlich, Mäuse). Die konzentrierte Säure ist jedoch zur Haut, zerfressend.

Ameisensäure ist sogleich metabolized und beseitigt durch den Körper. Dennoch hat es spezifische toxische Effekten; die Ameisensäure und formaldehyde erzeugt als metabolites des Methanols sind für den Sehnervenschaden verantwortlich, in Methanol-Vergiftung gesehene Blindheit verursachend. Einige chronische Effekten der Ameisensäure-Aussetzung sind dokumentiert worden. Einige Experimente auf Bakterienarten haben es demonstriert, um ein mutagen zu sein. Die chronische Aussetzung von Menschen kann Niereschaden verursachen. Eine andere Wirkung der chronischen Aussetzung ist Entwicklung einer Hautallergie, die nach der Wiederaussetzung von der Chemikalie erscheint.

Konzentrierte Ameisensäure zersetzt sich langsam zum Kohlenmonoxid und Wasser, zu Druck-Zunahme im Behälter führend, in dem es behalten wird. Deshalb wird 98-%-Ameisensäure in Plastikflaschen mit dem Selbstabreagieren von Kappen verladen.

Die Gefahren von Lösungen von Ameisensäure hängen von der Konzentration ab. Der folgende Tisch verzeichnet die EU-Klassifikation von Ameisensäure-Lösungen:

Eine Feinprobe für Ameisensäure in Körperflüssigkeiten, die für den Entschluss von formate nach Methanol-Vergiftung entworfen sind, basiert auf der Reaktion von formate mit bakteriellem formate dehydrogenase.

Die Ameisensäure in 85-%-Konzentration ist nicht feuergefährliche und verdünnte Ameisensäure ist auf der US-Liste von Bundesbehörde zur Überwachung von Nahrungs- und Arzneimittlel von Nahrungsmittelzusätzen. Die Hauptgefahr von Ameisensäure ist vom Haut- oder Augenkontakt mit der konzentrierten Flüssigkeit oder den Dämpfen. Amerikanisches OSHA Permissible Exposure Level (PEL) des Ameisensäure-Dampfs in der Arbeitsumgebung ist 5 Teile pro Million Teile von Luft (ppm).

Siehe auch

• Säure von Orthoformic

Links

• Kohlenmonoxid als Reagens im formylation von aromatischen Zusammensetzungen.
• Europäisches Chemikalie-Büro.
• Internationale Chemische Sicherheitskarte 0485.
• NIOSH Taschenhandbuch zu chemischen Gefahren.
• ChemSub Online (Ameisensäure).
• Ameisen, die Ameisensäure (Video) schießen.