مسحوق حمض الكروتونيكهو حمض كربوكسيلي غير مشبع بالصيغة الكيميائية C4H6O2، CAS 107-93-7، الوزن الجزيئي هو 86.09 جم/مول، وهو عبارة عن بلورة صفراء عديمة اللون أو شاحبة. كلما زادت النقاء، كلما كان اللون أكثر شفافية. في درجة حرارة الغرفة، يظهر شكلًا بلوريًا موحدًا ويبدو نظيفًا نسبيًا. يمكن أن يذوب في مذيبات مختلفة، بما في ذلك الماء والإيثانول والميثانول والكلوروفورم، وما إلى ذلك. من بينها، الماء، باعتباره المذيب الأكثر شيوعًا، يمكن أن يشكل روابط هيدروجينية، ويعزز التفاعلات بين الجزيئات، وبالتالي يزيد من قابلية الذوبان. بالإضافة إلى ذلك، بسبب التفاعلات الضعيفة بين الجزيئات القطبية، فإن قابليتها للذوبان في المذيبات غير القطبية منخفضة.
|
|
|
|
الصيغة الكيميائية |
C4H6O2 |
|
الكتلة الدقيقة |
86 |
|
الوزن الجزيئي |
86 |
|
m/z |
86 (100.0%), 87 (4.3%) |
|
التحليل العنصري |
C, 55.81; H, 7.03; O, 37.17 |
الخواص الجزيئية: البنية تحدد الوظيفة
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
يظهر مسحوق حمض الكروتونيك على شكل بلورات بيضاء إلى صفراء شاحبة مع نقطة انصهار 70-73 درجة، ونقطة غليان 180-181 درجة، وكثافة 1.02 جم / سم مكعب. تمنح الرابطة المزدوجة العابرة (تكوين E-) بنية جزيئية مستوية، في حين أن قطبية مجموعة الكربوكسيل تجعلها قابلة للذوبان بسهولة في الماء (قابلية الذوبان ~10 جم/100 مل عند 25 درجة) ومعظم المذيبات العضوية (مثل الإيثانول وثنائي إيثيل الأثير). يحتوي حمض الكروتونيك على pKa يبلغ 4.69، مما يشير إلى تفكك جزئي في البيئات المحايدة والمشاركة في تفاعلات القاعدة الحمضية-. تعكس قيمة LogP البالغة 0.85 محبة الدهون المعتدلة، مما يسهل نقل الغشاء.
التفاعل الكيميائي
يمنح التأثير المقترن بين الرابطة المزدوجة ومجموعة الكربوكسيل تفاعل حمض الأوليفينيك وحمض الكربوكسيل مع حمض الكروتونيك:
تفاعلات الإضافة: تخضع الرابطة المزدوجة للهدرجة (لتكوين حمض البيوتانويك)، والهلجنة (لتكوين حمض 2،3-ثنائي الهالوبوتيريك)، والهيدروكسيل (لتكوين حمض 3،4-ثنائي هيدروكسي بوتانويك). على سبيل المثال، يتفاعل حمض الكروتونيك كميًا مع البروم الموجود في رابع كلوريد الكربون لإنتاج حمض 2،3-ثنائي بروموبيوتيريك.
تفاعلات الأكسدة: يمكن أكسدة مجموعة الكربوكسيل إلى أنهيدريد الكروتونيك (نقطة الانصهار 102-104 درجة) أو تشطرها بشكل أكبر لتكوين ثاني أكسيد الكربون وحمض الأكريليك. يمكن أيضًا أكسدة الرابطة المزدوجة بواسطة عوامل مؤكسدة قوية (على سبيل المثال، برمنجنات البوتاسيوم) إلى مجموعة الكربوكسيل، مما ينتج عنه حمض السكسينيك.
تفاعلات البلمرة: تشارك الرابطة المزدوجة في البلمرة الجذرية لتكوين حمض البوليكروتونيك؛ تخضع مجموعة الكربوكسيل للأسترة بالكحولات لإنتاج استرات حمض الكروتونيك (على سبيل المثال، كروتونات الميثيل، نقطة الغليان 138-140 درجة).
الايزومرات والسلامة
Crotonic acid exists as a cis isomer (isocrotonic acid), but the trans structure is more stable due to steric hindrance. Its safety data (oral LD50 in rats >2000 ملغم/كغم) يشير إلى سمية حادة منخفضة. ومع ذلك، قد يؤدي التعرض لفترة طويلة إلى تهيج الجلد والجهاز التنفسي، مما يستلزم إجراء العملية في بيئة جيدة التهوية.
إصلاح إصابة القلب
تُظهِر الكروتونيلات إمكانية إصلاح إصابة القلب، وتعزيز انقباض عضلة القلب، والعمل كأدوية طوارئ للسكتة القلبية عن طريق تنظيم تعديلات الكروتونيلات في الخلايا العضلية القلبية. آلياتها ووظائفها الأساسية هي كما يلي:
I. تعديل عملية Crotonylation: المفتاح الجزيئي لإصلاح القلب
يعد تعديل الكروتونيل -تعديلًا ما بعد الترجمة ينظم وظيفة البروتين عن طريق ربط مجموعة كروتونيل (C₄H₇O₂) بمخلفات اللايسين تساهميًا. في القلب، يستهدف هذا التعديل في المقام الأول فئتين من البروتينات:
الهستونات
يغير Crotonylation بنية الكروماتين، مما يجعل الوصول إلى الحمض النووي أكثر سهولة. وهذا يسهل وصول عوامل النسخ وبوليميراز RNA II إلى مناطق المروج، وبالتالي تنشيط التعبير الجيني. على سبيل المثال، بعد إصابة عضلة القلب، قد تؤدي زيادة تكوين كروتونيل الهيستون إلى حماية الخلايا العضلية القلبية عن طريق تخفيف الإجهاد التأكسدي والالتهاب من خلال تنظيم الجينات المضادة للأكسدة (على سبيل المثال، SOD، الجلوتاثيون) أو الجينات المضادة للالتهاب - (على سبيل المثال، مثبطات NF-κB).
غير-هيستونات (على سبيل المثال، بروتينات الميتوكوندريا، بروتينات الهيكل الخلوي)
تكشف الدراسات أن إصابة ما بعد إعادة التروية الإقفارية (I/R)، وعدم-الكروتونيلات الهيستونية تزيد بشكل كبير وتتراكم في الميتوكوندريا والبروتينات الهيكلية الخلوية. تعمل الميتوكوندريا باعتبارها جوهر استقلاب الطاقة، بينما تحافظ بروتينات الهيكل الخلوي على مورفولوجيا الخلية ووظيفة الانقباض. يمكن للكروتونيل أن يعزز بشكل مباشر انقباض عضلة القلب عن طريق تحسين وظيفة الميتوكوندريا (على سبيل المثال، تعزيز تخليق ATP) أو تثبيت هياكل البروتين الهيكلي الخلوي.
ثانيا. إصلاح إصابة القلب: من الآلية إلى الأدلة
دعم الدراسات الحيوانية
أظهر البحث الذي أجراه فريق Wei Jianrui في مستشفى جامعة قوانغتشو الطبية أن محاكاة عملية الكروتونيلات عبر طفرات الموقع أو تحفيز عملية الكروتونيلات الشاملة باستخدام كروتونات الصوديوم أدت إلى زيادة بقاء الخلايا العضلية القلبية وتحسين وظيفة القلب. يكشف هذا الاكتشاف عن الدور الحاسم للكرونيلات غير الهيستونية في إصلاح إصابات القلب.
كشفت الأبحاث الإضافية التي أجرتها فرق بقيادة وانغ كون (جامعة تشينغداو) وتيان جينوي (جامعة هاربين الطبية) أن عملية الكروتونيل في موقع K238 لـ NAE1 (وحدة فرعية تنظيمية لإنزيم NEDD8- المنشط E1) تؤثر على نشاط إزالة بلمرة الأكتين وإعادة تشكيل الهيكل الخلوي عن طريق تعديل GSN (Gelsolin) الذي يشبه اليوبيكويتين، مما يساهم في التضخم المرضي تطور اعتلال عضلة القلب. وهذا يوفر هدفًا علاجيًا جديدًا لعلاج قصور القلب.
فحص الصحة
قد تمنع أملاح الكروتونات تليف عضلة القلب (تكوين ندبة بعد إصابة القلب) وتعكس خلل القلب عن طريق تعديل الكروتونيلات. على سبيل المثال، أظهرت الأنظمة الغذائية النباتية- (الغنية بسلائف حمض الكروتونيك) عكس التليف القلبي في الدراسات على الحيوانات، مما يشير إلى أن أملاح الكروتونات قد تعمل من خلال آليات مماثلة.
تعزيز انقباض عضلة القلب: من الجزيئي إلى النظامي
تنظيم أيون الكالسيوم
يعتمد انقباض عضلة القلب على تدفق أيونات الكالسيوم خارج الخلية (Ca²⁺). قد يؤدي تكوين الكروتونيل إلى تعزيز انقباض عضلة القلب من خلال التأثير على وظيفة بروتينات قنوات الكالسيوم (على سبيل المثال، قنوات الكالسيوم من النوع L-) أو البروتينات المنظمة للكالسيوم (على سبيل المثال، التروبونين)، وبالتالي زيادة تدفق الكالسيوم أو إطالة مدته.
تحسين استقلاب الطاقة
كروتونيل-CoA، وهو وسيط في أكسدة الأحماض الدهنية -، قد يتم تنظيم مستويات الكروتونيل الخاصة به من خلال حالة الطاقة الخلوية. من خلال تحسين أكسدة الأحماض الدهنية في الميتوكوندريا، من المحتمل أن تعمل الكروتونيلات على تعزيز إمدادات الطاقة إلى الخلايا العضلية القلبية، مما يدعم نشاطًا مقلصًا أكثر قوة.
الإنعاش القلبي الرئوي
● آليات الإنقاذ:
أثناء السكتة القلبية، تتدهور خلايا عضلة القلب بسرعة بسبب نقص التروية ونقص الأكسجة. قد تمارس الكروتونات آثارها الإنقاذية من خلال المسارات التالية:
الحث السريع للكروتونيلات: المكملات الخارجية للكروتونات ترفع بسرعة مستويات الكروتونيلات في خلايا عضلة القلب، مما يؤدي إلى تنشيط التعبير الجيني الوقائي (على سبيل المثال، الجينات المضادة للأكسدة والمضادة- للالتهابات) للتخفيف من إصابة نقص التروية-إعادة ضخ الدم.
● تثبيت الهيكل الخلوي: تحت الضغط الميكانيكي الناجم عن السكتة القلبية، قد تؤدي تعديلات الكروتونيل إلى تثبيت البروتينات الهيكلية الخلوية، مما يمنع تمزق خلايا عضلة القلب ويكسب الوقت لجهود الإنعاش اللاحقة.
● البحوث قبل السريرية:
تشير الدراسات التي أجريت على الحيوانات إلى أن كروتونات الصوديوم تعمل على تحسين وظيفة القلب، مما يشير إلى إمكانية استخدامه كتدخل طارئ. ومع ذلك، لا توجد تجارب سريرية مباشرة للسكتة القلبية، مما يستلزم المزيد من التحقق من سلامتها وفعاليتها.
المنتجات النهائية من خلال البلمرة المشتركة
يعمل حمض الكروتونيك، كمعدل للأداء، على تحسين خصائص المنتجات النهائية بشكل كبير من خلال البلمرة المشتركة مع المونومرات مثل أسيتات الفينيل. التطبيقات والتأثيرات المحددة هي كما يلي:
في الطلاءات
تعزيز الالتصاق: تؤدي إضافة 1% من حمض الكروتونيك إلى طلاءات أسيتات البولي فينيل إلى تحسين التصاق الطلاء بالركائز بشكل ملحوظ. يحدث هذا لأن الروابط المزدوجة ومجموعات الكربوكسيل في جزيئات حمض الكروتونيك تشكل روابط كيميائية أقوى مع أسطح الركيزة، وبالتالي تعزيز التصاق الطلاء.
تحسين اللمعان: يعمل حمض الكروتونيك، بصفته-عامل تعديل لعامل تجفيف الزيت، على تحسين لمعان طلاء السطح. تساهم روابطها الجزيئية المزدوجة في تشكيل سطح طلاء أكثر تجانسًا ونعومة، وبالتالي زيادة مستوى لمعان الطلاء.
في مستحضرات التجميل
توفير تأثيرات التصفيف والتفتيح: تتميز البوليمرات المشتركة لحمض الكروتونيك-من أسيتات الفينيل بخصائص ممتازة للتصفيف والتكثيف والتفتيح، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في مستحضرات التجميل. على سبيل المثال، في براءة اختراع قدمتها شركة L'Oréal France، تم استخدام هذا البوليمر المشترك لتركيب تركيبات هلامية مائية- تعمل على تحسين سطوع الشعر مع السماح بتمشيطه بسهولة-أثناء التصفيف.
تلبية متطلبات الجودة الصارمة: يجب أن يكون البوليمر المشترك متجانسًا، مع اختلاف محتوى الوحدات الهيكلية لحمض الكروتونيك في سلسلة البوليمر بما لا يزيد عن ±2.5% لضمان الجودة والثبات التجميلي.
في المواد اللاصقة
مقاومة الحرارة وقوة الترابط: يُظهر حمض الكروتونيك-كوبوليمر أسيتات الفينيل مقاومة رائعة لدرجات الحرارة العالية-، مما يجعله شائع الاستخدام كمادة لاصقة تذوب الساخنة-في تجليد الكتب. تسمح مقاومتها للحرارة للمادة اللاصقة بالحفاظ على خصائص الترابط المستقرة حتى في البيئات ذات درجات الحرارة العالية-.
نطاق تطبيق واسع: من خلال نسب مزج محددة، يمكن أيضًا للبوليمرات المشتركة لحمض الكروتونيك-بلمرة مشتركة مع مواد أخرى، أن تعمل كمواد لاصقة لورق الحائط، وربط الصفائح، والمزيد. يلبي أداء الترابط الفائق متطلبات المواد اللاصقة المتنوعة في مختلف المجالات.
آلية البلمرة المشتركة ومبادئ تحسين الأداء
تفاعل البلمرة المشتركة: يشكل حمض الكروتونيك وأسيتات الفينيل بوليمرات مشتركة من خلال عمليات مثل بلمرة المستحلب أو بلمرة التعليق. أثناء البلمرة المشتركة، تتفاعل الرابطة المزدوجة ومجموعة الكربوكسيل من حمض الكروتونيك مع مجموعة الفينيل من أسيتات الفينيل، وتشكل روابط تساهمية مستقرة.
آلية تحسين الأداء: يؤدي دمج الوحدات الهيكلية لحمض الكروتونيك إلى تغيير التركيب الجزيئي للبوليمر وخصائصه الفيزيائية والكيميائية. على سبيل المثال، تعمل الرابطة المزدوجة في حمض الكروتونيك على تعزيز سطح طلاء أكثر تجانسًا، مما يعزز اللمعان. وفي الوقت نفسه، تعمل مجموعة الكربوكسيل على تقوية الروابط الكيميائية بين البوليمر والركيزة، وبالتالي تحسين قوة الالتصاق.
الاستعداد للطوارئ
يتطلب حمض الكروتونيك، باعتباره مادة كيميائية قابلة للتآكل وقابلة للاشتعال، تقييمًا شاملاً للمخاطر ومتطلبات التخزين/النقل بناءً على ثلاثة جوانب: المخاطر الصحية، والمخاطر البيئية، ومخاطر الحرائق/الانفجار. يعد الالتزام الصارم بمبادئ العزل، والتحكم في درجة الحرارة، ومكافحة-البلمرة، والاستعداد لحالات الطوارئ أمرًا ضروريًا. وفيما يلي التحليل التفصيلي:
تقييم المخاطر
المخاطر الصحية
التهيج: يسبب تهيجًا شديدًا للعينين والجلد والأغشية المخاطية والجهاز التنفسي العلوي. قد يؤدي الاستنشاق إلى تشنجات الحنجرة والشعب الهوائية، أو الالتهاب، أو الوذمة، أو حتى الالتهاب الرئوي الكيميائي أو الوذمة الرئوية. قد تشمل الأعراض عند الاتصال الإحساس بالحرقان والصفير والسعال والتهاب الحنجرة وضيق التنفس والصداع والغثيان والقيء.
السمية: الجرعة المميتة 50 عن طريق الفم في الجرذان هي 1000 ملغم/كغم؛ LD50 عن طريق الجلد في خنازير غينيا هو 600 ملغم / كغم. تصنف على أنها منخفضة السمية، ولكنها تظهر تهيجًا موضعيًا قويًا؛ ويجب تجنب الاتصال المباشر.
المخاطر البيئية
قد يسبب تأثيرات ضارة طويلة المدى- على الحياة المائية وبيئات التربة. منع التسرب لتجنب تلويث مصادر المياه أو التربة.
مخاطر الحريق والانفجار
القابلية للاشتعال: قد يشكل المسحوق المختلط بالهواء مخاليط متفجرة. قد يؤدي الاشتعال باللهب المكشوف أو الحرارة العالية أو المواد المؤكسدة إلى حدوث احتراق أو انفجار.
منتجات التحلل: قد يؤدي التحلل الحراري إلى إطلاق غازات سامة (مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون)، مما يزيد من خطر الحريق.
متطلبات التخزين والنقل
متطلبات العزلة
القلويات والبيروكسيدات القوية: حمض الكروتونيك هو مادة حمضية أكالة. يتم عزله بشكل صارم من القلويات القوية (على سبيل المثال، هيدروكسيد الصوديوم، هيدروكسيد البوتاسيوم) والبيروكسيدات (على سبيل المثال، بيروكسيد الهيدروجين، بيروكسيد البنزويل) لمنع التفاعلات العنيفة (على سبيل المثال، تحييد طاردة للحرارة، والتحلل التأكسدي).
العوامل المؤكسدة: يُحظر -التخزين المشترك أو النقل -المشترك مع العوامل المؤكسدة (مثل برمنجنات البوتاسيوم والنترات) لمنع الاشتعال أو الانفجار.
التحكم في درجة الحرارة
درجة حرارة التخزين: قم بتخزينه في مكان بارد-جيد التهوية بعيدًا عن مصادر النار والحرارة. درجة حرارة التخزين الموصى بها أقل من أو تساوي 30 درجة لمنع التحلل أو البلمرة بسبب درجات الحرارة المرتفعة.
درجة حرارة النقل: حافظ على درجة حرارة محيطة ثابتة أثناء النقل، مع تجنب التعرض لفترات طويلة لأشعة الشمس المباشرة أو درجات الحرارة المرتفعة.
تدابير مكافحة-البلمرة
إضافة المانع: قد يخضع حمض الكروتونيك للبلمرة الذاتية- أثناء التخزين. أضف مثبطات مناسبة (مثل الهيدروكينون والهيدروكينون) لتثبيت التركيب الجزيئي.
إغلاق الحاويات: يتم تخزينها في حاويات محكمة الغلق لمنع دخول الرطوبة أو الشوائب وتحفيز البلمرة، مع تجنب تغيرات التركيز بسبب التبخر.
التعبئة والتغليف ووضع العلامات
مواد التعبئة والتغليف: استخدم حاويات -مقاومة للتآكل ومحكمة الغلق-جيدًا (مثل الزجاجات والبراميل البلاستيكية) لضمان عدم حدوث أي ضرر.
متطلبات وضع العلامات: يجب أن تحمل الحاويات ملصق خطر التآكل GHS05، وفئة الخطر (الفئة 8.1 التآكل الحمضي)، وكلمة الإشارة "خطر"، وعبارات الخطر (على سبيل المثال، R21/22، R34).
الاستجابة للطوارئ
استجابة الانسكاب:
منطقة العزل: عزل منطقة الانسكاب على الفور. قم بتقييد الأفراد غير المصرح لهم بمسافة لا تقل عن 50 مترًا (السائلة) أو 25 مترًا (الصلبة).
التحييد/الامتصاص: قم بتغطية المواد المنسكبة بالأرض الجافة أو الرمل أو المواد الماصة غير القابلة للاحتراق. تجنب التنظيف المباشر للمياه (لمنع تلوث المياه). جمعها ونقلها إلى حاويات مغلقة للتخلص منها.
الحماية الشخصية: يجب على القائمين على التعامل ارتداء بدلات مقاومة للمواد الكيميائية-وقفازات واقية ونظارات واقية لتجنب الاتصال المباشر.
مكافحة الحرائق:
عوامل الإطفاء: استخدم مسحوقًا جافًا أو ثاني أكسيد الكربون أو رغوة مقاومة للكحول-. لا تستخدم الماء مباشرة (قد يؤدي إلى تكثيف النيران).
الإخلاء والعزل: الإخلاء السريع إلى منطقة آمنة، والحفاظ على وضع عكس اتجاه الريح لتجنب استنشاق الأبخرة السامة.
الإسعافات الأولية:
ملامسة الجلد: قم بإزالة الملابس الملوثة على الفور واشطفها بكميات وفيرة من الماء الجاري لمدة 15 دقيقة على الأقل. اطلب الرعاية الطبية إذا لزم الأمر.
ملامسة العين: ارفع الجفون واغسلها جيدًا بالماء الجاري أو المحلول الملحي لمدة 15 دقيقة. اطلب الرعاية الطبية.
الاستنشاق: انتقل إلى الهواء النقي فوراً. حافظ على مجرى الهواء واضحًا. إدارة الأكسجين إذا كان التنفس صعبا. إجراء التنفس الصناعي في حالة توقف التنفس. اطلب الرعاية الطبية.
الابتلاع: شطف الفم بالماء. شرب الحليب أو بياض البيض لحماية بطانة المعدة. اطلب الرعاية الطبية.
الأسئلة المتداولة
ما هي رائحة حمض الكروتونيك؟
+
-
رائحتها هيمماثلة لتلك الموجودة في حمض البيوتريك. ما لم يُذكر خلاف ذلك، يتم تقديم البيانات للمواد في حالتها القياسية (عند 25 درجة [77 درجة فهرنهايت]، 100 كيلو باسكال).
ما هي المخاطر الصحية لحمض الكروتونيك؟
+
-
ملخص المخاطر
يمكن أن يؤثر حمض الكروتونيك عليك عند استنشاقه. حمض الكروتونيك هو مادة كيميائية متآكلة ويمكن أن يسببتهيج وحروق شديدة في الجلد والعين. * يمكن أن يؤدي استنشاق حمض الكروتونيك إلى تهيج الأنف والحنجرة والرئتين مما يسبب السعال و/أو ضيق التنفس.
ما هو الحمض الذي يسمى ملكة الأحماض؟
+
-
يشير مصطلح "ملكة الأحماض" عادة إلىحمض الكبريتيك(H₂SO₄). يشتهر بخصائصه الحمضية القوية، وقدرته على العمل كعامل تجفيف، واستخدامه الصناعي على نطاق واسع. يعد حمض الكبريتيك لاعبًا رئيسيًا في العمليات الكيميائية المختلفة وهو أساسي للعديد من التطبيقات الصناعية.
الوسم : مسحوق حمض الكروتونيك cas 107-93-7، الموردين، الشركات المصنعة، مصنع، بالجملة، شراء، السعر، بالجملة، للبيع