Acide fumarique

L'acide fumarique, ou acide trans-butènedioïque, est un acide dicarboxylique insaturé de formule chimique HOOC–CH=CH–COOH. Il se présente sous la forme d'une poudre blanche cristallisée et inodore, combustible mais faiblement inflammable et faiblement soluble dans l'eau. Il présente une saveur rappelant celle des fruits. C'est l'isomère trans de l'acide maléique : ses deux groupes carboxyle sont en position E (trans) tandis que ceux de l'acide maléique sont en position Z (cis), ce qui le rend plus stable que ce dernier. Ses sels et esters sont appelés fumarates.

Acide fumarique (E, trans)
Acide maléique (Z, cis)

Acide fumarique

Structure de l'acide fumarique

Identification

Nom UICPA

acide (E)-but-2-èn-1,4-dioïque

Synonymes

acide trans-butènedioïque

N^o CAS

110-17-8

N^o ECHA

100.003.404

N^o CE

203-743-0

DrugBank

N^o E

Apparence

poudre cristalline incolore, inodore[1]

Propriétés chimiques

Formule

C₄H₄O₄ [Isomères]

Masse molaire[2]

116,072 2 ± 0,004 7 g/mol
C 41,39 %, H 3,47 %, O 55,14 %,

pKa

3,03 ; 4,44

Propriétés physiques

T° fusion

287 °C[3] (tube fermé)

T° ébullition

Point de sublimation : ~200 °C[3] à 101,3 kPa

Solubilité

4,9 g·L^-1[3] à 20 °C
6,3 g·L^-1 à 25 °C[1] dans l'eau

Masse volumique

1,64 g·cm^-3[3] à 20 °C

T° d'auto-inflammation

375 °C[3]

Point d’éclair

273 °C[3]

Thermochimie

C_p

équation[4] : $C_{P}=(15.759)+(5.9932E-1)\times T+(-7.0854E-4)\times T^{2}+(4.2980E-7)\times T^{3}+(-1.0058E-10)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 298 à 1 500 K.
Valeurs calculées :
142,058 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
298	24,85	142 016	1 224
378	104,85	162 223	1 398
418	144,85	170 796	1 471
458	184,85	178 487	1 538
498	224,85	185 396	1 597
538	264,85	191 613	1 651
578	304,85	197 223	1 699
618	344,85	202 304	1 743
658	384,85	206 931	1 783
698	424,85	211 168	1 819
738	464,85	215 076	1 853
778	504,85	218 710	1 884
818	544,85	222 117	1 914
858	584,85	225 340	1 941
899	625,85	228 488	1 969

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
939	665,85	231 439	1 994
979	705,85	234 293	2 019
1 019	745,85	237 068	2 042
1 059	785,85	239 775	2 066
1 099	825,85	242 417	2 089
1 139	865,85	244 994	2 111
1 179	905,85	247 497	2 132
1 219	945,85	249 912	2 153
1 259	985,85	252 220	2 173
1 299	1 025,85	254 394	2 192
1 339	1 065,85	256 401	2 209
1 379	1 105,85	258 203	2 225
1 419	1 145,85	259 754	2 238
1 459	1 185,85	261 004	2 249
1 500	1 226,85	261 913	2 256

Précautions

SGH[3]^,[5]

Attention

H319 et P305+P351+P338

SIMDUT[6]

Produit non classé

Écotoxicologie

DL₅₀

9,3 g·kg^-1[3] (souris, voie orale)

Composés apparentés

Isomère(s)

Acide maléique

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Chimie

L'acide fumarique a été obtenu pour la première fois en 1892 à partir d'acide succinique[7]. On l'obtient traditionnellement par oxydation du furfural, obtenu à partir du traitement du maïs, à l'aide de chlorate en présence d'un catalyseur à base de vanadium[8]. De nos jours, l'acide fumarique est produit industriellement essentiellement par isomérisation catalytique de l'acide maléique en solution aqueuse à pH faible. L'acide maléique est disponible en abondance par hydrolyse de l'anhydride maléique, lui-même obtenu en grande quantité par oxydation catalytique du benzène ou du butane.

Les propriétés chimiques de l'acide fumarique peuvent être facilement déduites de sa structure chimique. Il s'agit d'un acide faible qui forme des diesters, il peut subir des additions sur sa double liaison carbone-carbone, et est un excellent diénophile.

Il est moins combustible que l'acide maléique, et ne brûle pas dans les conditions qui font déflagrer ce dernier. Il peut être utilisé en milieu éducatif pour illustrer la différence d'enthalpie de formation entre les isomères cis et trans par différence entre les enthalpies de combustion.

L'acide fumarique est le stéréo-isomère E de l'acide maléique.

Biologie

L'acide fumarique est présent dans les fumeterres, les bolets, les lichens et la mousse d'Islande.

Il est également universellement distribué chez tous les êtres vivants dont le métabolisme utilise le cycle de Krebs pour oxyder leurs nutriments. C'est en effet un intermédiaire de ce cycle, où se forme par oxydation du succinate sous l'action de la succinate déshydrogénase, et donne du malate sous l'action de la fumarase.

De l'acide fumarique est également produit par le cycle de l'urée sous l'action de l'argininosuccinate lyase à partir de l'argininosuccinate.

Utilisation

Alimentaire

L'acide fumarique est utilisé comme additif alimentaire par l'industrie agroalimentaire depuis 1946. Il est utilisé comme régulateur alimentaire de pH avec le numéro E297. Il est utilisé dans les boissons et les levures chimiques. On l'emploie généralement à la place de l'acide tartrique et parfois de l'acide citrique, à raison de 1 g d'acide fumarique à la place d'environ 1,5 g d'acide citrique, afin d'ajouter une touche acide de manière semblable à l'acide malique.

Médicale

Plusieurs esters d'acide fumarique ont des propriétés immunorégulatrices (c'est-à-dire une légère immunosuppression) utilisées pour traiter le psoriasis. En Europe, l'Allemagne, l'Autriche et le Benelux utilisent des dérivés de l'acide fumarique à cet effet depuis le milieu du XX^e siècle[9].

Par ailleurs, le fumarate de diméthyle est en phase III d'essai clinique chez des patients atteints de sclérose en plaques pour en réduire le taux de rechute et la progression des handicaps par activation du facteur de transcription NFE2L2 de réponse au stress oxydant[10].

Autres

L'acide fumarique est utilisé dans la fabrication de résines polyester et de polyols ainsi que dans la fixation de certaines teintures. Il a été utilisé pour démontrer la faisabilité d'un réseau métal-organique[11]. Il serait également employé par l'industrie pétrolière pour contrôler le pH dans les fluides de fracturation utilisés dans les forages profonds et horizontaux d'exploitation du gaz de schiste[12]^{[source insuffisante]}

Notes et références

ACIDE FUMARIQUE, Fiches internationales de sécurité chimique
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
Entrée « Fumaric acid » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 15 juillet 2016 (JavaScript nécessaire)
(en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8)
Numéro index 607-146-00-X dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
« Acide fumarique » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
(de) J. Volhard, « Darstellung von Maleïnsäureanhydrid », Justus Liebigs Annalen der Chemie, vol. 268, n^os 1-2,‎ 1892, p. 255-256 (DOI 10.1002/jlac.18922680108, lire en ligne)
(en) Nicholas A. Milas, Roger Adams et K. L. Amstutz, « Fumaric Acid », Organic Syntheses, vol. 11,‎ 1931, p. 46 (DOI 10.15227/orgsyn.011.0046, lire en ligne)
(en) D. M. W. Balak, S. Fallah Arani, E. Hajdarbegovic, C. A. F. Hagemans, W. M. Bramer, H. B. Thio et H. A. M. Neumann, « Efficacy, effectiveness, and safety of fumaric acid esters in the treatment of psoriasis: a systematic review of randomized and observational studies », British Journal of Dermatology,‎ 27 février 2016 (PMID 26919824, DOI 10.1111/bjd.14500, lire en ligne)
(en) Ralf Gold, Ludwig Kappos, Douglas L. Arnold, Amit Bar-Or, Gavin Giovannoni, Krzysztof Selmaj, Carlo Tornatore, Marianne T. Sweetser, Minhua Yang, Sarah I. Sheikh et Katherine T. Dawson, « Placebo-controlled phase 3 study of oral BG-12 for relapsing multiple sclerosis », The New England Journal of Medicine, vol. 367, n^o 12,‎ 20 septembre 2012, p. 1098-1107 (PMID 22992073, DOI 10.1056/NEJMoa1114287, lire en ligne)
(en) Pascal G. Yot, Louis Vanduyfhuys, Elsa Alvarez, Julien Rodriguez, Jean-Paul Itié, Paul Fabry, Nathalie Guillou, Thomas Devic, Isabelle Beurroies, Philip L. Llewellyn, Veronique Van Speybroeck, Christian Serrec et Guillaume Maurina, « Mechanical energy storage performance of an aluminum fumarate metal–organic framework », Chemical Science, vol. 7, n^o 1,‎ janvier 2016, p. 446-450 (DOI 10.1039/C5SC02794B, lire en ligne)
tableaux Exel listant quelques substances et produits

Annexes

Articles connexes

Acide maléique l'isomère cis de l'acide fumarique
Acide citrique
Acide malique
Liste d'acides

Lien externe

(en) Fumaric Acid Compendium of Food Additive Specifications (Addendum 7) Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives 53 rd session

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[ICSC-1] ACIDE FUMARIQUE, Fiches internationales de sécurité chimique

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[GESTIS-3] Entrée « Fumaric acid » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 15 juillet 2016 (JavaScript nécessaire)

[Yaws-4] (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996 (ISBN 0-88415-857-8)

[SGH-5] Numéro index 607-146-00-X dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)

[Reptox-6] « Acide fumarique » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009

[10.1002/jlac.18922680108-7] (de) J. Volhard, « Darstellung von Maleïnsäureanhydrid », Justus Liebigs Annalen der Chemie, vol. 268, n^os 1-2,‎ 1892, p. 255-256 (DOI 10.1002/jlac.18922680108, lire en ligne)

[10.15227/orgsyn.011.0046-8] (en) Nicholas A. Milas, Roger Adams et K. L. Amstutz, « Fumaric Acid », Organic Syntheses, vol. 11,‎ 1931, p. 46 (DOI 10.15227/orgsyn.011.0046, lire en ligne)

[10.1111/bjd.14500-9] (en) D. M. W. Balak, S. Fallah Arani, E. Hajdarbegovic, C. A. F. Hagemans, W. M. Bramer, H. B. Thio et H. A. M. Neumann, « Efficacy, effectiveness, and safety of fumaric acid esters in the treatment of psoriasis: a systematic review of randomized and observational studies », British Journal of Dermatology,‎ 27 février 2016 (PMID 26919824, DOI 10.1111/bjd.14500, lire en ligne)

[10.1056/NEJMoa1114287-10] (en) Ralf Gold, Ludwig Kappos, Douglas L. Arnold, Amit Bar-Or, Gavin Giovannoni, Krzysztof Selmaj, Carlo Tornatore, Marianne T. Sweetser, Minhua Yang, Sarah I. Sheikh et Katherine T. Dawson, « Placebo-controlled phase 3 study of oral BG-12 for relapsing multiple sclerosis », The New England Journal of Medicine, vol. 367, n^o 12,‎ 20 septembre 2012, p. 1098-1107 (PMID 22992073, DOI 10.1056/NEJMoa1114287, lire en ligne)

[10.1039/C5SC02794B-11] (en) Pascal G. Yot, Louis Vanduyfhuys, Elsa Alvarez, Julien Rodriguez, Jean-Paul Itié, Paul Fabry, Nathalie Guillou, Thomas Devic, Isabelle Beurroies, Philip L. Llewellyn, Veronique Van Speybroeck, Christian Serrec et Guillaume Maurina, « Mechanical energy storage performance of an aluminum fumarate metal–organic framework », Chemical Science, vol. 7, n^o 1,‎ janvier 2016, p. 446-450 (DOI 10.1039/C5SC02794B, lire en ligne)

[12] tableaux Exel listant quelques substances et produits