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Acides dicarboxyliques

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Caractéristiques de l’antioxydant

    Identification de l’antioxydant :

  • Nom UICPA :
  • Synonymes :
  • N° CAS :
  • N° ECHA :
  • N° CE :
  • Code ATC :
  • PubChem :
  • ChEBI :
  • FEMA :
  • SMILES :
  • InChl :

Propriétés chimiques :

  • Formule : HOOC-R-COOH
  • Masse molaire :
  • pKa :

Propriétés physiques :

  • T° Fusion :
  • Solubilité :

Propriétés biochimiques :

  • Codons :
  • pH isoélectrique :
  • Acide aminé essentiel :
  • Occurrence chez les vertébrés :

Propriétés optiques :

  • Pouvoir rotatoire :

Précautions :

  • SIMDUT :

Tout savoir sur les acides dicarboxyliques : leurs caractéristiques, leur historique, les différents types, leurs propriétés, leur rôle en nutrition et leur application

Les acides dicarboxyliques constituent une famille de molécules organiques présentant la particularité de posséder deux groupements carboxyles au sein de leur structure. Bien que découverts il y a plusieurs siècles, ces composés continuent aujourd’hui de susciter l’intérêt en raison de leurs multiples propriétés. De plus, ils trouvent des applications dans la préparation des copolymères, dans la formation des esters et dans bien d’autres domaines.

Description des acides dicarboxyliques

Les acides dicarboxyliques sont caractérisés par leur structure constituée d’une chaîne carbonée (alkyle, alcényle, alcynyle ou aryle), notée « R ». Celle-ci est reliée à ses extrémités par deux fonctions acides carboxyliques. En raison de cette double fonctionnalité, ces composés entrent dans la composition de polymères comme les polyesters ou les polyamides. En effet, ils réagissent avec des dialcools ou des diamines lors de réactions de polycondensation. 

L’état physique des acides dicarboxyliques dépend de la longueur de leur chaîne carbonée. Ceux comportant huit carbones, ou moins, se présentent sous forme liquide dans les conditions normales de pression et de température. Au-delà de cette taille, ils deviennent solides. Cette transition trouve son origine dans la force des interactions intermoléculaires. 

Par ailleurs, ceux possédant une faible masse molaire dégagent une émanation caractéristique, en raison de leur volatilité. À titre d’exemple, l’acide butanoïque, constitué de quatre carbones, dégage une odeur rance semblable à celle du beurre vieilli.

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Historique des acides dicarboxyliques

Les acides dicarboxyliques n’ont pas été découverts par un seul scientifique. Ils ont été décrits progressivement par plusieurs chercheurs au fil du temps. Ces composés sont nombreux, mais seuls les historiques de quelques-uns seront abordés.

L’acide malonique

L’acide malonique se distingue par une chaîne carbonée à trois atomes, reliée à deux groupements carboxyles. Autrement appelée acide propanedioïque, sa formule chimique est HOOC-CH2-COOH. Il fut découvert vers le milieu du XIXe siècle. Des études sur l’oxydation de jus de pomme ont permis d’isoler et d’identifier cette nouvelle substance dicarboxylique.

La dégradation des sucres contenus dans cette boisson a abouti à la formation d’un dérivé malonique. En 1858, l’acide malonique fut isolé pour la première fois à partir des sous-produits de ce processus d’oxydation. Il a été identifié comme un diacide aliphatique à trois atomes de carbone.

L’acide oxalique

L’acide oxalique est le plus simple des acides dicarboxyliques aliphatiques. Sa structure est constituée de deux fonctions reliées par un groupement méthylène. Sa découverte date de la fin du XVIIIe siècle. Le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele était parvenu à l’isoler à partir de plantes telles que l’oseille ou la rhubarbe. Il avait appliqué une méthode similaire à celle employée pour extraire d’autres acides. 

Par la suite, ce scientifique a démontré qu’il s’agissait bien du même composé que celui dénommé à l’époque « acide du sucre » ou « acide saccharin ». Quelques décennies plus tard, en 1824, Friedrich Wöhler réussit à le synthétiser. Il confirme ainsi sa nature organique à une époque pendant laquelle la frontière entre matières organiques et inorganiques n’était pas encore clairement établie.

L’acide succinique

L’acide succinique doit son nom à sa découverte initiale dans une substance naturelle nommée ambre jaune ou succin. Dès le XVIe siècle, l’érudit Georgius Agricola est parvenu à l’isoler par chauffage. Connue aussi sous le nom d’acide butanedioïque, cette molécule à quatre carbones est produite de façon endogène par de nombreux végétaux et animaux. Elle peut ainsi être extraite des tissus de la rate de bœuf ou bien de liquides physiologiques tels que les urines. Certaines plantes en produisent également, comme la laitue vireuse ou la grande chélidoine. Son processus de formation étant à base de matière organique, le lignite en contient.

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Différents types d’acides dicarboxyliques

Concrètement, il existe deux principales variétés d’acides dicarboxyliques : les saturés et les insaturés.

Voici quelques acides dicarboxyliques saturés élémentaires :

  • acide adipique (acide hexanedioïque) ;
  • acide azélaïque (acide nonanedioïque) ;
  • acide brassylique (acide tridécanedioïque) ;
  • acide glutarique (acide pentanedioïque) ;
  • acide malonique (acide propanedioïque) ;
  • acide oxalique (acide éthanedioïque) ;
  • acide pimélique (acide heptanedioïque) ;
  • acide sébacique (acide décanedioïque) ;
  • acide subérique (acide octanedioïque) ;
  • acide succinique (acide butanedioïque) ;
  • acide thapsique (acide hexadécanedioïque).

Le tableau suivant présente les appellations communes de quelues acides dicarboxyliques insaturés élémentaires ainsi que leurs nomenclatures systématiques :

TypeNom communNomenclature systématique
Mono-insaturéAcide fumariqueAcide (E)-butènedioïque
Acide maléiqueAcide (Z)-butènedioïque
Acide traumatiqueAcide dodéc-2-ènedioïque
Acide glutaconiqueCis : Acide (Z)-pent-2-ènedioïque ;
Trans : acide (E)-pent-2-ènedioïque (trans)
Acide traumatiqueAcide dodéc-2-ènedioïque
Di-insaturéAcide muconiqueAcide (2Z,4Z)-hexa-2,4-diènedioïque ;
acide (2Z,4E)-hexa-2,4-diènedioïque ;
acide (2E,4E)-hexa-2,4-diènedioïque
Acide glutinique(RS)-acide penta-2,3-diènedioïque
RamifiéAcide itaconiqueAcide 2-méthylènebutanedioïque
Acide citraconiqueAcide (2Z)-2-méthylbut-2-ènedioïque
Acide mésaconiqueAcide (2E)-2-méthylbut-2-ènedioïque

Une autre catégorie peut aussi être mentionnée,  celle dénommée « aromatique », dont les composés sont les suivants :

  • acide phtalique : acide benzène-1,2-dicarboxylique ou acide o-phtalique ;
  • acide isophtalique : acide benzène-1,3-dicarboxylique ou acide m-phtalique ;
  • acide téréphtalique : acide benzène-1,4-dicarboxylique ou acide p-phtalique ;
  • acide dipicolinique : acidepyridine-2,6-dicarboxylique.

Ces informations présentées ne sont pas exhaustives. En effet, certains composés ne disposent pas de nom commun propre à eux. Tel est notamment le cas de l’acide undécanédioïque, de l’acide tétradécanedioïque et de l’acide pentadécanedioïque. Ces éléments font partie de la catégorie « saturée ».

Structure et propriétés des acides dicarboxyliques

Les acides dicarboxyliques présentent généralement deux centres asymétriques. De ce fait, ils sont susceptibles d’exister sous différentes formes énantiomériques ou diastéréoisomériques. La structure électronique du groupe carboxyle se caractérise par une délocalisation π, conduisant à la coplanarité des atomes de carbone, d’oxygène et d’hydrogène. Cette conjugaison confère à l’ion carboxylate une stabilisation supérieure à celle de la molécule acide neutre. 

En conséquence, dans des conditions usuelles, l’équilibre acido-basique penche vers la forme carboxylate solvatée, conférant au composé des propriétés acides acide. De plus, la densité électronique accrue sur l’oxygène non protoné lui attribue un caractère basique. Les interactions acido-basiques du carboxyle induisent une association intermoléculaire par liaisons hydrogène. Elles modifient les propriétés de changement de phase. Les températures d’ébullition augmentent avec la longueur de chaîne aliphatique, de manière similaire aux alcanes.

Les acides dicarboxyliques en nutrition

Certains acides dicarboxyliques sont présents de manière endogène dans de nombreux aliments. À titre d’exemple, l’acide propionique, l’acide butyrique et l’acide nonanoïque sont retrouvés naturellement dans : 

  • des fruits ; 
  • des légumes ; 
  • des produits laitiers ; 
  • des viandes ; 
  • du café ; 
  • des noix ; 
  • des céréales. 

De même, l’acide butyrique et l’acide nonanoïque font partie intrinsèque des composés de certaines huiles essentielles. Les principales sources alimentaires de l’acide oxalique sont d’origine végétale. Vous en trouverez dans les graines et les légumes-feuilles comme l’épinard ou la rhubarbe.

Applications des acides dicarboxyliques

Certains acides dicarboxyliques présentent des propriétés thérapeutiques intéressantes. L’acide nonanoïque trouve notamment des applications en tant qu’agent désinfectant ou dans des formulations pharmaceutiques et cosmétiques. Les acides propionique, butyrique et oxalique sont répertoriés comme ingrédients dans des produits de santé naturels. Ils ont une réactivité avec des acides aminés basiques tels que l’arginine et la lysine. Ce phénomène a permis de mettre au point des procédés de synthèse de médicaments à visée antivirale et antitumorale.

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