Fumarsäure

Sicherheitshinweise

Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Achtung

H- und P-Sätze

H: Verursacht schwere Augenreizung.

Nach Gebrauch … gründlich waschen. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen)
Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz/ Gehörschutz/ … tragen.
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.

Toxikologische Daten

9300 mg/kg (LD₅₀, Ratte, oral)
212 mg·l⁻¹ (EC₅₀, Krustentiere, 48 h, Medianwert)

Fumarsäure ist der Trivialname einer in der Natur vorkommenden organisch-chemischen Substanz. Die ungesättigte Dicarbonsäure trägt den IUPAC-Namen (E)-Butendisäure und wird auch trans-Butendisäure oder Acidum Fumaricum genannt. Ihre Salze heißen Fumarate. Die isomere Z-Form heißt Maleinsäure.

Strukturformel

Allgemeines
Name	Fumarsäure
Andere Namen	(E)-Butendisäure (IUPAC) trans-Butendisäure trans-Ethylendicarbonsäure Acidum Fumaricum Paramaleinsäure FUMARIC ACID (INCI) E 297
Summenformel	C₄H₄O₄
Kurzbeschreibung	farblose, geruchlose Kristalle
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	110-17-8
EG-Nummer	203-743-0
ECHA-InfoCard	100.003.404
PubChem	444972
ChemSpider	10197150
DrugBank	DB01677
Arzneistoffangaben
ATC-Code	AX01
Eigenschaften
Molare Masse	116,07 g/mol
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,64 g/cm³ (20 °C)
Schmelzpunkt	287 °C (geschlossene Kapillare)
Sublimationspunkt	200 °C
Dampfdruck	< 0,1 Pa
pK_S-Wert	pK_s₁ = 3,0; 3,02 pK_s₂ = 4,5; 4,38
Löslichkeit	schlecht in Wasser (4,9 g/l bei 20 °C)
Thermodynamische Eigenschaften
ΔH_f⁰	−811,7 kJ/mol

Geschichte

Die Verbindung wurde von dem Apotheker Ferdinand Ludwig Winckler erstmalig aus Fumaria officinalis isoliert und beschrieben. Im Jahre 1937 erhielt Albert Szent-Györgyi den Medizin-Nobelpreis für seine biochemischen Arbeiten unter anderem auch zur Fumarsäure.

Vorkommen und Herstellung

Fumarsäure kommt in größeren Mengen in verschiedenen Pflanzen, Pilzen und Flechten vor. Ihren Namen erhielt sie vom Gewöhnlichen Erdrauch (Fumaria officinalis), der größere Mengen der Säure enthält.

Gewöhnlicher Erdrauch (Fumaria officinalis)

Synthetisch wird Fumarsäure durch Isomerisierung aus Maleinsäure hergestellt. Dies geschieht durch Erhitzen auf über 150 °C, durch UV-Bestrahlung oder katalytisch in wässriger Lösung.

Sie entsteht in allen Organismen (z.B. in mehreren Gattungen der Mucorales) auf verschiedenen biochemischen Stoffwechselwegen:

als Zwischenprodukt im Citratzyklus durch Oxidation der Bernsteinsäure in Gegenwart des Enzyms Succinatdehydrogenase (einer Oxidoreduktase)
im Harnstoffzyklus durch Spaltung der Argininbernsteinsäure
in der Biosynthese von Purinnukleotiden (aus Aspartat)
im Nukleotidstoffwechsel bei der Darstellung von Adenosinmonophosphat aus Inosinmonophosphat
durch hydrolytischen Abbau von Aminosäuren wie Phenylalanin, Tyrosin
durch Desaminierung von Asparaginsäure

Eigenschaften

Fumarsäure hat unter Normaldruck keinen Schmelzpunkt, sondern sublimiert ab etwa 200 °C. Sie bildet bei Raumtemperatur weiße, fast geruchlose, brennbare Kristalle. Die wässrige Lösung reagiert stark sauer: 1 l Wasser mit darin gelösten 4,9 g Fumarsäure hat einen pH-Wert von 2,1. Die zweiprotonige Säure hat einen pK_s₁ von 3,0 und einen pK_s₂ von 4,5. Die Verbindung löst sich nur wenig in Wasser. Bei 15,5 °C lösen sich in 100 g Wasser nur 0,428 g Fumarsäure, bei 100 °C steigt die Löslichkeit auf 9,97 g pro 100 g Wasser. Der Flammpunkt von Fumarsäure liegt bei 273 °C, die Zersetzungstemperatur bei > 350 °C und die Zündtemperatur bei 375 °C.

Verwendung

Fumarsäure ist als Lebensmittelzusatzstoff E 297 zugelassen und dient als Säuerungsmittel. In der Synthesechemie wird es für die Polyester-Herstellung verwendet. In der Biotechnologie wird Ammoniak stereoselektiv an die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung angelagert, es bildet sich enzymkatalysiert L-Asparaginsäure. Viele – insbesondere aminogruppenhaltige – pharmazeutisch wirksame Substanzen werden als Salze der Fumarsäure verabreicht. Fumarsäureester wie Fumarsäuredimethylester und Fumarsäuremonoethylester werden zur Behandlung der Schuppenflechte sowie seit März 2013 der schubförmig-remittierenden multiplen Sklerose eingesetzt.

In der Schweineaufzucht nutzt man Fumarsäure als Futterzusatz für Ferkel, um colibedingten Infektionen vorzubeugen, indem damit der pH-Wert im Darm ausreichend niedrig gehalten wird.

Es konnte nachgewiesen werden, dass Fumarsäure als Futterzusatz bei Lämmern deren Methanproduktion um bis zu 70 % senken kann.

Fumarsäure wird auch in Kosmetikartikeln eingesetzt. Sie findet dort als Puffersubstanz Verwendung und stabilisiert den pH-Wert des Kosmetikums.

Literatur

K. Lohbeck, H. Haferkorn, W. Fuhrmann, N. Fedke: Maleic and Fumaric Acids. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2012. doi: 10.1002/14356007.a16_053.
Marina Bährle-Rapp: Aleurites moluccana. In: Springer Lexikon Kosmetik und Körperpflege. 4. Auflage. Springer, 2012, ISBN 978-3-642-24688-3.

Basierend auf einem Artikel in:

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