Acido fumarico

Acido fumarico
	formula di struttura
	modello ad asta e sfera
Nome IUPAC
	acido E-butendioico
Nomi alternativi
	acido trans-butendioico acido trans-1,4-butendioico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C4H4O4
Massa molecolare (u)	116,07
Numero CAS	110-17-8
Numero EINECS	203-743-0
Codice ATC	D05AX01
PubChem	444972 e 21883788
DrugBank	DBDB01677
SMILES	C(=CC(=O)O)C(=O)O
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,635 g/cm3 (20 °C)
Costante di dissociazione acida (pKa) a 291 K	pKa1 = 3.03, pKa2 = 4.44
Solubilità in acqua	6,3g/l a 20 °C
Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua	0,46
Temperatura di fusione	287 °C (560 K)
Temperatura di ebollizione	290 °C (563 K)
Proprietà termochimiche
ΔcombH0 (kJ·mol−1)	2.760 cal/g
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	273 °C (vaso aperto: 546 K)
Temperatura di autoignizione	740°C
Simboli di rischio chimico
	attenzione
Frasi H	H319
Consigli P	P264+P265 - P280 - P305+P351+P338 - P337+P317
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L'acido fumarico, acido trans-butendioico o acido paramaleico, è un composto chimico di formula $C_{4} H_{4} O_{4}$ che in condizioni normali si presenta come un solido cristallino incolore, inodore, dal sapore fortemente acido.

Storia

Il composto fu ottenuto per la prima volta da Lassaigne mediante distillazione dell'acido malico ed analizzato da Pelouge.

Caratteristiche strutturali e fisiche

Si tratta di un acido carbossilico, un acido butendioico in cui il doppio legame C=C presenta geometria E e l'isomero dell'acido maleico. Le due sostanze sono isomeri stabili e distinti, dato che la rotazione attorno ad un doppio legame carbonio-carbonio è impedita, poiché la transizione tra gli isomeri cis (Z) e trans (E) possiede una notevole energia di attivazione.

Il composto è combustibile, anche se è difficile innescarlo. In caso di incendio si possono sviluppare fumi irritanti di anidride maleica. Fonde difficilmente e sublima intorno ai 200°C formando anidride maleica e acqua.

Il composto risulta:

insolubile in cloroformio e benzene;
praticamente insolubile in olio d'oliva, tetracloruro di carbonio, xilene, canfora fusa e ammoniacaliquida;
moderatamente solubile in acqua fredda, etere etilico e acetone;
facilmente solubile in eteri e alcol;
solubile in etanolo e acido solforico concentrato;
molto solubile in acido nitrico bollente.


Caratteristiche strutturali
N. di atomi pesanti	8
N. di donatori di legami a idrogeno	2
N. di accettori di legami a idrogeno	4
N. di legami ruotabili	2
N. di legami stereogenici	1
Massa monoisotopica	116,01095860 Da
Superficie polare	74,6 Å²
Sezione d'urto	133,58 Å² [M+Na]+
Caratteristiche fisiche
Gravità specifica	1,635 a 20°C
Pressione di vapore	1.,54·10^-4 mm Hg a 25 °C

Abbondanza e disponibilità

È naturalmente presente in molte piante, nella C. islandica, nella F. officinalis e in alcuni funghi.

Sintesi del composto

L'acido fumarico è stato sintetizzato per la prima volta a partire dall'acido succinico. Si può ottenere:

dall'ossidazione del furfurale, ottenibile dalla trasformazione del mais, utilizzando un clorato in presenza di un catalizzatore a base di vanadio.
per distillazione secca dell'acido malico;
dall'etere cloroeteniltricarbonico per azione di cianuro di potassio e carbonato di potassio.

Attualmente, la sintesi industriale dell'acido fumarico è principalmente basata sull'isomerizzazione catalitica dell'acido maleico in soluzioni acquose a pH basso. Quest'ultimo è accessibile in grandi volumi come prodotto di idrolisi dell'anidride maleica, prodotta mediante ossidazione catalitica del benzene o del butano.

Reattività e caratteristiche chimiche

Il composto reagisce:

con basi alcaline o metalliche a formare i corrispondenti fumarati;
con acido bromidrico fumante a 100°C a formare acido monobromosuccinico;
direttamente con il bromo (Br₂) a formare l'acido dibromosuccinico;
con bisolfiti alcalini a formare acido succinilsolfonico;
con permanganato di potassio a formare acido racemico;
con zinco metallico in acqua a dare succinato di zinco.

Composti

MEFAE
DMFAE
etere fumarico
acido dimetilfumarico
fumarati

Biochimica

L’acido fumarico è stabile, sebbene sia soggetto a degradazione da parte di microrganismi sia aerobici che anaerobici. Il fumarato, la sua forma anionica, è un intermedio nel ciclo dell'acido citrico utilizzato dalle cellule per produrre energia sotto forma di adenosin trifosfato (ATP) da alimenti. Esso è formato dall'ossidazione da parte della succinato deidrogenasi del succinato. Il fumarato viene quindi convertito dalla fumarasi a malato. La pelle umana produce naturalmente acido fumarico quando esposta alla luce solare. Livelli cronicamente elevati di acido fumarico sono associati ad almeno tre errori congeniti del metabolismo, tra cui: deficit del complesso 2-chetoglutarato deidrogenasi, deficit di fumarasi e deficit di piruvato carbossilasi.

Farmacologia e tossicologia

Effetti del composto e usi clinici

Due esteri lipofili dell'acido fumarico (MEFAE e DMFAE) si sono dimostrati efficaci nel trattamento della psoriasi volgare e vengono utilizzati associati in capsule gastroresistenti.

Controindicazioni ed effetti collaterali

L’acido fumarico è generalmente considerato una sostanza relativamente non tossica e non irritante. Tuttavia, sono stati segnalati casi di insufficienza renale acuta e altre reazioni avverse in seguito all’uso terapeutico topico e sistemico dell’acido fumarico e dei suoi derivati nel trattamento della psoriasi o di altri disturbi cutanei. Altri effetti collaterali della terapia orale includono alterazioni della funzionalità epatica, disturbi gastrointestinali e vampate di calore.

Tossicologia

L’inalazione della polvere può causare irritazioni alle vie respiratorie. Il composto non è tossico se ingerito. Il contatto prolungato con occhi o pelle può provocare irritazioni.

Applicazioni

Industria alimentare

È utilizzato come stabilizzante di diversi prodotti e come regolatore di acidità in prodotti alimentari dal 1946, generalmente in sostituzione dell'acido tartarico e a volte, dell'acido citrico. È denotato con la sigla E297. Viene utilizzato nella preparazione dei vini poiché ha un effetto negativo sulla fermentazione malolattica. A dosaggi compresi tra 300 e 600 mg/l ha un'azione battericida che inibisce i batteri lattici.

Altri usi

L'acido fumarico è utilizzato nella fabbricazione di resine poliesteree e polialcoli e come mordente per i coloranti. Fin dai primi anni del XXI secolo è stato utilizzato per sintetizzare una delle prime strutture metallo-organiche che presentano applicazioni commerciali grazie alle sue notevoli proprietà meccaniche e di adsorbimento, in combinazione con una bassa tossicità rispetto ad altri MOFs ben studiati. Viene inoltre utilizzato nei prodotti cosmetici.

Note

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1 2 Nuova enciclopedia popolare, ovvero Dizionario generale di scienze, lettere, arti, storia, geografia, ecc. ecc. opera compilata sulle migliori in tal genere, inglesi, tedesche e francesi coll'assistenza e col consiglio di scienziati e letterati italiani: 5, Pomba, 1845. URL consultato il 26 ottobre 2025.
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↑ The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 14th ed. Edited by Maryadele J. O'Neil (Editor), Patricia E. Heckelman (Senior Associate Editor), Cherie B. Koch (Associate Editor), and Kristin J. Roman (Assistant Editor). Merck and Co., Inc.: Whitehouse Station, NJ. 2006. 2564 pp. $125.00. ISBN 0-911910-00-X., in Journal of the American Chemical Society, vol. 129, n. 7, 6 gennaio 2007, pp. 2197–2197, DOI:10.1021/ja069838y. URL consultato il 26 ottobre 2025.
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1 2 Franco Anglana, Trattato di patologia vulvare. Con competenze ginecologiche, dermatologiche e psicologiche, SEE Editrice Firenze, 2003, ISBN 978-88-8465-092-4. URL consultato il 26 ottobre 2025.
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Voci correlate

Altri progetti

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Collegamenti esterni

(EN) fumaric acid / fumarate, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

Controllo di autorità	GND (DE) 4155633-1

Portale Chimica

Portale Cucina

[1] ttps://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2008/1272/oj

[:0-2] 1 2 Nuova enciclopedia popolare, ovvero Dizionario generale di scienze, lettere, arti, storia, geografia, ecc. ecc. opera compilata sulle migliori in tal genere, inglesi, tedesche e francesi coll'assistenza e col consiglio di scienziati e letterati italiani: 5, Pomba, 1845. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[:1-3] 1 2 3 4 5 FUMARIC ACID | CAMEO Chemicals | NOAA, su cameochemicals.noaa.gov. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[4] Hawley's Condensed Chemical Dictionary, 15th ed By Richard J. Lewis, Sr. John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ. 2007. x + 1380 pp. $150.00. ISBN 978-0-471-76865-4., in Journal of the American Chemical Society, vol. 129, n. 16, 20 marzo 2007, pp. 5296–5296, DOI:10.1021/ja0769144. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[:2-5] 1 2 3 4 5 6 7 8 Victor von Richter, La chimica delle combinazioni del carbonio o chimica organica, Loescher, 1895. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[6] ChEBI, su www.ebi.ac.uk. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[7] CRC Handbook of Chemistry and Physics, 88th ed Editor-in-Chief: David R. Lide (National Institute of Standards and Technology) CRC Press/Taylor & Francis Group: Boca Raton, FL. 2007. 2640 pp. $139.95. ISBN 0-8493-0488-1., in Journal of the American Chemical Society, vol. 130, n. 1, 21 novembre 2007, pp. 382–382, DOI:10.1021/ja077011d. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[8] The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 14th ed. Edited by Maryadele J. O'Neil (Editor), Patricia E. Heckelman (Senior Associate Editor), Cherie B. Koch (Associate Editor), and Kristin J. Roman (Assistant Editor). Merck and Co., Inc.: Whitehouse Station, NJ. 2006. 2564 pp. $125.00. ISBN 0-911910-00-X., in Journal of the American Chemical Society, vol. 129, n. 7, 6 gennaio 2007, pp. 2197–2197, DOI:10.1021/ja069838y. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[9] (EN) PubChem, Fumaric Acid, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[10] (EN) Xueyun Zheng, Noor A. Aly e Yuxuan Zhou, A structural examination and collision cross section database for over 500 metabolites and xenobiotics using drift tube ion mobility spectrometry, in Chemical Science, vol. 8, n. 11, 23 ottobre 2017, pp. 7724–7736, DOI:10.1039/C7SC03464D. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[11] Carl L. Yaws e Marco A. Satyro, Vapor Pressure – Organic Compounds, Elsevier, 2015, pp. 1–314, ISBN 978-0-12-802999-2. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[12] (EN) J. Volhard, Darstellung von Maleïnsäureanhydrid, in Justus Liebigs Annalen der Chemie, vol. 268, n. 1-2, 1º gennaio 1892, pp. 255-256, DOI:10.1002/jlac.18922680108/abstract. URL consultato il 30 giugno 2016.

[13] Milas, N. A. "Fumaric Acid" Organic Synthesis 1943, Collective Volume 2, page 302. Online version (PDF).

[14] British Patent No. 775,912, publicated on the May 29, 1957, by Monsanto Chemical Company.

[:3-15] 1 2 Franco Anglana, Trattato di patologia vulvare. Con competenze ginecologiche, dermatologiche e psicologiche, SEE Editrice Firenze, 2003, ISBN 978-88-8465-092-4. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[:4-16] 1 2 Linda A. Felton, A Review of: “Handbook of Pharmaceutical Excipients, 5th edition”, in Drug Development and Industrial Pharmacy, vol. 32, n. 8, 2006-01, pp. 1003–1003, DOI:10.1080/03639040600599897. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[17] Active Ingredients Used in Cosmetics: Safety Survey, Council of Europe. Committee of Experts on Cosmetic Products

[18] T3DB: Fumaric acid, su www.t3db.ca. URL consultato il 26 ottobre 2025 (archiviato il 26 febbraio 2025).

[19] Current EU approved additives and their E Numbers, su food.gov.uk.

[20] Guido Fatucchi, Enologia teorica e pratica - Volume I: Tecniche moderne di vinificazione e preparazione del vino al consumo. Parte Prima: L’uva - La cantina - Le vinificazioni, Dario Flaccovio Editore, 14 giugno 2024, ISBN 978-88-579-1686-6. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[21] (EN) Fouad Sabry, Polimerizzazione interfacciale: Tecniche avanzate per nanostrutture su misura nei sistemi di somministrazione di farmaci, Un Miliardo Di Ben Informato [Italian], 11 marzo 2025. URL consultato il 26 ottobre 2025.

[22] (EN) Pascal G. Yot, Louis Vanduyfhuys e Elsa Alvarez, Mechanical energy storage performance of an aluminum fumarate metal–organic framework, in Chem. Sci., vol. 7, n. 1, 17 dicembre 2015, pp. 446-450, DOI:10.1039/c5sc02794b. URL consultato il 30 giugno 2016.

[23] CIR Portal Ingredient Status Report · Starter Portal, su cir-reports.cir-safety.org. URL consultato il 26 ottobre 2025.