Вікіпэдыя

Гідроксімэтылфурфуроль

хімічнае злучэньне


Гідроксімэтылфурфуроль (ГМФ) або 5-(гідроксімэтыл)фурфуроль — арганічнае злучэньне, утваранае дэгідратацыяй рэдукуючых цукроў[3][4]. Белае лёгкатопкае рэчыва, добра распушчальнае і ў вадзе, і ў арганічных растворніках. Малекула гідроксімэтылфурфуролю складаецца з фуранавага колца, якое мае ў складзе альдэгідную і алькагольную функцыянальныя групы.

Гідроксімэтылфурфуроль
Хімічная структура
Хімічная структура
Агульныя
Хімічная формула C₆H₆O₃[1]
Фізычныя характарыстыкі
Малярная маса 2,1E−25 кг[1]
Тэрмічныя характарыстыкі
Тэмпэратура плаўленьня 34 °C[2]
Клясыфікацыя
Рэгістрацыйны № CAS 67-47-0
PubChem 237332
№ Эўрапейскай супольнасьці 200-654-9
SMILES
 
InChI
 
RTECS LT7031100
ChEBI 412516
ChemSpider 207215
Гідроксімэтылфурфуроль у Вікісховішчы
Калі не пазначана іншае, усе зьвесткі прыведзеныя для стандартных умоваў (25 °C, 100 кПа).

ГМФ можа ўтварацца ў цукразьмяшчальнай ежы пры гатаваньні ці награваньні. Лічыцца, што ён служыць прычынай канцэрагенных захворваньняў, аднак дагэтуль генатаксічнасьць in vivo не даведзеная. ГМФ выкарыстоўваецца пераважна як харчовы дадатак і араматызатар[5][6].

Вытворчасьць і рэакцыі

рэдагаваць

Гідроксімэтылфурфуроль быў адкрыты ў 1875 року як прамежкавы этап ва ўтварэньні левулінавай кісьлі з цукру і серчанай кісьлі[7]. Дагэтуль такая рэакцыя ёсьць асноўным мэтадам вырабу ГМФ: 6-вугляродныя цукры (гексозы), напрыклад фруктоза, паддаецца полідэгідрацыі з кісьлевым каталізам[8][9]. Пры выкарыстаньні хлёравадароднай кісьлі замест ГМФ атрымліваецца 5-хлёрамэтылфурфуроль(d). Падобная рэакцыя адбываецца з 5-вугляроднымі цукрамі (пэнтозамі), якія ва ўзаемадзеяньні з разбаўленымі кісьлямі ўтвараюць фурфуроль.

 
Фруктапіраноза 1, фруктафураноза 2, дзьве прамежкавыя стадыі дэгідратацыі (не ізаляванай) 3, 4, урэшце гідроксімэтылфурфуроль 5

Клясычны падыход дае слабы вынік, паколькі ГМФ у разбаўленай кісьлі працягвае рэакцыю, утвараючы левулінавую кісьлю[3]. А паколькі цукар слаба распушчаецца ў якіх-небудзь вадкасьцях, акрамя вады, доўгі час не атрымлівалася распрацаваць высокапрадукцыйны працэс; так, фурфуроль у прамысловых маштабах выраблялі ўжо з 1920-х рокаў[10], аднак ГМФ камэрцыйна атрымліваць здолелі толькі праз 90 гадоў. Першая фабрыка была ўведзеная ў лад у 2013 року[11]. Цяпер існуюць розныя тэхналёгіі сынтэзу з выкарыстаньнем іённых вадкасьцяў[12][13], несупыннай вадка-вадкаснай экстракцыі, рэакцыйнай дыстыляцыі і цьвёрдакісьлевых каталізатараў, каб альбо пасьпець прыбраць ГМФ пасьля ўтварэньня, перш чым ён працягне далейшую рэакцыю, альбо каб прысьпешыць ягонае ўтварэньне і запаволіць далейшы расклад[14].

Аднак вытворныя з гідроксімэтылфурфуролю прадукты бываюць за яго карысьнейшымі[15]. Самым істотным зь іх ёсьць 2,5-фурандыкарбаксылевая кісьля, якая можа замяніць тэрафталевую кісьлю ў вытворчасьці поліэтэраў[16][17]. З ГМФ можна атрымаць 2,5-дымэтыльфуран (ДМФ) — вадкасьць, якая можа служыць патэнцыйным біяпалівам, бо мае большую энэргію спальваньня, чым біяэтаноль. Гідрагенізацыя ГМФ дае 2,5-біс(гідроксімэтыль)фуран.

Пашыранасьць у ежы

рэдагаваць

У сьвежых прадуктаў гідроксімэтылфурфуроль практычна адсутны, але ўтвараецца натуральным чынам у цукразьмяшчальнай ежы пры тэрмічнай апрацоўцы (сушцы, гатаваньні). Як і мноства іншых пахкіх і каляровых рэчываў, ГМФ утвараецца і ў рэакцыі Маяра, і пры карамэлізацыі. Працяглае захоўваньне прадуктаў і кіслае асяродзьдзе спрыяюць утварэньню ГМФ[18]. ГМФ — добра вядомы складнік выпечак. Пры смажаньні хлеба ягоная дзеля ўзрастае з 14,8 (5 хв.) да 2024,8 мг/км (60 хв.)[4].

 
Phallus indusiatus. Куктаўн (Кўінзлэнд, Аўстралія). Пладовае цела зьмяшчае гідроксімэтылфурфуроль

У малых колькасьцях ГМФ знаходзіцца ў мёдзе, садавінавых соках і ультрапастэрызаваным малацэ. У гэтых прадуктах, а таксама ў воцатах, джэмах, алькагольных прадуктах ды бісквітах ГМФ можа служыць індыкатарам залішняга пераграваньня. Прыкладам, сьвежы мёд зьмяшчае менш за 15 мг/кг — у залежнасьці ад значэньне pH, тэмпэратуры і тэрміну[19], а паводле стандарту Кодэксу алімэнтарыюсу мёд мусіць ня больш за 40 мг/кг гідроксімэтылфурфуролю, за выняткам трапічнага мёду, які можа ўтрымліваць яго да 80 мг/кг[20]. Пры гэтым у высокафруктозным кукурузным сыропе(d) (ВФКС) таксама выяўленая вялікая канцэнтрацыя ГМФ (каля 20 мг/кг), якая павялічваецца пры працяглым захоўваньні або награваньні[19]. Пчаляры, якія выкарыстоўваюць ВФКС для падсілкаваньня пчолаў пры недахопе нэктару, могуць атруціць пчолаў гідроксімэтылфурфуролем. Запаволіць утварэньне ГМФ у ВФКС дапамагае даданьне лугоў, напрыклад, карбанату натру ці калю[19].

У прыродзе сустракаюцца прадукты і з большым утрыманьнем ГМФ, напрыклад кава і сухафрукты. Розныя гатункі пражанай кавы зьмяшчаюць ад 300 да 2900 мг/кг рэчыва[21], сухафрукты — да 2200 мг/кг.

Крыніцы

рэдагаваць
  1. ^ а б в г д е ё ж 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL (анг.)
  2. ^ а б в Bradley J., Williams A. J., Andrew S.I.D. Lang Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset // Figshare — 2014. — doi:10.6084/M9.FIGSHARE.1031637.V2
  3. ^ а б Robert-Jan van Putten, Jan C. van der Waal, Ed de Jong, Carolus B. Rasrendra, Hero J. Heeres, Johannes G. de Vries Hydroxymethylfurfural, A Versatile Platform Chemical Made from Renewable Resources // Chemical Reviews. — 2013. — В. 3. — Т. 113. — С. 1499—1597. — ISSN 0009-2665. — DOI:10.1021/cr300182k
  4. ^ а б Andreia A. Rosatella, Svilen P. Simeonov, Raquel F. M. Frade, Carlos A. M. Afonso 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) as a building block platform: Biological properties, synthesis and synthetic applications // Green Chemistry. — 2011. — В. 4. — Т. 13. — С. 754. — ISSN 1463-9262. — DOI:10.1039/c0gc00401d
  5. ^ Commission Implementing Regulation (EU) No 872/2012 of 1 October 2012 adopting the list of flavouring substances provided for by Regulation (EC) No 2232/96 of the European Parliament and of the Council, introducing it in Annex I to Regulation (EC) No 1334/2008 of the European Parliament and of the Council and repealing Commission Regulation (EC) No 1565/2000 and Commission Decision 1999/217/EC Text with EEA relevance. — 32012R0872. — 2 кастрычніка 2012.
  6. ^ 5-(Hydroxymethyl)-2-furaldehyde pubchem.ncbi.nlm.nih.gov Праверана 2018-06-25 г.
  7. ^ A. Freiherrn V. Grote, B. Tollens Untersuchungen über Kohlenhydrate. I. Ueber die bei Einwirkung von Schwefelsäure auf Zucker entstehende Säure (Levulinsäure) // Justus Liebig's Annalen der Chemie. — 1875. — В. 1—2. — Т. 175. — С. 181—204. — ISSN 0075-4617. — DOI:10.1002/jlac.18751750113
  8. ^ Yuriy Román-Leshkov, Juben N. Chheda, James A. Dumesic Phase Modifiers Promote Efficient Production of Hydroxymethylfurfural from Fructose // Science. — 2006. — В. 5782. — Т. 312. — С. 1933—1937. — DOI:10.1126/science.1126337
  9. ^ Synthesis of 5-(Hydroxymethyl)furfural (HMF) // Organic Syntheses. — 2016. — Т. 93. — С. 29—36. — DOI:10.15227/orgsyn.093.0029
  10. ^ Harold J. Brownlee, Carl S. Miner Industrial Development of Furfural // Industrial & Engineering Chemistry. — 1948. — В. 2. — Т. 40. — С. 201—204. — ISSN 0019-7866. — DOI:10.1021/ie50458a005
  11. ^ AVA Biochem: commercialising renewable platform chemical 5-HMF // Green Processing and Synthesis. — 2014. — В. 3. — Т. 3. — ISSN 2191-9550. — DOI:10.1515/gps-2014-0029
  12. ^ Małgorzata E. Zakrzewska, Ewa Bogel-Łukasik, Rafał Bogel-Łukasik Ionic Liquid-Mediated Formation of 5-Hydroxymethylfurfural—A Promising Biomass-Derived Building Block // Chemical Reviews. — 2011. — В. 2. — Т. 111. — С. 397—417. — ISSN 0009-2665. — DOI:10.1021/cr100171a
  13. ^ Sanan Eminov, James D. E. T. Wilton-Ely, Jason P. Hallett Highly Selective and Near-Quantitative Conversion of Fructose to 5-Hydroxymethylfurfural Using Mildly Acidic Ionic Liquids // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. — 2 сакавіка 2014. — В. 4. — Т. 2. — С. 978—981. — DOI:10.1021/sc400553q
  14. ^ Siew Ping Teong, Guangshun Yi, Yugen Zhang Hydroxymethylfurfural production from bioresources: past, present and future // Green Chemistry. — 2014. — В. 4. — Т. 16. — С. 2015. — ISSN 1463-9262. — DOI:10.1039/c3gc42018c
  15. ^ Synthesis, chemistry and applications of 5-hydroxymethyl-furfural and its derivatives // Arkivoc. — 2001. — Т. 1. — С. 17—54. — ISSN 1424-6376. — DOI:10.3998/ark.5550190.0002.102
  16. ^ Andreia F. Sousa, Carla Vilela, Ana C. Fonseca, Marina Matos, Carmen S. R. Freire, Gert-Jan M. Gruter, Jorge F. J. Coelho, Armando J. D. Silvestre Biobased polyesters and other polymers from 2,5-furandicarboxylic acid: a tribute to furan excellency // Polym. Chem.. — 2015. — В. 33. — Т. 6. — С. 5961—5983. — ISSN 1759-9954. — DOI:10.1039/C5PY00686D
  17. ^ Daihui Zhang, Marie-Josée Dumont Advances in polymer precursors and bio-based polymers synthesized from 5-hydroxymethylfurfural // Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. — 1 траўня 2017. — В. 9. — Т. 55. — С. 1478—1492. — DOI:10.1002/pola.28527
  18. ^ G. Arribas-Lorenzo, FJ. Morales Estimation of dietary intake of 5-hydroxymethylfurfural and related substances from coffee to Spanish population // Food and Chemical Toxicology. — 2010. — В. 2. — Т. 48. — С. 644—649. — DOI:10.1016/j.fct.2009.11.046
  19. ^ а б в AI. Ruiz-Matute, M. Weiss, D. Sammataro, J. Finely, ML. Sanz Carbohydrate composition of high-fructose corn syrups (HFCS) used for bee feeding: effect on honey composition // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2010. — В. 12. — Т. 58. — С. 7317—7322. — DOI:10.1021/jf100758x
  20. ^ UM. Shapla, M. Solayman, N. Alam, MI. Khalil, SH. Gan 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) levels in honey and other food products: effects on bees and human health // Chem Cent J. — 2018. — В. 1. — Т. 12. — С. 35. — DOI:10.1186/s13065-018-0408-3
  21. ^ M. Murkovic, N. Pichler Analysis of 5-hydroxymethylfurfual in coffee, dried fruits and urine // Molecular Nutrition & Food Research. — 2006. — В. 9. — Т. 50. — С. 842—846. — DOI:10.1002/mnfr.200500262
Атрымана з «https://be-tarask.wikipedia.org/w/index.php?title=Гідроксімэтылфурфуроль&oldid=2457797»