Zimtsäure

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Strukturformel
Strukturformel von Zimtsäure
Allgemeines
Name Zimtsäure
Andere Namen
  • 3-Phenylacrylsäure
  • trans-3-Phenylpropensäure
  • (E)-3-Phenylpropensäure
  • trans-Zimtsäure
  • (E)-Zimtsäure
  • FEMA 2288
Summenformel C9H8O2
CAS-Nummer
  • 621-82-9
  • 140-10-3 (trans-Zimtsäure)
  • 102-94-3 (cis-Zimtsäure)
PubChem 444539
Kurzbeschreibung

weiße Kristalle mit charakteristischem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 148,16 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,25 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

134 °C[1]

Siedepunkt

Zersetzung (Decarboxylierung zu Styrol)[1]

pKs-Wert

4,44[2]

Löslichkeit
  • schlecht in Wasser (0,5 g·l−1 bei 20 °C)[1]
  • gut in vielen organischen Lösungsmitteln[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]

trans

07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 319
P: 280​‐​264​‐​305+351+338​‐​337+313 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4][1][5]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 36
S: 26​‐​36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Zimtsäure (trans-3-Phenylacrylsäure, FEMA 2288) ist ein weißer Feststoff mit charakteristischem Geruch. Zimtsäure kommt in manchen Pflanzen natürlich vor und ist ungiftig. Neben Zimtaldehyd und Eugenol ist sie ein wichtiger Bestandteil des Zimtes. Zimtsäure gehört zu den Aromaten und ist eine ungesättigte Carbonsäure mit einer trans-substituierten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung in der Seitenkette. Die isomere cis-Zimtsäure (Allozimtsäure) hat nur eine geringe Bedeutung. Die Angaben in diesem Artikel beziehen sich nur auf die trans-Zimtsäure.

Darstellung[Bearbeiten]

Zimtsäure kann aus Benzaldehyd hergestellt werden, beispielsweise über die Aldoladdition mit Malonsäure[6] (Doebner-Variante).

Doebner-Variante der Knoevenagel-Reaktion

Ein speziell für die Zimtsäure entwickelter Reaktionsweg ist die Perkin-Reaktion:

Zimtsäuredarstellung nach Perkin

Ein anderer Syntheseweg verläuft über eine Aldolkondensation von Benzaldehyd und Acetaldehyd.

Herstellung von Zimtsäure durch Aldolkondensation

Zimtsäure entsteht auch durch die schon an der Luft stattfindende Oxidation von Zimtaldehyd.

Autoxidation von Zimtaldehyd zur Zimtsäure

Eigenschaften[Bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Zimtsäure kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P21/n und den Gitterparametern a = 779 pm, b = 1807 pm, c = 567 pm und β = 97°. In der Elementarzelle befinden sich vier Formeleinheiten.[7] Es sind mit der β- und γ–Modifikation zwei weitere metastabile Formen bekannt.[8][9] Die Kristallstruktur dieser β-Modifikation ist isomorph zu 4-Chlorzimtsäure.[10]

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Bei einer Destillation bei 146 °C und ca. 4 hPa findet eine Zersetzung durch Decarboxylierung zu Styrol statt.[1]

Biosynthese[Bearbeiten]

Zimtsäure entsteht aus der Aminosäure L-Phenylalanin im Zuge einer Desaminierung durch die Phenylalanin-Ammoniak-Lyase (EC 4.3.1.24), die in einer analogen Reaktion auch die Aminosäure L-Tyrosin zur para-Cumarsäure (4-Hydroxyzimtsäure) desaminiert. Sie ist ein Zwischenprodukt der Biosynthese von Chalkonen (und damit Vorstufe der Flavonoidbiosynthese) und Stilbenen.

Biosynthese von Zimtsäure durch Desaminierung von L-Phenylalanin

Verwendung und Reaktivität[Bearbeiten]

Zimtsäure kann zur Darstellung von Phenylacetylen verwendet werden. Einige ihrer Ester sind als Riechstoffe in Anwendung. Bei der UV-Bestrahlung von trans-Zimtsäure erfolgt eine Isomerisierung unter Bildung von cis-Zimtsäure (Allozimtsäure):[11]

Photochemische Isomerisierung von trans-Zimtsäure

Photochemisch dimerisiert Zimtsäure unter Bildung eines Cyclobutanrings. In Abhängigkeit von der Kristallform entstehen hierbei zwei verschiedene Isomere. Aus dem α–Polymorph entsteht die α–Truxillsäure. Das β–Polymorph bildet die β–Truxinsäure. Das γ–Polymorph kann photochemisch nicht dimerisiert werden.[12][13][14]

Derivate[Bearbeiten]

Am Phenylring durch eine Hydroxygruppe substituierte Derivate gehören zur Gruppe der Phenolsäuren. Die Sinapinsäure (3,5-Dimethoxy-4-hydroxy-zimtsäure) und auch α-Cyano-4-hydroxy-zimtsäure (HCCA) kommen als organische Matrix bei der MALDI-MS (Matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry) zum Einsatz. Dazu gehören zum Beispiel auch die Ferulasäure und die Kaffeesäure.

Durch die Reaktion mit Thionylchlorid (SOCl2) wird Zimtsäure in das reaktionsfreudige Zimtsäurechlorid umgewandelt.

Herstellung von Zimtsäurechlorid

Durch Veresterung mit Ethanol in Gegenwart von Schwefelsäure[15] oder Salzsäure[16] als Katalysator kann der Aromastoff Zimtsäureethylester gewonnen werden.

Herstellung von Ethylcinnamat

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i Eintrag zu Zimtsäure in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 6. August 2013 (JavaScript erforderlich).
  2. CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.
  3.  Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. Datenblatt trans-Cinnamic acid bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 6. August 2013 (PDF).
  6.  R. Brückner: Reaktionsmechanismen: Organische Reaktionen, Stereochemie, Moderne Synthesemethoden. 3. Auflage. Spektrum, ISBN 3-82741579-9, S. 569–570.
  7. J. Ladell, T. R. R. McDonald, G. M. J. Schmidt: "The crystal structure of α-trans-cinnamic acid", in: Acta Cryst., 1956, 9, S. 195 (doi:10.1107/S0365110X56000474).
  8. J. H. Urbanus, S. Jiang: "Polymorphism of trans-cinnamic acid", MSc graduation assignment (Volltext (PDF; 153 kB)).
  9. G. M. J. Schmidt: "385. Topochemistry. Part III. The crystal chemistry of some trans-cinnamic acids", in: J. Chem. Soc., 1964, S. 2014–2021 (doi:10.1039/JR9640002014).
  10. I. Abdelmoty, V. Buchholz, L. Di, C. Guo, K. Kowitz, V. Enkelmann, G. Wegner, B. M. Foxman: "Polymorphism of Cinnamic and α-Truxillic Acids: New Additions to an Old Story", in: Crystal Growth & Design, 2005, 5 (6), S. 2210–2217 (doi:10.1021/cg050160s).
  11. Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 407.
  12. D. Wöhrle, M.W. Tausch, W.-D. Stohrer: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 1998, ISBN 3-527-29545-3, S. 96.
  13. M. D. Cohen: "Photochemie organischer Festkörper", in: Angew. Chem., 1975, 87, S. 439–447 (doi:10.1002/ange.19750871204).
  14. V. Ramamurthy, K. Venkatesan: "Photochemical reactions of organic crystals", in: Chem. Rev., 1987, 87, S. 433–481 (doi:10.1021/cr00078a009).
  15. C. S. Marvel, W. B. King: Ethyl Cinnamate. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 1, p. 252 (1941); Vol. 9, p. 38 (1929) (PDF).
  16. E. Fischer, A. Speier: "Darstellung der Ester", in: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1895, 28, S. 3252–3258 (Volltext auf Gallica).

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Zimtsäure – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Zimtsäure – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Siehe auch[Bearbeiten]