Mannitol ( D-Mannitol : Mannite : Manna Sugar : Osmitrol : Bronchitol ) Cz. >99% - 100g

D-mannitol

Inne nazwy:Mannitol, D-(−)-mannitol, mannit, (2R,3R,4R,5R)-heksano-1,2,3,4,5,6-heksol
Wzór chemiczny:C₆H₁₄O₆
Masa molowa:182.17 g/mol
Numer CAS: 69-65-8
SMILES:C([C@@H]([C@@H]([C@H]([C@H](CO)O)O)O)O)O
Wygląd:Biały krystaliczny proszek lub bezbarwne kryształy
Zapach:Bezwonny

D-mannitol to sześciowęglowy acykliczny polialkohol zawierający sześć grup hydroksylowych i cztery stereogeniczne atomy węgla. Jego budowa molekularna nadaje mu dużą zdolność do tworzenia wiązań wodorowych i sprawia, że właściwości w stanie stałym silnie zależą od upakowania cząsteczek i formy krystalicznej. D-mannitol ma szczególne znaczenie w badaniach krystalizacji, chemii materiałowej, asymetrycznej syntezie organicznej oraz w badaniach katalitycznych przekształceń. Jego dobrze określona stereochemia czyni go także użytecznym, odnawialnym chiralnym surowcem wyjściowym do otrzymywania strukturalnie złożonych związków organicznych.

Właściwości chemiczne i fizyczne

D-mannitol jest krystalicznym ciałem stałym w warunkach otoczenia. Pomiary termodynamiczne zestawione w NIST Chemistry WebBook podają temperaturę topnienia około 439.1 K, co odpowiada ok. 166 °C.

Związek zawiera sześć grup hydroksylowych, zdolnych do tworzenia rozległych międzycząsteczkowych sieci wiązań wodorowych. Oddziaływania te wpływają na jego relatywnie wysoką temperaturę topnienia, upakowanie w krysztale oraz silne powinowactwo do rozpuszczalników polarnych, takich jak woda.

D-mannitol wykazuje wyraźny polimorfizm. Trzy zasadnicze bezwodne formy krystaliczne, oznaczane jako α, β i δ, zostały scharakteryzowane metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Polimorfy zawierają tę samą cząsteczkę chemiczną, lecz różnią się konformacją cząsteczkową, upakowaniem krystalicznym i układem wiązań wodorowych. Zatem warunki krystalizacji, takie jak przesycenie, temperatura, środowisko rozpuszczalnika i zaszczepianie, mogą wpływać na to, która forma stała powstaje.

Badania krystalograficzne wykazały również istnienie półwodzianu D-mannitolu o składzie C₆H₁₄O₆·0.5H₂O. Jego struktura krystaliczna zawiera wodę włączoną do sieci wiązań wodorowych, która znacząco różni się od sieci w bezwodnych polimorfach.

D-mannitol tworzy kompleksy z gatunkami boranowymi w roztworze wodnym. Doświadczenia termodynamiczne i miareczkowe wykazały silne oddziaływania między boranami a licznymi grupami hydroksylowymi mannitolu. Zachowanie to jest charakterystyczne dla polialkoholi zawierających odpowiednio zorientowane grupy hydroksylowe i jest użyteczne w chemii analitycznej oraz koordynacyjnej.

Zastosowania

D-mannitol jest stosowany jako chiralny surowiec wyjściowy w syntezie organicznej. Jego określona stereochemia i symetryczny szkielet węglowy umożliwiają przekształcanie go w enancjomerycznie czyste epoksydy, azyridyny, laktony, dihydropirany i inne funkcyjne związki pośrednie. Dlatego jest użyteczny jako odczynnik z chiralnej puli w syntezach stereoselektywnych.

Jest także ważnym surowcem wyjściowym do produkcji izomannidu poprzez odwodnienie katalizowane kwasowo. Izomannid jest sztywnym dwucyklicznym diolem badanym jako odnawialny element budulcowy do polimerów o wysokich parametrach i innych zaawansowanych materiałów. Badania z użyciem stałych katalizatorów kwasowych, takich jak zeolit Hβ, wykazały selektywne przekształcanie mannitolu do izomannidu.

W chemii analitycznej i nieorganicznej D-mannitol jest używany do badania i kontrolowania kompleksowania boranów. Tworzenie kompleksów mannitolu z boranami zmienia właściwości kwasowo-zasadowe układów kwasu borowego i boranów, dzięki czemu mannitol jest użyteczny w badaniach specjacji boru, stałych równowagi oraz termodynamiki tworzenia kompleksów.

D-mannitol jest również szeroko stosowany jako związek modelowy w nauce o krystalizacji. Jego polimorfy α, β i δ stanowią użyteczny układ do badania zarodkowania, wzrostu kryształów, przemian polimorficznych, zarodkowania krzyżowego oraz zależności między konformacją cząsteczki a stabilnością kryształu.

Źródła literaturowe

1. NIST Chemistry WebBook, SRD 69. D-Mannitol, CAS 69-65-8. National Institute of Standards and Technology. Molecular formula, molecular mass, thermochemical data and phase-change properties.
2. Fronczek F. R., Kamel H. N., Slattery M. “Three polymorphs (alpha, beta, and delta) of D-mannitol at 100 K.” Acta Crystallographica Section C, 2003, 59, o567–o570. DOI: 10.1107/S0108270103018961.
3. Su W., Jia N., Li H., Hao H., Li C. “Polymorphism of D-mannitol: Crystal structure and the crystal growth mechanism.” Chinese Journal of Chemical Engineering, 2017, 25(3), 358–362. DOI: 10.1016/j.cjche.2016.09.002.
4. Nunes C., Suryanarayanan R., Botez C. E., Stephens P. W. “Characterization and Crystal Structure of D-Mannitol Hemihydrate.” Journal of Pharmaceutical Sciences, 2004, 93(11), 2800–2809. DOI: 10.1002/jps.20185.
5. Yu L., Reutzel-Edens S. M., Mitchell C. A. “Cross-Nucleation between D-Mannitol Polymorphs in Seeded Crystallization.” Crystal Growth & Design, 2007, 7(12), 2410–2414. DOI: 10.1021/cg070387i.
6. Kobayashi H., Yokoyama H., Feng B., Fukuoka A. “Selective Dehydration of Mannitol to Isomannide over Hβ Zeolite.” ACS Catalysis, 2017, 7(7), 4828–4834. DOI: 10.1021/acscatal.7b01295.
7. Marotta E., Baravelli M., Maini L., Righi P., Rosini G. “D-Mannitol as the Chiral Source for the EPC Synthesis of Both Enantiomers of 3-Ethoxycarbonyl-4-hydroxy-2-isoxazolines and Highly Functionalized Tricyclic Systems.” The Journal of Organic Chemistry, 1998, 63(23), 8235–8246. DOI: 10.1021/jo980941i.
8. “Borate-polyol complexes in aqueous solution: Determination of enthalpies by thermometric titrimetry.” Talanta, 1985, 32(6), 517–519. DOI: 10.1016/0039-9140(85)80269-1.

Bezpieczeństwo i postępowanie:

Brak obowiązku oznakowania zgodnie z GHS.

Mannitol jest na ogół uznawany za materiał o niskim zagrożeniu; należy jednak unikać wdychania pyłu oraz długotrwałego kontaktu ze skórą.