Zimtsäure (trans-3-Phenylacrylsäure, ) ist ein weißer Feststoff mit charakteristischem Geruch. Zimtsäure kommt in manchen Pflanzen natürlich vor und ist ungiftig. Neben Zimtaldehyd und Eugenol ist sie ein wichtiger Bestandteil des Zimtes. Zimtsäure gehört zu den Aromaten und ist eine ungesättigte Carbonsäure mit einer trans-substituierten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung in der Seitenkette. Die isomere cis-Zimtsäure (Allozimtsäure) hat nur eine geringe Bedeutung. Die Angaben in diesem Artikel beziehen sich nur auf die trans-Zimtsäure.

Darstellung Zimtsäure kann aus Benzaldehyd hergestellt werden, beispielsweise über die Aldoladdition mit Malonsäure (Doebner-Variante).

rahmenlos|hochkant=2.5|zentriert|Doebner-Variante der Knoevenagel-Reaktion

Ein speziell für die Zimtsäure entwickelter Reaktionsweg ist die Perkin-Reaktion:

rahmenlos|hochkant=2|zentriert|Zimtsäuredarstellung nach Perkin

Ein anderer Syntheseweg verläuft über eine Aldolkondensation von Benzaldehyd und Acetaldehyd.

rahmenlos|hochkant=1.7|zentriert|Herstellung von Zimtsäure durch Aldolkondensation

Zimtsäure entsteht auch durch die schon an der Luft stattfindende Oxidation von Zimtaldehyd.

rahmenlos|hochkant=1.6|zentriert|Autoxidation von Zimtaldehyd zur Zimtsäure

Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Zimtsäure kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der und den Gitterparametern a = 779 pm, b = 1807 pm, c = 567 pm und β = 97°. In der Elementarzelle befinden sich vier Formeleinheiten.J. Ladell, T. R. R. McDonald, G. M. J. Schmidt: The crystal structure of α-trans-cinnamic acid, in: Acta Cryst., 1956, 9, S. 195 (doi:10.1107/S0365110X56000474). Es sind mit der β- und γ–Modifikation zwei weitere metastabile Formen bekannt.J. H. Urbanus, S. Jiang: Polymorphism of trans-cinnamic acid, MSc graduation assignment ().G. M. J. Schmidt: 385. Topochemistry. Part III. The crystal chemistry of some trans-cinnamic acids, in: J. Chem. Soc., 1964, S. 2014–2021 (doi:10.1039/JR9640002014). Die Kristallstruktur dieser β-Modifikation ist isomorph zu 4-Chlorzimtsäure.I. Abdelmoty, V. Buchholz, L. Di, C. Guo, K. Kowitz, V. Enkelmann, G. Wegner, B. M. Foxman: Polymorphism of Cinnamic and α-Truxillic Acids: New Additions to an Old Story, in: Crystal Growth & Design, 2005, 5 (6), S. 2210–2217 (doi:10.1021/cg050160s).

Chemische Eigenschaften Bei einer Destillation bei 146 °C und ca. 4 hPa findet eine Zersetzung durch Decarboxylierung zu Styrol statt.

Biosynthese Zimtsäure entsteht aus der Aminosäure L-Phenylalanin im Zuge einer Desaminierung durch die Phenylalanin-Ammoniak-Lyase (), die in einer analogen Reaktion auch die Aminosäure L-Tyrosin zur para-Cumarsäure (4-Hydroxyzimtsäure) desaminiert. Sie ist ein Zwischenprodukt der Biosynthese von Chalkonen (und damit Vorstufe der Flavonoidbiosynthese) und Stilbenen.

rahmenlos|hochkant=1.6|zentriert|Biosynthese von Zimtsäure durch Desaminierung von L-Phenylalanin

Verwendung und Reaktivität Zimtsäure kann zur Darstellung von Phenylacetylen verwendet werden. Einige ihrer Ester sind als Riechstoffe in Anwendung. Bei der UV-Bestrahlung von trans-Zimtsäure erfolgt eine Isomerisierung unter Bildung von cis-Zimtsäure (Allozimtsäure):Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 407.

rahmenlos|hochkant=1.6|zentriert|Photochemische Isomerisierung von trans-Zimtsäure

Photochemisch dimerisiert Zimtsäure unter Bildung eines Cyclobutanrings. In Abhängigkeit von der Kristallform entstehen hierbei zwei verschiedene Isomere. Aus dem α–Polymorph entsteht die α–Truxillsäure. Das β–Polymorph bildet die β–Truxinsäure. Das γ–Polymorph kann photochemisch nicht dimerisiert werden.D. Wöhrle, M.W. Tausch, W.-D. Stohrer: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 1998, ISBN 3-527-29545-3, S. 96.M. D. Cohen: Photochemie organischer Festkörper, in: Angew. Chem., 1975, 87, S. 439–447 (doi:10.1002/ange.19750871204).V. Ramamurthy, K. Venkatesan: Photochemical reactions of organic crystals, in: Chem. Rev., 1987, 87, S. 433–481 (doi:10.1021/cr00078a009).

Derivate Am Phenylring durch eine Hydroxygruppe substituierte Derivate gehören zur Gruppe der Phenolsäuren. Die Sinapinsäure (3,5-Dimethoxy-4-hydroxy-zimtsäure) und auch α-Cyano-4-hydroxy-zimtsäure (HCCA) kommen als organische Matrix bei der MALDI-MS (Matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry) zum Einsatz. Dazu gehören zum Beispiel auch die Ferulasäure und die Kaffeesäure.

Durch die Reaktion mit Thionylchlorid (SOCl2) wird Zimtsäure in das reaktionsfreudige Zimtsäurechlorid umgewandelt.

rahmenlos|hochkant=1.5|zentriert|Herstellung von Zimtsäurechlorid

Durch Veresterung mit Ethanol in Gegenwart von Schwefelsäure oder SalzsäureE. Fischer, A. Speier: Darstellung der Ester, in: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1895, 28, S. 3252–3258 (). als Katalysator kann der Aromastoff Zimtsäureethylester gewonnen werden.

rahmenlos|hochkant=2.2|zentriert|Herstellung von Ethylcinnamat

Toxikologie Für Ratten liegt der orale LD50 bei 2,5 g/kg und der dermale LD50 bei 5 g/kg. Zimtsäure führt auf Hasenhaut zu Irritationen. Eine 4%ige Lösung in Vaseline führt bei Menschen zu keiner Hautreaktion.Wiley-VCH, Wiley-VCH: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Kapitel: Cinnamic Acid

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Einzelnachweise

Kategorie:Alkensäure Kategorie:Phenylpropanoid Kategorie:Sekundärer Pflanzenstoff Kategorie:Phenylethen Kategorie:Aromastoff (EU) Kategorie:Futtermittelzusatzstoff (EU)