丙二酸141-82-2

丙二酸（Malonic Acid）

化学名称：丙二酸（又称缩苹果酸）
英文名：Malonic Acid / Propanedioic Acid
化学式：C₃H₄O₄
结构式：HOOC−CH₂−COOH
CAS号：141-82-2

1. 基本性质

（1）物理性质

• 外观：白色结晶或粉末，无臭，有酸味。

• 熔点：135-137°C（分解，脱羧生成乙酸和CO₂）。

• 溶解性：

• 易溶于水、乙醇、丙酮。

• 微溶于乙醚、苯。

（2）化学性质

• 酸性：二元羧酸（pKa₁=2.83，pKa₂=5.69），酸性强于乙酸。

• 脱羧反应：加热至140°C以上分解为乙酸和二氧化碳：

  $${\text{HOOC-CH}}_2\text{-COOH}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\text{CH}}_3\text{COOH}+{\text{CO}}_2$$

• 酯化反应：与醇类反应生成丙二酸二酯（如丙二酸二乙酯，有机合成重要中间体）。

• 取代反应：亚甲基（−CH₂−）氢活泼，可发生卤代、烷基化等反应（如合成巴比妥酸）。

2. 主要应用

（1）有机合成

• 丙二酸二乙酯：用于合成巴比妥类药物（镇静剂）、维生素B₁、荧光增白剂等。

• Knoevenagel缩合：与醛/酮缩合制备α,β-不饱和羧酸（如肉桂酸）。

（2）工业领域

• 电镀添加剂：调节镀液pH，提高金属沉积均匀性。

• 聚合物改性：作为交联剂或单体参与聚合（如聚酯树脂）。

（3）生物化学

• 代谢研究：竞争性抑制琥珀酸脱氢酶（三羧酸循环），用于研究细胞呼吸作用。

3. 合成方法

（1）工业制法

• 氯乙酸法：氯乙酸与氰化钠反应生成氰乙酸，再水解得丙二酸：

  $${\text{ClCH}}_2\text{COOH}\stackrel{\text{NaCN}}{\to }{\text{NC-CH}}_2\text{COOH}\stackrel{{\text{H}}_2{\text{O/H}}^{+}}{\to }{\text{HOOC-CH}}_2\text{COOH}$$

• 氧化法：丙二醛或丙炔酸氧化制得。

（2）实验室制备

• 水解丙二酸二乙酯：

  $${\text{CH}}_2(\text{COOEt}{)}_2\stackrel{{\text{NaOH, H}}_2\text{O}}{\to }{\text{CH}}_2(\text{COONa}{)}_2\stackrel{{\text{H}}^{+}}{\to }{\text{CH}}_2(\text{COOH}{)}_2$$