乙二酸（Ethanedioic Acid），有機(jī)化合物，分子式為C2H2O4，結(jié)構(gòu)簡式為HOOC-COOH，俗稱草酸，摩爾質(zhì)量為90.03g/摩爾，密度為1.9g/cm3。乙二酸為無色透明單斜晶系結(jié)晶或白色粉末，無味，溶于水和乙醇，不溶于苯、三氯甲烷、石油醚，易升華。通常所見的乙二酸是含有兩分子結(jié)晶水的無色晶體，學(xué)名為二水合乙二酸，分子式為C2H2O4·2H2O。乙二酸在所有二元羧酸中酸性最強(qiáng)，受熱易分解，具有很強(qiáng)的還原性，與醇會(huì)發(fā)生化反應(yīng)，還可以與許多金屬反應(yīng)生成草酸鹽。草酸以鹽的形式廣泛存在于許多草本植物和藻類中（如菠菜、芹菜、胡椒和茶葉中含量很高），最常見的是鈣鹽和鉀鹽。在人和動(dòng)物的尿中，草酸以草酸鈣的形式存在。工業(yè)上生產(chǎn)乙二酸的方法有甲酸鈉法、氧化法和羰基合成法。
草酸及其鹽類在工業(yè)上用途很廣，常用作還原劑、過氧化鈉、媒染劑、清洗劑、金屬表面處理劑、提煉稀有金屬的溶劑以及有機(jī)合成原料等。長期接觸草酸煙霧和粉塵會(huì)引起上呼吸道慢性炎癥，液體對皮膚、眼睛和粘膜有刺激和腐蝕作用、局部長期作用會(huì)感到痛疼、發(fā)，甚致潰瘍、壞死。
相關(guān)歷史
早在17世紀(jì)初期就在白花酢漿草和酸模的葉中發(fā)現(xiàn)了酸式草酸鉀。1776年時(shí)，C.W.Scheele首先用硝酸氧化砂糖制得草酸，19世紀(jì)中葉，Gay-Lussac發(fā)現(xiàn)的熔堿法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。該法是把鋸木屑、谷物等纖維素與濃氫氧化鈉、氫氧化鈣，加熱到高溫后，得到以草酸鹽和碳酸鹽為主的產(chǎn)品，再經(jīng)酸化得到草酸。近代工業(yè)生產(chǎn)方法主要有甲酸鈉法和乙二醇法。此外，還可用硝酸氧化碳水化合物和糖類發(fā)酵制檸檬酸副產(chǎn)物提取。單純以生產(chǎn)草酸為目的的發(fā)酵法是不經(jīng)濟(jì)的。
來源
乙二酸俗名草酸，它以鹽的形式廣泛存在于許多草本植物和藻類中（如菠菜、芹菜、胡椒和茶葉中含量很高），最常見的是鈣鹽和鉀鹽。在人和動(dòng)物的尿中，草酸以草酸鈣的形式存在。
哺乳動(dòng)物的草酸攝取主要通過飲食來獲得，植物中的草酸是草酸的最主要來源。在大多數(shù)植物中的草酸含量可達(dá)到組織干重的6%~10%。草酸分為可溶性草酸與不溶性草酸兩種，兩種形式的草酸均由植物產(chǎn)生。不溶性草酸生成一些植物的針晶狀物質(zhì)來防止草食動(dòng)物攝入?？扇苄圆菟峥梢宰鳛橐环N食源性毒素易被腸壁吸收，在腎臟沉積為草酸鈣結(jié)晶。另外，至少13種食物中的前體物如冰醋醛、維生素c、L-羥脯氨酸、甘氨酸通過復(fù)雜的代謝途徑產(chǎn)生輔酶I的同時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)品草酸。草酸除來自植物外，發(fā)現(xiàn)有多種真菌（真菌屬如：核盤菌屬、曲霉屬、腐霉屬、青霉、 栗疫殼菌屬、倒杯蘑菇屬、絲核菌屬和小核菌屬）也能產(chǎn)生草酸。
代謝
草酸直接通過飲食進(jìn)入身體，最終由肝臟進(jìn)行代謝。草酸的總排泄量包括內(nèi)源性和飲食中的草酸在微生物降解后累積。草酸的轉(zhuǎn)運(yùn)大部分是通過與胃壁分泌的鹽酸作用下變?yōu)殛庪x子并與跨細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。特別是一些主要分布在小腸和大腸，已確定來自于SLC26基因家族的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有轉(zhuǎn)運(yùn)草酸作用。草酸鹽也可以在胃里被動(dòng)吸收。大量的草酸鹽不能直接通過機(jī)體中的糞便和尿液排出體外，只會(huì)在腎小管和骨盆沉積使腎臟形成草酸鈣晶體從而導(dǎo)致腎臟結(jié)石，因此必須由微生物降解后才可以排泄。
生理作用
草酸作為真菌分泌的毒素參與真菌病害的致病過程。已經(jīng)在核盤菌屬、曲霉屬、腐霉屬、青霉屬、 栗疫殼菌屬、倒杯蘑菇屬、絲核菌屬和小核菌屬等屬中有報(bào)道。草酸在上述真菌屬的致病過程中都起著重要作用。低濃度下草酸有助于植物抵抗真菌；高濃度會(huì)導(dǎo)致死亡。
乳酸脫氫酶催化反應(yīng)是無氧糖酵解中最終產(chǎn)物，此酶廣泛存在于各種組織中。乳酸脫氫酶能被巰基試劑所抑制，硼酸、丙二酸，草酸，草氨酸以及乙二胺四乙酸二鈉則是競爭性抑制劑。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
乙二酸分子式為C2H2O4，其結(jié)構(gòu)式為HOOC-COOH，為無色透明單斜晶系結(jié)晶或白色粉末，摩爾質(zhì)量為90.04g/摩爾，密度為1.9g/cm3，熔點(diǎn)為189.5℃，溶于水和乙醇，不溶于苯、三氯甲烷、石油醚。草酸易升華，開始升華的溫度為100℃，125℃迅速升華，157℃時(shí)大量升華，并開始分解。
通常所見的乙二酸是含有兩分子結(jié)晶水的無色晶體，學(xué)名為二水合乙二酸，分子式為C2H2O4·2H2O，摩爾質(zhì)量為126.1g/mol，熔點(diǎn)為101℃~102℃，密度為1.65g/cm3，20℃在水中的溶解度為13g~14g/100mL，乙二酸（草酸）加熱至100℃~105℃時(shí)會(huì)失去結(jié)晶水，轉(zhuǎn)化為無水乙二酸（無水草酸），后者具有吸濕性。
化學(xué)性質(zhì)
酸性
乙二酸的pKa1為1.46，pKa2為4.40，酸性比其他二元羧酸都強(qiáng)，這是由于兩個(gè)羧基直接相連，相互間的吸電子影響較大的緣故。
脫羧
乙二酸加熱至150℃以上，會(huì)分解脫羧生成甲酸和二氧化碳。
乙二酸在189.5℃或遇到硫酸會(huì)分解為二氧化碳、一氧化碳和水。實(shí)驗(yàn)室可用此反應(yīng)來制取一氧化碳?xì)怏w。
還原
乙二酸具有很強(qiáng)的還原性，能將高錳酸鉀還原。這一氧化還原反應(yīng)是定量進(jìn)行的，所以乙二酸在定量分析中可用來標(biāo)定高錳酸鉀溶液的濃度。
當(dāng)草酸發(fā)生部分還原反應(yīng)則生成醇酸或醛酸，如：
酯化
乙二酸可以和醇在一定的條件下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成酯。例如乙二酸能和乙醇反應(yīng)生成草酸乙酯。
與金屬反應(yīng)
草酸能與許多金屬反應(yīng)生成草酸鹽。除堿金屬和鐵的草酸鹽以外，其余的草酸鹽幾乎不溶于水，許多金屬的草酸鹽能生成溶于水的配位化合物，例如草酸鐵能溶于草酸鉀的溶液中：
其他
應(yīng)用領(lǐng)域
化工領(lǐng)域
草酸被廣泛用于淀粉水解生產(chǎn)純糊精及葡萄糖的制造；生產(chǎn)對苯二酚、季戊四醇也需要使用草酸，草酸還用于生產(chǎn)各種草酸鹽和草酸酯，如：草酸鈣、草酸銨、草酸鈉、草酸鎳、草酸鉀及草酸乙酯等；草酸還用于沒食子酸、鹽基孔雀石綠、聚氯乙稀、氨基塑料、漆片等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)以及油脂精制。
醫(yī)藥領(lǐng)域
草酸在醫(yī)藥領(lǐng)域用于制造金霉素、土霉素、四環(huán)素、鏈霉素、維生素B12、苯巴比妥、泛酸鈣、冰片、甲碘吡酸鈉等藥品。草酸衍生物二羥食用醋酸用于制作香料和藥品。
金屬清洗劑
用草酸溶液清洗過的鐵和非鐵金屬表面可生成草酸鹽沉積。在機(jī)械加工的過程中，草酸鹽涂層起潤滑劑載體的作用，能提高加工速度并可延長加工部件和設(shè)備的壽命。
紡織工業(yè)
在紡織工業(yè)中，大量草酸用作織物助染劑以脫污和漂白，用草酸在低溫下洗滌即能殺死衣服中存在的細(xì)菌，草酸的鋁鹽和銻鹽可用媒染劑。
陽極氧化處理和制造催化劑
用草酸或草酸鹽溶液作電解液，對鋁及其合金進(jìn)行陽極氧化處理，得到帶色的表面保護(hù)層。這種表面層堅(jiān)硬、耐磨，耐腐蝕，反復(fù)彎曲不剝落，可以提高材質(zhì)的絕緣擊穿電壓。并可因金屬所含的其它元素及處理?xiàng)l件的不同，而得到淡黃、褐黃、青銅色等各種顏色。從化學(xué)品和能量費(fèi)用看，草酸工藝比硫酸工藝昂貴。許多催化劑，例如石油重整用鉑-鎳催化劑，油品加氫脫硫用鈷、錫、鋁催化劑等在制造過程中要使用草酸。
抽提和提純稀有元素
大量草酸用于抽提和提純稀有元素，例如利用稀土金屬和鋼系金屬草酸鹽的不溶性來抽提和提純稀有金屬，草酸能與草酸銨生成可溶性絡(luò)合物而與其他草酸鹽分離。
其他
草酸可用作木材漂白劑，經(jīng)過草酸處理的木材具有發(fā)亮和更為均勻的顏色；某些草酸化合物對光的敏感性而開發(fā)了攝影印染法。在電機(jī)工業(yè)中，用于制作鎢臺(tái)金鋼。在制革工業(yè)中用于皮革的油污處理。在油脂化學(xué)中用于松油醇、甘油及硬脂酸脂的精制。此外，草酸還應(yīng)用于鋁合金的皮膜加工，硬質(zhì)金的制造、合金刀頭，以及用作鋼鐵、土壤分析試劑。
制備方法
甲酸鈉法
一氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)，生成甲酸鈉，然后經(jīng)高溫脫氫生成草酸鈉，草酸鈉再經(jīng)鈣化（或鉛化）、酸化、結(jié)晶和脫水干燥等工序，得到成品草酸。
氧化法
①以淀粉或葡萄糖母液為原料，在礬觸媒存在下，與硝酸進(jìn)行氧化反應(yīng)生成乙二酸。廢氣中的一氧化氮送吸收塔回收生成稀硝酸。
②以乙二醇為原料，在硝酸和硫酸存在下，用空氣氧化便可得到乙二酸。
羰基合成法
一氧化碳在鈀催化劑存在下與丁醇發(fā)生羰基化反應(yīng)，生成草酸二丁酯，然后通過水解生成乙二酸，此法分為液相法和氣相法兩種，氣相法反應(yīng)條件較低，反應(yīng)壓力為300kPa~400kPa，而液相法反應(yīng)壓力為13MPa~15MPa。
氣相法
液相法
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液相法生產(chǎn)過程中無人機(jī)交互產(chǎn)生，避免了設(shè)備的腐蝕問題；因催化劑體系中不含Cu2+，不會(huì)生成草酸酮而使催化劑活性下降；催化劑使用壽命長，再生簡單；單位Pd的生產(chǎn)效率高在催化劑低濃度下也可獲得較高的空時(shí)收率；CO分壓低時(shí)，選擇率仍很高；生成物草酸二丁酯，在反應(yīng)液中可達(dá)到很高的濃度
氣相法較液相法又向前發(fā)展了一步：反應(yīng)不用在高壓下進(jìn)行；固體催化劑采用固定床或流化床，而不必另外設(shè)置催化劑分離系統(tǒng)；催化劑壽命較液相法長。
糖發(fā)酵法
在用曲霉屬進(jìn)行糖發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸和酒石酸的過程中，草酸是副產(chǎn)物。控制發(fā)酵條件。如氨營養(yǎng)成分的供給，可以調(diào)節(jié)產(chǎn)物的比例。此方法曾是獲得草酸的重要途徑。用發(fā)酵工藝生產(chǎn)草酸是不經(jīng)濟(jì)的，已不占重要位置。
植物提取
在一些植物中含有豐富的草酸鹽。印度研究者報(bào)道，在紅柳桉樹、香椿、柚木等的樹皮中，灰菜、馬齒莧屬植物的莖、葉中含有大量的草酸鹽。從一種對牲畜有毒的草的葉和莖中，經(jīng)水浸，氯化鈣硫酸溶液處理，可獲得4.4%的草酸。從葉子中可以得到6.6%的草酸，其中4.4%來自可溶性草酸鹽，2.2%來自草酸鈣。
酶催化
草酸可以直接進(jìn)入檸檬酸循環(huán)代謝。丙酮酸在羥基酶的作用下轉(zhuǎn)換為草酸；而DL-乳酸必須在LDH（乳酸脫氫酶）的作用下先轉(zhuǎn)化為丙酮酸，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)椴菟帷?/p>
晶體結(jié)構(gòu)
草酸有α-型（或菱形）和β-型（或單斜晶系晶形）兩種結(jié)晶形態(tài)，因氫鍵形成的鏈狀和層狀的結(jié)構(gòu)。其中α-型（或菱形）為層狀結(jié)構(gòu)，β-型（或單斜晶形）為鏈狀結(jié)構(gòu)。在室溫下，菱形的草酸晶體在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，而單斜晶型的草酸晶體在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)態(tài)的或很不穩(wěn)定的。菱形草酸晶體的熔點(diǎn)和密度比單斜晶形草酸略高。粒度均勻的和粗顆粒的草酸堆密度分別為0.977g/cm3和0.881g/cm3。
安全事宜
安全標(biāo)識(shí)
GHS分類
毒理學(xué)資料
大鼠經(jīng)口半數(shù)致死劑量（LD50）：375mg/kg。
兔經(jīng)皮半數(shù)致死劑量（LD50）：2000mg/kg。
健康危害
長期接觸草酸煙霧和粉塵會(huì)引起上呼吸道慢性炎癥，液體對皮膚、眼睛和粘膜有刺激和腐蝕作用、局部長期作用會(huì)感到痛疼、發(fā)紺，甚致潰瘍、壞死。食入草酸，因量的不同，可出現(xiàn)肌肉痙攣，中樞神經(jīng)抑制，胃腸炎，嘔吐（常帶血），蛋白尿、血尿、強(qiáng)直、昏迷，直致死亡。草酸及其可溶性鹽類引起的這些癥狀，據(jù)認(rèn)為是由于草酸與鈣絡(luò)合，降低了體液中鈣離子的量，引起體液干擾，導(dǎo)致心臟和腦功能索亂，草酸鈣在腎、肝及其它軟組織沉積，晶體草酸鈣沉積在腎小管腔，使腎臟損傷。
急救措施
吸入：立即將人移至新鮮空氣處進(jìn)行休息，半直立體位。立即給予醫(yī)療護(hù)理。
食入：漱口，不要催吐。立即給予醫(yī)療護(hù)理。
皮膚接觸：脫去污染的衣服，用大量水沖洗皮膚或淋浴至少15分鐘。給予醫(yī)療護(hù)理。
眼睛接觸：用大量水沖洗。立即給予醫(yī)療護(hù)理。
儲(chǔ)存運(yùn)輸
乙二酸應(yīng)儲(chǔ)存于干燥倉房，應(yīng)與食用化工原料及氧化劑、堿類隔離。裝卸中要輕輕卸。
參考資料 >
Oxalic Acid | (COOH)2 - PubChem.PubChem.2023-02-24
乙二酸.國際化學(xué)品安全卡.2023-02-24
二水合乙二酸.國際品化學(xué)安全卡.2023-02-25
Oxalic Acid | (COOH)2 - PubChem.PubChem.2023-02-25