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Ácido tartárico

El ácido tartárico es un ácido orgánico blanco y cristalino que se encuentra de forma natural en muchas frutas, sobre todo en las uvas , pero también en los tamarindos , los plátanos , los aguacates y los cítricos . [1] Su sal , el bitartrato de potasio , comúnmente conocido como crémor tártaro, se desarrolla de forma natural en el proceso de fermentación . El bitartrato de potasio se mezcla habitualmente con bicarbonato de sodio y se vende como polvo de hornear que se utiliza como agente leudante en la preparación de alimentos. El ácido en sí se añade a los alimentos como antioxidante E334 y para impartir su sabor ácido distintivo. El ácido tartárico de origen natural es una materia prima útil en la síntesis química orgánica . El ácido tartárico, un ácido alfa-hidroxicarboxílico , tiene características ácidas dipróticas y aldáricas y es un derivado dihidroxilado del ácido succínico .

Historia

Los productores de vino conocen el ácido tartárico desde hace siglos, pero el proceso químico para su extracción fue desarrollado en 1769 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele . [4]

El ácido tartárico jugó un papel importante en el descubrimiento de la quiralidad química . Esta propiedad del ácido tartárico fue observada por primera vez en 1832 por Jean Baptiste Biot , quien observó su capacidad para rotar la luz polarizada . [5] [6] Louis Pasteur continuó esta investigación en 1847 investigando las formas de los cristales de tartrato de sodio y amonio , que descubrió que eran quirales. Al clasificar manualmente los cristales de diferentes formas, Pasteur fue el primero en producir una muestra pura de ácido levotartárico. [7] [8] [9] [10] [11]

Estereoquímica

Cristales de ácido tartárico dibujados como si se vieran a través de un microscopio óptico.

La forma natural del ácido es el ácido dextrotartárico o ácido L -(+)-tartárico (nombre obsoleto ácido d -tartárico). Debido a que está disponible de forma natural, es más barato que su enantiómero y el isómero meso . Los prefijos dextro y levo son términos arcaicos. [12] Los libros de texto modernos se refieren a la forma natural como ácido (2 R ,3 R )-tartárico ( ácido L -(+)-tartárico) , y a su enantiómero como ácido (2 S ,3 S )-tartárico ( ácido D -(-)-tartárico) . El diastereómero meso se conoce como ácido (2 R ,3 S )-tartárico o ácido (2 S ,3 R )-tartárico.

El ácido tartárico en la solución de Fehling se une a los iones de cobre (II), evitando la formación de sales de hidróxido insolubles.

Producción

yo-(+)-Ácido tartárico

El isómero L -(+)-tartárico del ácido tartárico es el que se produce industrialmente en mayores cantidades. Se obtiene a partir de las lías , un subproducto sólido de las fermentaciones. Los primeros subproductos consisten principalmente en bitartrato de potasio (KHC 4 H 4 O 6 ). Esta sal de potasio se convierte en tartrato de calcio (CaC 4 H 4 O 6 ) tras el tratamiento con hidróxido de calcio "lechada de cal" (Ca(OH) 2 ): [20]

En la práctica, se obtienen mayores rendimientos de tartrato de calcio con la adición de sulfato de calcio . A continuación, el tartrato de calcio se convierte en ácido tartárico tratando la sal con ácido sulfúrico acuoso:

Ácido tartárico racémico

El ácido tartárico racémico se puede preparar en una reacción de varios pasos a partir del ácido maleico . En el primer paso, el ácido maleico se epoxida con peróxido de hidrógeno utilizando tungstato de potasio como catalizador. [20]

HO 2 CC 2 H 2 CO 2 H + H 2 O 2 → OC 2 H 2 (CO 2 H) 2

En el siguiente paso, se hidroliza el epóxido.

OC 2 H 2 (CO 2 H) 2 + H 2 O → (HOCH) 2 (CO 2 H) 2

meso-Ácido tartárico

Se forma una mezcla de ácido racémico y ácido meso -tartárico cuando el ácido dextro -tartárico se calienta en agua a 165 °C durante aproximadamente 2 días. El ácido meso -tartárico también se puede preparar a partir de ácido dibromosuccínico usando hidróxido de plata: [21]

HO 2 CCHBrCHBrCO 2 H + 2 AgOH → HO 2 CCH(OH)CH(OH)CO 2 H + 2 AgBr

El ácido meso -tartárico se puede separar del ácido racémico residual por cristalización, siendo el racemato menos soluble.

Reactividad

El ácido L-(+)-tartárico puede participar en varias reacciones. Como se muestra en el esquema de reacción a continuación, el ácido dihidroximaleico se produce mediante el tratamiento del ácido L-(+)-tartárico con peróxido de hidrógeno en presencia de una sal ferrosa .

HO 2 CCH(OH)CH(OH)CO 2 H + H 2 O 2 → HO 2 CC(OH)C(OH)CO 2 H + 2 H 2 O

El ácido dihidroximaleico puede luego oxidarse a ácido tartrónico con ácido nítrico. [22]

Derivados

Tártaro emético
Ácido tartárico producido comercialmente

Los derivados importantes del ácido tartárico incluyen:

El ácido tartárico es una toxina muscular que actúa inhibiendo la producción de ácido málico y, en dosis altas, provoca parálisis y muerte. [26] La dosis letal media ( DL50 ) es de unos 7,5 gramos/kg para un ser humano, 5,3 gramos/kg para los conejos y 4,4 gramos/kg para los ratones. [27] Dada esta cifra, se necesitarían más de 500 g (18 oz) para matar a una persona que pesa 70 kg (150 lb) con un 50 % de probabilidad, por lo que puede incluirse de forma segura en muchos alimentos, especialmente en los dulces de sabor ácido . Como aditivo alimentario , el ácido tartárico se utiliza como antioxidante con número E E334 ; los tartratos son otros aditivos que actúan como antioxidantes o emulsionantes .

Cuando se añade crémor tártaro al agua se obtiene una suspensión que sirve para limpiar muy bien las monedas de cobre , ya que la solución de tartrato puede disolver la capa de óxido de cobre (II) presente en la superficie de la moneda. El complejo de cobre (II)-tartrato resultante es fácilmente soluble en agua.

Ácido tartárico en el vino

El bitartrato de potasio no purificado puede adquirir el color del jugo de uva del que se separó.

El ácido tartárico puede ser reconocido de manera más inmediata por los bebedores de vino como la fuente de los "diamantes del vino", los pequeños cristales de bitartrato de potasio que a veces se forman espontáneamente en el corcho o el fondo de la botella. Estos "tartratos" son inofensivos, a pesar de que a veces se confunden con vidrio roto, y se evitan en muchos vinos mediante la estabilización en frío (que no siempre es la opción preferida, ya que puede cambiar el perfil del vino). Los tartratos que quedan en el interior de los barriles de envejecimiento fueron en algún momento una importante fuente industrial de bitartrato de potasio.

El ácido tartárico desempeña un papel importante a nivel químico, ya que reduce el pH del "mosto" en fermentación a un nivel en el que muchas bacterias no deseadas que provocan la descomposición no pueden vivir, y actúa como conservante después de la fermentación . En boca, el ácido tartárico aporta parte de la acidez del vino, aunque los ácidos cítrico y málico también desempeñan un papel.

Ácido tartárico en frutas

Las uvas y los tamarindos tienen los niveles más altos de concentración de ácido tartárico. Otras frutas con ácido tartárico son los plátanos , los aguacates , las tunas , las manzanas , las cerezas , las papayas , los melocotones , las peras , las piñas , las fresas , los mangos y los cítricos . [1] [28]

Se han encontrado trazas de ácido tartárico en los arándanos y otras bayas . [29]

El ácido tartárico también está presente en las hojas y vainas de las plantas de Pelargonium y las habas .

Aplicaciones

El ácido tartárico y sus derivados tienen una gran cantidad de usos en el campo de los productos farmacéuticos. Por ejemplo, se ha utilizado en la producción de sales efervescentes, en combinación con ácido cítrico, para mejorar el sabor de los medicamentos orales. [22] El derivado de antimonio potásico del ácido conocido como emético tártaro se incluye, en pequeñas dosis, en el jarabe para la tos como expectorante .

El ácido tartárico también tiene varias aplicaciones industriales. Se ha observado que el ácido forma quelatos de iones metálicos como el calcio y el magnesio. Por lo tanto, el ácido se ha utilizado en las industrias agrícola y metalúrgica como agente quelante para complejar micronutrientes en fertilizantes del suelo y para limpiar superficies metálicas compuestas de aluminio, cobre, hierro y aleaciones de estos metales, respectivamente. [20]

Toxicidad en caninos

Si bien el ácido tartárico es bien tolerado por los humanos y los animales de laboratorio, una carta de abril de 2021 al editor de JAVMA planteó la hipótesis de que el ácido tartárico en las uvas podría ser la causa de la toxicidad de las uvas y las pasas en los perros . [30]

En los perros, el ácido tartárico del tamarindo provoca lesión renal aguda , que a menudo puede ser mortal. [31]

Referencias

  1. ^ abc Ácido tartárico – Resumen del compuesto, PubChem .
  2. ^ Dawson, RMC et al., Datos para la investigación bioquímica , Oxford, Clarendon Press, 1959.
  3. ^ GHS: Registro en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de Seguridad y Salud en el Trabajo
  4. ^ Retzius, Anders Jahan (1770) "Försök med vinsten och dess syra" (Experimentos con crémor tártaro y su ácido), Kungliga Vetenskapsakademiens Handlingar (Actas de la Real Academia de Ciencias), 31  : 207–213. De la pág. 209: "§. 6. Dessa försök omtalte jag för Hr. Carl Wilhelm Scheele (en snabb och lårgirug Pharmaciæ Studiosus) … " (§. 6. Menciono estos experimentos en nombre del Sr. Carl Wilhelm Scheele (un estudiante rápido y estudioso de farmacología)… )
  5. ^ Biot (1835) "Mémoire sur la polarization circulaire et sur ses apps à la chimie organique" (Memoria sobre la polarización circular y sus aplicaciones a la química orgánica), Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut , segunda serie, 13  : 39–175. En la Tabla G siguiente se muestra que el ácido tartárico ( acide tartarique cristallisé ) hace girar la luz polarizada en el plano. 168. (Nota: este artículo fue leído en la Real Academia de Ciencias de Francia el 5 de noviembre de 1832.)
  6. ^ Biot (1838) "Pour discerner les mélanges et les combinaisons chimiques définies ou non définies, qui agissent sur la lumière polarisée; suivies d'applications aux combinaisons de l'acide tartarique avec l'eau, l'alcool et l'esprit de bois" (Para discernir mezclas y combinaciones químicas, definidas o no, que actúan sobre la luz polarizada; seguido de aplicaciones a combinaciones de ácido tartárico con agua, alcohol [es decir, etanol] y alcohol de madera [es decir, metanol]) , Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut , segunda serie, 15  : 93–279.
  7. ^ Pasteur, L. (1848). "Mémoire sur la relacion qui peut exister entre la forme cristalline et la composición chimique, et sur la cause de la polarization rotatoire" [Memoria sobre la relación que puede existir entre la forma cristalina y la composición química, y sobre la causa de la polarización rotatoria]. Comptes rendus de l'Académie des sciences de Paris (en francés). 26 : 535–538.
  8. ^ L. Pasteur (1848) "Sur les Relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composición chimique et le sens de la polarization rotatoire" (Sobre las relaciones que pueden existir entre la forma cristalina, la composición química y el sentido de rotación polarización), Annales de Chimie et de Physique , tercera serie, 24  : 442–459.
  9. ^ Pasteur, Louis (1850) "Recherches sur les propriétés spécifiques des deux acides qui composent l'acide racémique" [Investigaciones sobre las propiedades específicas de los dos ácidos que componen el ácido racémico], Annales de Chimie et de Physique , tercera serie, 28 (3): 56–99. Véase también Lámina II. (Véase también el informe de la comisión designada para verificar los hallazgos de Pasteur, págs. 99-117.) [en francés]
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