Zimtsäure

Strukturformel
	Strukturformel von Zimtsäure
Allgemeines
Name	Zimtsäure
Andere Namen	3-Phenylacrylsäure; trans-3-Phenylpropensäure; (E)-3-Phenylpropensäure; trans-Zimtsäure; (E)-Zimtsäure; Vorlage:FEMA; Vorlage:INCI;
Summenformel	C9H8O2
Kurzbeschreibung	weiße Kristalle mit charakteristischem Geruch<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	205-398-1
ECHA-InfoCard	100.004.908
PubChem	444539
ChemSpider	392447
DrugBank	DB18313
Wikidata	[[:d:Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)\|Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)]]
Eigenschaften
Molare Masse	148,16 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,25 g·cm−3<ref name="GESTIS" />
Schmelzpunkt	134 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	Zersetzung (Decarboxylierung zu Styrol)<ref name="GESTIS" />
pKS-Wert	4,44<ref name="CRC">CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.</ref>
Löslichkeit	schlecht in Wasser (0,5 g·l−1 bei 20 °C)<ref name="GESTIS" />; gut in vielen organischen Lösungsmitteln<ref name="Roempp">Eintrag zu Zimtsäure. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum.</ref>;
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref><ref name="GESTIS-trans">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> trans;	keine GHS-Piktogramme
	keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze	H: keine H-Sätze
	P: keine P-Sätze<ref name="GESTIS" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Zimtsäure (trans-3-Phenylacrylsäure, Vorlage:FEMA) 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)<ref>Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu cis-Zimtsäure: CAS-Nr.: Vorlage:CASRN, EG-Nr.: 827-073-9, ECHA-InfoCard: Vorlage:ECHA, GESTIS: Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 273: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 273: attempt to index field 'wikibase' (a nil value), PubChem: 5372954, ChemSpider: 10286933, DrugBank: Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 273: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 273: attempt to index field 'wikibase' (a nil value), Wikidata: Q4062664.</ref> hat nur eine geringe Bedeutung. Die Angaben in diesem Artikel beziehen sich nur auf die trans-Zimtsäure.

Darstellung

Zimtsäure kann aus Benzaldehyd hergestellt werden, beispielsweise über die Aldoladdition mit Malonsäure<ref>R. Brückner: Reaktionsmechanismen: Organische Reaktionen, Stereochemie, Moderne Synthesemethoden. 3. Auflage. Spektrum, 2004, ISBN 3-8274-1579-9, S. 569–570. </ref> (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

Physikalische Eigenschaften

Zimtsäure kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P2₁/n (Raumgruppen-Nr. 14, Stellung 2)Vorlage:Raumgruppe/14.2 und den Gitterparametern a = 779 pm, b = 1807 pm, c = 567 pm und β = 97°. In der Elementarzelle befinden sich vier Formeleinheiten.<ref name="Ladell">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).</ref> Es sind mit der β- und γ–Modifikation zwei weitere metastabile Formen bekannt.<ref name="Urbanus">J. H. Urbanus, S. Jiang: Polymorphism of trans-cinnamic acid, MSc graduation assignment (<templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Volltext (PDF; 153 kB) (Memento vom 27. Dezember 2013 im Internet Archive)).</ref><ref name="Schmidt">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).</ref> Die Kristallstruktur dieser β-Modifikation ist isomorph zu 4-Chlorzimtsäure.<ref name="Abdelmoty">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).</ref>

Chemische Eigenschaften

Bei einer Destillation bei 146 °C und ca. 4 hPa findet eine Zersetzung durch Decarboxylierung zu Styrol statt.<ref name="GESTIS" />

Biosynthese

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

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):<ref name="Hauptmann">Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 407.</ref>

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.<ref name="Photochemie">D. Wöhrle, M.W. Tausch, W.-D. Stohrer: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 1998, ISBN 3-527-29545-3, S. 96.</ref><ref>M. D. Cohen: Photochemie organischer Festkörper, in: Angew. Chem., 1975, 87, S. 439–447 (doi:10.1002/ange.19750871204).</ref><ref>V. Ramamurthy, K. Venkatesan: Photochemical reactions of organic crystals, in: Chem. Rev., 1987, 87, S. 433–481 (doi:10.1021/cr00078a009).</ref>

Derivate

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<ref name="Marvel">C. S. Marvel, W. B. King: Vorlage:Linktext-Check In: Organic Syntheses. 9, 1929, S. 38, doi:10.15227/orgsyn.009.0038; Coll. Vol. 1, 1941, S. 252 (PDF).</ref> oder Salzsäure<ref name="Fischer">E. Fischer, A. Speier: Darstellung der Ester, in: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1895, 28, S. 3252–3258 (Digitalisat auf Gallica).</ref> als Katalysator kann der Aromastoff Zimtsäureethylester gewonnen werden.

Herstellung von Ethylcinnamat

Toxikologie

Für Ratten liegt der orale LD₅₀ bei 2,5 g/kg und der dermale LD₅₀ bei 5 g/kg. Zimtsäure führt auf Hasenhaut zu Irritationen. Eine 4%ige Lösung in Vaseline führt bei Menschen zu keiner Hautreaktion.<ref>Wiley-VCH, Wiley-VCH: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Kapitel: Cinnamic Acid</ref>

Weblinks

Commons: Zimtsäure – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Zimtsäure – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

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