حمض البوتريك أو حمض البيوتانويك هو حمض دهني قصير السلسلة يوجد عادة في منتجات الألبان وبعض الأطعمة النباتية. له رائحة نفاذة ونفاذة، ويستخدم كمكون منكه وتعطير في صناعة المواد الغذائية. كما أن له فوائد صحية محتملة، بما في ذلك خصائص مضادة للالتهابات ومضادة للسرطان.
| اسم الأيوباك | حمض البيوتانويك |
| الصيغة الجزيئية | C4H8O2 |
| CAS رقم | 107-92-6 |
| المرادفات | ن-حمض البيوتانويك، أنهيدريد بوتيريك، حمض إيثيل أسيتيك، أنهيدريد إيثيل أسيتيك |
| إنتشي | InChI=1S/C4H8O2/c1-3-2-4(5)6/h3-4H,2H2,1H3,(H,5,6) |
الزبدات
الزبدات عبارة عن ملح أو استر لحمض البيوتانويك. وهو أنيون ذو الصيغة الكيميائية C4H7O2-، يتكون من تفاعل حمض البيوتريك مع القاعدة. يُستخدم الزبدات بشكل شائع في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل المضافات الغذائية في تغذية الحيوانات، وكمادة ملدنة في صناعة البلاستيك، وكمكون في بعض منتجات العناية الشخصية ومستحضرات التجميل. في المجال الطبي، ثبت أن الزبدات لها خصائص محتملة مضادة للالتهابات ومضادة للسرطان، وتجري دراستها لاستخدامها المحتمل في علاج بعض الأمراض.
خصائص حمض البيوتريك
نقطة غليان حمض البيوتريك:
درجة غليان حمض البيوتريك هي 163 درجة مئوية. عند هذه الدرجة، يساوي ضغط بخار السائل الضغط الجوي، مما يسمح له بالغليان والتحول إلى غاز. تعتبر نقطة الغليان هذه منخفضة نسبيًا مقارنة بالمركبات العضوية الأخرى وهي مهمة لاستخدامها في التطبيقات الصناعية المختلفة.
كثافة حمض البيوتريك جم/مل:
تبلغ كثافة حمض البيوتريك حوالي 1.05 جم / مل. وهو منخفض الكثافة نسبياً مقارنة بالأحماض العضوية الأخرى، وتؤثر كثافته المنخفضة على خواصه الفيزيائية، مثل قدرته على الخلط مع السوائل الأخرى. تعد كثافة حمض البوتريك عاملاً مهمًا يجب مراعاته عند استخدامه في التطبيقات الصناعية.
الوزن الجزيئي لحمض البيوتريك:
الوزن الجزيئي لحمض البيوتريك هو 88.11 جم / مول. وهو مجموع الأوزان الذرية لعناصر صيغته الجزيئية (C4H8O2). يعد الوزن الجزيئي عاملاً مهمًا في تحديد العديد من الخواص الفيزيائية والكيميائية لحمض البيوتريك، بما في ذلك نقاط الغليان والانصهار والكثافة والذوبان.
الكتلة المولية لحمض البيوتريك:
الكتلة المولية لحمض البيوتانويك هي 88.11 جم / مول. وهو عبارة عن حمض عضوي مكون من أربع ذرات كربون، يحتوي على 8 ذرات هيدروجين و2 ذرات أكسجين و4 ذرات كربون. هذا المزيج من العناصر يعطي حمض البيوتريك وزنه الجزيئي المميز، وهو أمر مهم للعديد من خصائصه الفيزيائية والكيميائية.
نقطة انصهار حمض البيوتريك:
نقطة انصهار حمض البيوتانويك هي -14 درجة مئوية. وهذا يعني أنه سيتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة عند درجة الحرارة تلك، مما يجعله حمضًا عضويًا ذو نقطة انصهار منخفضة نسبيًا. تعتبر نقطة الانصهار المنخفضة هذه سمة رئيسية لحمض البيوتريك وتؤثر على خصائصه الفيزيائية، مثل اللزوجة والذوبان.
هيكل حمض البيوتريك:
يحتوي حمض البيوتانويك على سلسلة كربون مستقيمة مع مجموعة الكربوكسيل (-COOH) في أحد طرفيها. تعطي مجموعة الكربوكسيل هذه حمض الزبدة خصائصه الحمضية المميزة وهي المسؤولة عن رائحته القوية. يعد التركيب الجزيئي لحمض البيوتانويك مهمًا في تحديد خواصه الفيزيائية والكيميائية، فضلاً عن تفاعله مع المركبات الأخرى.
صيغة حمض البوتريك:
الصيغة الكيميائية لحمض البيوتانويك هي C4H8O2. تمثل هذه الصيغة عدد ذرات كل عنصر في الجزيء. ترتبط ذرات الكربون الأربع في سلسلة مستقيمة، مع ذرة الأكسجين ومجموعة الهيدروكسيل (-OH) في أحد الأطراف ومجموعة الكربوكسيل (-COOH) في الطرف الآخر.
الرنين المغناطيسي النووي لحمض البيوتريك:
يعد التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) تقنية تحليلية قوية تستخدم لتحديد بنية الجزيئات العضوية مثل حمض البيوتانويك. يوفر أطياف الرنين المغناطيسي النووي معلومات حول البيئة الكيميائية للذرات في الجزيء، بما في ذلك أنواع الروابط الموجودة وترتيبها واتجاه الجزيء. هذه المعلومات مهمة لفهم التفاعلية والخواص الفيزيائية لحمض البيوتريك.
| مظهر | واضح، عديم اللون إلى السائل الأصفر |
| جاذبية معينة | 1.05 جرام/مل |
| لون | واضح، عديم اللون إلى الأصفر |
| يشم | رائحة قوية، نفاذة، زنخ |
| الكتلة المولية | 88.11 جرام/مول |
| كثافة | 1.05 جرام/مل |
| نقطة الانصهار | -14 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 163 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | 85 درجة مئوية |
| الذوبان في الماء | قابل للذوبان |
| الذوبان | قابل للذوبان في الإيثانول والأثير والمذيبات العضوية الأخرى |
| ضغط البخار | 0.04 ملم زئبق (عند 20 درجة مئوية) |
| كثافة بخار | 1.04 (الهواء = 1) |
| pKa | 4.83 |
| الرقم الهيدروجيني | 3.5-5.5 |
سلامة ومخاطر حمض البيوتريك
يعتبر حمض البوتريك مادة خطرة بسبب رائحته القوية النفاذة وخصائصه المسببة للتآكل. قد يؤدي استنشاق أبخرة أو رذاذ حمض البيوتريك إلى تهيج العينين والأنف والجهاز التنفسي، بالإضافة إلى الصداع والدوار والغثيان. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يسبب حمض البيوتانويك تهيج الجلد والعين وقد يكون ضارًا إذا تم ابتلاعه. من المهم التعامل مع حمض الزبدة بحذر وارتداء ملابس واقية، مثل القفازات والنظارات الواقية، عند العمل به. ويجب أيضًا تخزينه في منطقة جيدة التهوية بعيدًا عن مصادر الحرارة لتجنب انطلاق الأبخرة الخطرة. في حالة ملامسته للجلد أو العينين، اشطفيه بكمية كبيرة من الماء واستشيري الطبيب إذا لزم الأمر. في حالة ابتلاعه، لا تسبب القيء واطلب العناية الطبية على الفور.
| رموز الخطر | تآكل، مهيج |
| وصف الأمان | S26-S36/37/39-S45 |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | UN3265 |
| رمز النظام المنسق | 2915.90.90 |
| فئة الخطر | 8 (تآكل) |
| مجموعة التعبئة | ثالثا |
| تسمم | LD50 عن طريق الفم: 710 ملغم/كغم (الجرذ)<br>استنشاق LC50: غير متوفر<br>تهيج الجلد: تهيج خفيف<br>تهيج العين: تهيج معتدل |
طرق تصنيع حمض البيوتريك
يمكن تصنيع حمض البيوتانويك (C4H8O2) بطرق مختلفة، بما في ذلك العمليات البيولوجية والكيميائية والإنزيمية.
يتضمن التخليق البيولوجي لحمض البيوتانويك تخمير الكربوهيدرات بواسطة البكتيريا، مثل Clostridium acetobutylicum، في غياب الأكسجين. تنتج هذه العملية خليطًا من أحماض البيوتريك والخليك والبروبيونيك، يسمى حمض المذيبات.
يمكن إجراء التركيب الكيميائي لحمض البيوتانويك عن طريق أكسدة البيوتانول أو عن طريق التحلل المائي للإسترات، مثل بيوتيرات الإيثيل.
يتم إجراء التوليف الأنزيمي لحمض البيوتانويك باستخدام إنزيم الليباز لتحفيز أسترة البيوتانول وحمض الأسيتيك.
بغض النظر عن طريقة التصنيع، غالبًا ما يتم تنقية حمض البيوتانويك عن طريق التقطير أو تقنيات الاستخلاص للحصول على المنتج النقي.
من المهم ملاحظة أن اختيار طريقة التوليف يمكن أن يؤثر على جودة المنتج النهائي وإنتاجيته وتكلفته. لذلك من المهم النظر بعناية في الاحتياجات والمتطلبات المحددة لكل تطبيق عند اختيار طريقة تصنيع حمض البيوتانويك. .
استخدامات حمض البوتريك
تحتوي الزبدة والجبن ومنتجات الألبان الأخرى على حمض البيوتانويك، والذي يستخدم عادة كعامل نكهة في المنتجات الغذائية وفي صناعة البلاستيك والمذيبات والمواد الكيميائية الصناعية الأخرى.
كما استخدم الباحثون حمض البيوتانويك لعلاج اضطرابات الجهاز الهضمي مثل متلازمة القولون العصبي، ومرض كرون، والتهاب القولون التقرحي لأنه يقلل الالتهاب، ويحسن صحة الأمعاء، ويعزز الشفاء.
بالإضافة إلى ذلك، يحتوي حمض البيوتانويك على خصائص مضادة للفطريات ويمكن أن يمنع نمو الخلايا السرطانية ويحفز موت الخلايا المبرمج في أنواع معينة من الخلايا السرطانية.
بالإضافة إلى ذلك، أشارت بعض الدراسات إلى أن حمض البيوتانويك قد يحمي الخلايا العصبية من التلف الناجم عن الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض باركنسون ومرض الزهايمر. أخيرًا، غالبًا ما يستخدم حمض البيوتانويك كمادة حافظة في المنتجات الغذائية لأنه يمنع نمو البكتيريا والفطريات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى.
أسئلة:
ما هو حمض البيوتريك؟
حمض البيوتانويك هو حمض دهني قصير السلسلة له الصيغة الجزيئية CH3CH2CH2COOH. وهو سائل عديم اللون، قابل للذوبان في الماء، ذو رائحة قوية نفاذة، ويوجد بشكل طبيعي في منتجات الألبان، مثل الجبن والزبدة، وكذلك في بعض الزيوت النباتية. يستخدم حمض البيوتانويك في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك كمكون للنكهة والعطر، كوسيط كيميائي، وكمادة مضافة للأعلاف في علف الحيوانات. كما أنها ذات أهمية في المجال الطبي بسبب خصائصها المضادة للالتهابات والمضادة للسرطان.
كيفية صنع حمض البيوتريك؟
يمكن تصنيع حمض البيوتانويك عن طريق العمليات البيولوجية، مثل تخمير الكربوهيدرات بواسطة البكتيريا، وكذلك عن طريق العمليات الكيميائية والأنزيمية، مثل أكسدة البيوتانول أو استرة البيوتانول وحمض الأسيتيك. باستخدام انزيم الليباز. يمكن أن تؤثر طريقة التوليف المستخدمة على جودة المنتج النهائي وإنتاجيته وتكلفته.
أكمل التفاعل الحمضي القاعدي بين حمض البيوتريك hc4h7o2 وهيدروكسيد البوتاسيوم كوه.
يمكن تمثيل التفاعل بين حمض البيوتانويك (HC4H7O2) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) على النحو التالي:
HC4H7O2 + كوه → KC4H7O2 + H2O
في هذا التفاعل، يعمل حمض البيوتانويك (HC4H7O2) كحمض ويمنح بروتونًا (H+) إلى هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)، الذي يعمل كقاعدة ويستقبل البروتون. وينتج عن هذا تكوين زبدات البوتاسيوم (KC4H7O2) والماء (H2O). يمكن تصنيف هذا التفاعل على أنه تفاعل تحييد، لأنه يؤدي إلى معادلة حمض البيوتانويك الحمضي وهيدروكسيد البوتاسيوم الأساسي لتكوين ملح متعادل.
حمض اندول-3-بيوتريك؟
حمض الإندول -3-زبدي (IBA) هو منظم نمو النبات ونوع من الأوكسين شائع الاستخدام في البستنة لتحفيز تكوين الجذور ونمو مجموعة متنوعة من الأنواع النباتية. يغمس البستانيون الأطراف المقطوعة في محلول IBA المذاب في الماء أو يطبقون المحلول كرذاذ ورقي لنشر وتجذير الأشجار المتساقطة والدائمة الخضرة والشجيرات والنباتات العشبية لإنتاج نباتات الزينة وأشجار الفاكهة وأشجار الغابات والخضروات . والمحاصيل الزهرية. ومع ذلك، يجب مراقبة استخدام IBA بعناية لتجنب الإفراط في الاستخدام والضرر المحتمل للنبات أو البيئة.