Hydroksymetylofurfural | |
Identyfikacja | |
---|---|
Nazwa IUPAC | 5- (hydroksymetylo) -2-furaldehyd |
N O CAS | |
N O ECHA | 100,000,595 |
N O WE | 200-654-9 |
N O RTECS | LT7031100 |
PubChem | 237332 |
UŚMIECHY |
c1cc (oc1CO) C = O , |
InChI |
InChI: InChI = 1 / C6H6O3 / c7-3-5-1-2-6 (4-8) 9-5 / h1-3,8H, 4H2 InChIKey: NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYAB Std. InChI: InChI = 1S / C6H6O3 / c7-3-5-1-2-6 (4-8) 9-5 / h1-3,8H, 4H2 Std. InChIKey: NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N |
Wygląd | żółte ciało stałe |
Właściwości chemiczne | |
Brute formula |
C 6 H 6 O 3 [Izomery] |
Masa cząsteczkowa | 126,11 ± 0,0061 g / mol C 57,14%, H 4,8%, O 38,06%, |
Właściwości fizyczne | |
T ° fuzja | Od 28 do 34 ° C |
* Temperatura wrzenia | Od 114 do 116 ° C |
Masa objętościowa | 1,243 g · cm -3 |
Temperatura zapłonu | 79 ° C |
Właściwości optyczne | |
Współczynnik załamania światła | 1,562 |
Środki ostrożności | |
SGH | |
H315, H319, H335, P261, P305 + P351 + P338,
H315 : Działa drażniąco na skórę H319 : Działa drażniąco na oczy H335 : Może podrażniać układ oddechowy P261 : Unikać wdychania pyłu / dymu / gazu / mgły / par / rozpylonej cieczy. P305 + P351 + P338 : W przypadku dostania się do oczu: Ostrożnie płukać wodą przez kilka minut. Zdejmij soczewki kontaktowe, jeśli ofiara je nosi i można je łatwo zdjąć. Kontynuuj płukanie. |
|
Ekotoksykologia | |
DL 50 | 2500 mg · kg -1 (szczur, doustnie ) |
LogP | -0,090 |
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej. | |
Hydroksymetylofurfuralu (HMF), znany również jako 5- (hydroksymetylo) furfuralu jest związek organiczny pochodzący z dehydratacji niektórych cukrów . Cząsteczka HMF składa się z pierścienia furanowego pełniącego funkcję aldehydową i alkoholową . Występuje jako żółte ciało stałe o niskiej temperaturze topnienia, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie. HMF został zidentyfikowany w wielu produktach spożywczych po obróbce termicznej, takich jak mleko , soki owocowe , napoje spirytusowe , miód itp. Ostatnie badania wykazały nawet, że HMF został wykryty w dymie papierosowym . HMF, który można otrzymać z celulozy bez fermentacji , jest możliwym surowcem neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla do produkcji paliw i chemikaliów.
Hydroksymetylofurfural został po raz pierwszy zbadany przez francuskiego chemika Louisa-Camille Maillarda w 1912 roku w ramach badania nieenzymatycznych reakcji glukozy .
Dopiero niedawno amerykański chemik Conrad Zhang z Institute for Interfacial Catalysis ( Richland , Washington ) przedstawił w czasopiśmie Science metodę wytwarzania HMF z glukozy, podczas gdy do tej pory był on syntetyzowany głównie z pochodnych ropy naftowej.
Hydroksymetylofurfural jest praktycznie nieobecny w świeżej żywności, ale jest naturalnie wytwarzany w żywności zawierającej cukry w procesach obejmujących narażenie na ciepło, takich jak suszenie lub gotowanie. Podobnie jak wiele związków odpowiedzialnych za smak i kolor żywności, powstaje w wyniku reakcji Maillarda, a także podczas karmelizacji . W tych produktach jest również powoli wytwarzany podczas przechowywania; kwaśne warunki sprzyjają jego produkcji.
HMF może być obecny w niewielkich ilościach w miodzie , sokach owocowych i mleku UHT . W tych produktach spożywczych, takich jak ocet , dżemy , napoje alkoholowe lub ciastka , HMF może być stosowany jako wskaźnik nadmiernej obróbki cieplnej. Na przykład świeży miód ma bardzo małe ilości HMF, mniej niż 15 mg · kg -1 , w zależności od pH, temperatury i wieku, a Codex Alimentarius wymaga, aby sprzedawany miód miał wskaźnik HMF mniejszy niż 40 mg · kg -1 aby zapewnić, że nie jest podgrzewany podczas przetwarzania, 80 mg · kg -1 w przypadku deklarowanego pochodzenia miodu z krajów lub regionów, w których panują temperatury w środowisku tropikalnym.
Wyższe ilości HMF są naturalnie obecne w kawie i suszonych owocach . Większość kaw palonych zawiera od 300 do 2900 mg · kg -1 HMF. W śliwki suszone może zawierać aż do 2200 mg · kg -1 HMF. Niektóre ciemne piwa mogą zawierać 13,3 mg · kg -1 , a chleb i ciasta między 4,1 a 151 mg · kg -1 .
HMF może tworzyć się w wysokim syropie fruktozowo- kukurydzianym (HFCS) na poziomie 20 mg · kg -1, które zostały zarejestrowane, i mogą one wzrosnąć podczas przechowywania lub podczas podgrzewania syropu. Jest to problem dla pszczelarzy, którzy mogą używać SGHF jako źródła cukru, gdy źródła nektaru są niewystarczające do karmienia pszczół , ponieważ HMF jest dla nich toksyczny. Dodanie zasad, takich jak potaż lub soda, do syropu kukurydzianego w celu zneutralizowania pomaga spowolnić tworzenie się HMF.
Dzienne spożycie HMF różni się ogromnie w zależności od spożycia żywności przez osobę. W diecie zachodniej szacuje się, że wynosi od 5 do 10 mg dziennie, w przeliczeniu na pożywienie.
W przeszłości HMF był używany jako przyprawa do żywności, ale praktyka ta została zawieszona w Europie. HMF wykryto również w dymie papierosowym .
Ważnym metabolitem HMF u ludzi jest kwas 5-hydroksymetylo-2-furoinowy (HMFA), który jest wydalany z moczem. HMF może być również metabolizowany do 5-sulfoksymetylofurfuralu (SMF), który jest bardzo reaktywny i może tworzyć addukty z DNA lub białkami. Testy in vitro i badania na szczurach wskazują na potencjalną toksyczność i rakotwórczość HMF, ale u ludzi nie wykazano jeszcze korelacji między spożyciem HMF a chorobą.
Hydroksymetylofurfural jest związkiem podobnym do furoaldehydu i podobnie jak on jest produktem ubocznym rozkładu cukrów . To wynika w szczególności z odwodnienia z fruktozą . Podczas produkcji fruktozę poddaje się działaniu kwasów, a następnie ekstrahuje ciecz-ciecz rozpuszczalnikami organicznymi, takimi jak keton metylowo-izobutylowy . Konwersję sprzyja obecność różnych dodatków, takich jak DMSO , butan-2-ol i poliwinylopirolidon, które minimalizują tworzenie się produktów ubocznych . W zoptymalizowanym systemie, w przypadku fruktozy (ale nie w przypadku surowej biomasy) stopień konwersji wynosi 77%, z połową HMF, który można ekstrahować w fazie organicznej. Ciecze jonowe mogą również ułatwiać konwersję fruktozy do HMF.
Powyższy obrazek przedstawia szereg reakcji chemicznych umożliwiających konwersję fruktozy do HMF:
Możliwe jest również katalizowanie reakcji chlorkiem chromu , co prowadzi do stopnia konwersji powyżej 90% w przypadku fruktozy i ponad 70% w przypadku glukozy, przy czym chlorek chromu również katalizuje konwersję glukozy do fruktozy.
Podobnie celulozę przekształcono bezpośrednio w HMF (wydajność 55% przy czystości 96%).
Hydroksymetylofurfural można przekształcić w 2,5-dimetylofuran (DMF), agropaliwo, które może mieć „o 40% większą efektywność energetyczną niż bioetanol ” . W wyniku utleniania HMF powstaje kwas 2,5-furanokarboksylowy , który może zastąpić kwas tereftalowy stosowany do produkcji poliestrów .
Badania wykazały, że 5-hydroksymetylo-2-furfural (5HMF) reaguje specyficznie z hemoglobiną S (HbS), która powoduje niedokrwistość sierpowatą . Wstępne badania in vivo na myszach transgenicznych dotkniętych chorobą wykazały, że doustne podawanie 5HMF hamuje tworzenie się krwinek sierpowatych we krwi.