Циануксусная кислота

Циануксусная кислота (цианацетат, цианоэтановая кислота, мононитрил малоновой кислоты) — органическое вещество, нитрил малоновой кислоты.

Циануксусная кислота
Общие
Систематическое наименование	2-​Цианоэтановая кислота
Традиционные названия	Циануксусная кислота, цианацетат, мононитрил малоновой кислоты
Хим. формула	С3H3NO2
Рац. формула	CNCH2COOH
Физические свойства
Состояние	бесцветное кристаллическое вещество
Молярная масса	85,06 г/моль
Плотность	1,28 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	70-71 °C
• кипения	108 °C
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты ${\displaystyle pK_{a}}$	3,56
Растворимость
• в воде	100 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	372-09-8
PubChem	9740
Рег. номер EINECS	206-743-9
SMILES	C(C#N)C(=O)O
InChI	InChI=1S/C3H3NO2/c4-2-1-3(5)6/h1H2,(H,5,6) MLIREBYILWEBDM-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	51889
Номер ООН	1759
ChemSpider	9357
Безопасность
ЛД50	200 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно), 1500 мг/кг (крысы, перорально)
Токсичность	умеренно токсичное вещество, слаботоксична при пероральном и дермальном воздействии, довольно едкая.
Пиктограммы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойства

Представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, расплывающееся на воздухе^[1]. Гигроскопичная. Хорошо растворяется в воде, полярных органических растворителях этиловом спирте, диэтиловом эфире, плохо в неполярных органических растворителях: алифатических углеводородах, бензоле, толуоле.

Химические свойства

Циануксусная кислота вследствие наличия нескольких функциональных групп вступает в различные химические реакции.

• По карбоксильной группе:

Проявляет все свойства характерные карбоновым кислотам — образует соли с металлами, сложные эфиры, амид, ангидрид, галогенангидриды и тд.

• По СN-группе:

Для нитрильной группы характерны реакции нуклеофильного замещения, в частности гидролиз.

Гидролиз циануксусной кислоты происходит в кислой среде, с образованием амида малоновой кислоты, который далее гидролизуется до малоновой кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {HOOCCH_{2}CN+HCl\rightarrow [HOOCCH_{2}C{\text{=}}NH]Cl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {[HOOCCH_{2}C=NH]Cl{\xrightarrow[{-HCl}]{H_{2}O}}HOOCCH_{2}C(OH)NH}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HOOCCH_{2}C(OH)NH\rightarrow HOOCCH_{2}CONH_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HOOCCH_{2}CONH_{2}{\xrightarrow[{-NH_{3}}]{H_{2}O}}HOOCCH_{2}COOH}}}$

В щелочной среде образуются соли малоновой кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {HOOCCH_{2}CN+2NaOH\rightarrow NaOOCCH_{2}COONa+NH_{3}}}}$

Взаимодействие с аммиаком и аминами (первичными и вторичными) приводит к образованию амидинов

${\displaystyle {\mathsf {HOOCCH_{2}CN+CH_{3}NH_{2}\rightarrow HOOCCH_{2}CNHCH_{3}{\text{=}}NH}}}$

При нагревании выше 160 °С декарбоксилируется с образованием ацетонитрила:

${\displaystyle {\mathsf {HOOCCH_{2}CN{\xrightarrow {>160^{o}C}}CH_{3}CN+CO_{2}{\text{↑}}}}}$

Получение

Циануксусная кислота получается при взаимодействии хлоруксусной кислоты и цианида калия^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{2}ClCOOH+KCN\rightarrow NCCH_{2}COOH+KCl}}}$

В лаборатории возможно получение из щелочных солей циануксусной кислоты в растворе с серной кислотой при 30-35 °С^[2]:

${\displaystyle {\mathsf {2NCCH_{2}COONa+H_{2}SO_{4}\rightarrow 2NCCH_{2}COOH+Na_{2}SO_{4}}}}$

Применение

Широко используется в органическом синтезе. Эфиры циануксусной кислоты служат полупродуктами для синтеза цианакрилатных клеев, лекарственных средств (аллопуринола, витамина В1, кофеина и др.) и в качестве растворителей^[3].

Токсикология

В отличие от нитрилов, циануксусная кислота слаботоксична^[1] ЛД₅₀ = 1,5 г/кг (крысы, перорально), для сравнения токсичность синильной кислоты почти в 1000 раз больше и составляет порядка 1,5-2 мг/кг. Довольная едкая, при попадании на кожу с высокой концентрацией может оставлять сильный ожог.