Acide butanoïque

équation[5] : $\rho =0.89213/0.25938^{(1+(1-T/615.7)^{0.24909})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 267,95 à 615,7 K.
Valeurs calculées :
0,9516 g·cm^-3 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
267,95	−5,2	11,087	0,97683
291,13	17,98	10,86825	0,95756
302,73	29,58	10,75607	0,94767
314,32	41,17	10,64193	0,93762
325,91	52,76	10,52571	0,92738
337,5	64,35	10,40728	0,91694
349,09	75,94	10,28648	0,9063
360,68	87,53	10,16313	0,89543
372,28	99,13	10,03707	0,88433
383,87	110,72	9,90805	0,87296
395,46	122,31	9,77586	0,86131
407,05	133,9	9,6402	0,84936
418,64	145,49	9,50076	0,83707
430,23	157,08	9,35718	0,82442
441,83	168,68	9,20902	0,81137

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
453,42	180,27	9,05578	0,79787
465,01	191,86	8,89684	0,78387
476,6	203,45	8,73149	0,7693
488,19	215,04	8,55881	0,75408
499,78	226,63	8,3777	0,73813
511,38	238,23	8,18671	0,7213
522,97	249,82	7,984	0,70344
534,56	261,41	7,76705	0,68432
546,15	273	7,53234	0,66364
557,74	284,59	7,2747	0,64094
569,33	296,18	6,98596	0,6155
580,93	307,78	6,6519	0,58607
592,52	319,37	6,24349	0,55009
604,11	330,96	5,68025	0,50046
615,7	342,55	3,440	0,30308

Graphique P=f(T)

T° d'auto-inflammation

452 °C[1]

Point d’éclair

72 °C (coupelle fermée)[1]

Limites d’explosivité dans l’air

2–10 %vol[1]

Pression de vapeur saturante

à 20 °C : 57 Pa[1]

équation[5] : $P_{vs}=exp(93.815+{\frac {-9942.2}{T}}+(-9.8019)\times ln(T)+(9.3124E-18)\times T^{6})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 267,95 à 615,7 K.
Valeurs calculées :
102,31 Pa à 25 °C.

T (K)	T (°C)	P (Pa)
267,95	−5,2	6,7754
291,13	17,98	57,79
302,73	29,58	145,95
314,32	41,17	339,67
325,91	52,76	735,24
337,5	64,35	1 492,17
349,09	75,94	2 859,07
360,68	87,53	5 203,11
372,28	99,13	9 041,12
383,87	110,72	15 069,93
395,46	122,31	24 193,9
407,05	133,9	37 547,42
418,64	145,49	56 511,55
430,23	157,08	82 724,38
441,83	168,68	118 086,14

T (K)	T (°C)	P (Pa)
453,42	180,27	164 760,94
465,01	191,86	225 178,12
476,6	203,45	302 036,71
488,19	215,04	398 317,26
499,78	226,63	517 305,73
511,38	238,23	662 634,16
522,97	249,82	838 343,81
534,56	261,41	1 048 976,45
546,15	273	1 299 700,83
557,74	284,59	1 596 482,55
569,33	296,18	1 946 308,02
580,93	307,78	2 357 476,01
592,52	319,37	2 839 975,43
604,11	330,96	3 405 974,07
615,7	342,55	4 070 500

Point critique

52,7 bar, 354,85 °C[6]

Thermochimie

C_p

équation[5] : $C_{P}=(237700)+(-746.40)\times T+(1.8290)\times T^{2}$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 267,95 à 436,42 K.
Valeurs calculées :
177,747 J·mol^-1·K^-1 à 25 °C.

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
267,95	−5,2	169 020	1 918
279	5,85	171 826	1 950
284	10,85	173 242	1 966
290	16,85	175 063	1 987
296	22,85	177 015	2 009
301	27,85	178 743	2 029
307	33,85	180 937	2 054
312	38,85	182 865	2 076
318	44,85	185 301	2 103
324	50,85	187 868	2 132
329	55,85	190 107	2 158
335	61,85	192 916	2 190
340	66,85	195 356	2 217
346	72,85	198 406	2 252
352	78,85	201 588	2 288

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
357	83,85	204 339	2 319
363	89,85	207 762	2 358
369	95,85	211 317	2 398
374	100,85	214 380	2 433
380	106,85	218 176	2 476
385	111,85	221 440	2 513
391	117,85	225 477	2 559
397	123,85	229 646	2 607
402	128,85	233 221	2 647
408	134,85	237 631	2 697
413	139,85	241 408	2 740
419	145,85	246 059	2 793
425	151,85	250 843	2 847
430	156,85	254 930	2 893
436,42	163,27	260 310	2 955

P=f(T)

équation[7] : $C_{P}=(14.368)+(3.9591E-1)\times T+(-1.8906E-4)\times T^{2}+(-7.6462E-9)\times T^{3}+(2.0812E-11)\times T^{4}$
Capacité thermique du gaz en J·mol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 298 à 1 200 K.
Valeurs calculées :
115,564 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	115 522	1 311
358	84,85	131 864	1 497
388	114,85	139 544	1 584
418	144,85	146 902	1 667
448	174,85	153 941	1 747
478	204,85	160 667	1 824
508	234,85	167 084	1 896
538	264,85	173 198	1 966
568	294,85	179 015	2 032
598	324,85	184 540	2 095
628	354,85	189 781	2 154
658	384,85	194 744	2 210
688	414,85	199 437	2 264
718	444,85	203 867	2 314
749	475,85	208 179	2 363

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
779	505,85	212 102	2 407
809	535,85	215 789	2 449
839	565,85	219 250	2 489
869	595,85	222 494	2 525
899	625,85	225 531	2 560
929	655,85	228 373	2 592
959	685,85	231 030	2 622
989	715,85	233 514	2 650
1 019	745,85	235 837	2 677
1 049	775,85	238 010	2 701
1 079	805,85	240 048	2 725
1 109	835,85	241 962	2 746
1 139	865,85	243 767	2 767
1 169	895,85	245 476	2 786
1 200	926,85	247 157	2 805

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

10,17 ± 0,05 eV (gaz)[8]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

n_{D}^{20}

1,398

Précautions

SGH[9]

Danger

H314

SIMDUT[10]

Produit non classé

NFPA 704

Symbole NFPA 704

Transport

-
2820

Écotoxicologie

DL₅₀

8,79 g·kg^-1 (rats, oral)

LogP

0,79[1]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

On le trouve par exemple dans le beurre rance, le parmesan, et le contenu gastrique, où il dégage une odeur forte et désagréable. L'acide butyrique peut être perçu à partir d'environ 5 à 40 µg/m³ selon les sources[11].

Dans des conditions normales de température et de pression, l'acide butanoïque est un liquide légèrement huileux qui se solidifie à −8 °C et dont le point d'ébullition est de 164 °C. Il est facilement soluble dans l'eau, l'éthanol, et l'éther et se dissocie de son solvant par l'addition de chlorure de calcium. Le dichromate de potassium et l'acide sulfurique l'oxydent en dioxyde de carbone et en acide acétique, alors que le permanganate de potassium alcalin l'oxyde seulement en dioxyde de carbone. De plus, il a pour isomère de constitution l'acide 2-méthylpropanoïque, qui lui doit son deuxième nom d'acide isobutyrique.

C'est aussi un acide gras à courte chaîne présent dans les huiles végétales et les graisses animales. Le glycéride (ester de glycérol) de l'acide butyrique compose 3 % à 4 % du beurre. Quand le beurre rancit, les glycérides sont hydrolysés, libérant ainsi de l'acide butyrique à l'odeur désagréable. L'acide butyrique normal ou l'acide butyrique de fermentation est également trouvé comme ester hexylique dans l'huile de Heracleum giganteum et comme ester octylique dans celle du panais (Pastinaca sativa) ; il est aussi présent dans la transpiration.

Il est habituellement produit par la fermentation du sucre ou de l'amidon, provoquée par l'addition de fromage en décomposition, auquel on ajoute du carbonate de calcium pour neutraliser les acides formés dans le processus. La fermentation butyrique de l'amidon est facilitée par l'addition directe de Bacillus subtilis.

Divers esters sont obtenus à partir de l'acide butyrique. Ces esters sont appelés butyrate ou plus correctement butanoate. Ceux à faible masse molaire, comme le butanoate de méthyle, ont la plupart du temps des arômes plaisants. Ils sont ainsi utilisés comme additifs alimentaires ou dans les parfums.

Sa formule brute est la même que celle du formiate de propyle.

Usage

L'acide butanoïque est utilisé dans la préparation de divers arômes (esters butanoates), esters d'acide butyrique de faible poids moléculaire, comme le butanoate de méthyle, ont, pour la plupart, des arômes ou des goûts agréables. De ce fait, ils sont utilisés comme additifs dans l'alimentation et les parfums.

Grâce à sa forte odeur, il est également utilisé comme additif pour les appâts de pêche[12]. Beaucoup de saveurs disponibles sur le marché pour appâter les carpes communes (Cyprinus carpio) utilisent l'acide butyrique comme base d'ester, mais il n'est pas évident de savoir si les poissons sont attirés par l'acide butyrique lui-même ou par les autres substances ajoutées. L'acide butyrique est, cependant, l'un des rares acides organiques à se révéler savoureux à la fois pour les tanches et les bouvières[13].

À titre anecdotique, cette substance a également été utilisée comme répulsif non toxique provoquant des nausées et qui gâche la chair des baleines par l'équipe de Sea Shepherd contre le navire usine des baleiniers japonais[14] et par des militants anti-avortement[15] ; certaines forces policières pensent également l'adopter comme arme non-létale.

Fabrication des butyrates

Fermentation classique

Les butyrates ou correctement butanoates, esters de l'acide butanoïque, sont issues de fermentations faisant intervenir des bactéries anaérobies. Ce processus a été découvert par Louis Pasteur en 1861. Les principales bactéries productrices de butyrates sont :

Clostridium butyricum ;
Clostridium kluyveri ;
Clostridium pasteurianum ;
Fusobacterium nucleatum ;
Butyrivibrio fibrisolvens ;
Eubacterium limosum ;
Clostridium tyrobutyricum.

Le bilan de la réaction est le suivant :

C₆H₁₂O₆ → C₄H₈O₂ + 2 CO₂ + 2 H₂

La première étape de la production des butanoates emprunte la chaîne métabolique de la glycolyse, qui aboutit à la formation de deux molécules de pyruvate par molécule de glucose. Le pyruvate obtenu est ensuite oxydé en éthanoate (acétate sous la forme d'éthanoyl-coenzyme A) par un processus enzymatique unique faisant intervenir une série d'enzymes appelée complexe pyruvate déshydrogénase, avec formation parallèle de dioxyde de carbone (CO₂) qui quitte alors la cellule par diffusion et réduction de NAD⁺ en NADH.

L'éthanoyl-coenzyme A se transforme en acétoacétyl-coenzyme A. L'enzyme responsable est l'acétyl-CoA acétyl-transférase.
L'acétoacétyl-coenzyme A se transforme en β-hydroxybutyryl-CoA. l'enzyme responsable est la β-cétoacyl-CoA réductase (coenzyme : NADH).
La β-hydroxybutyryl CoA se transforme en crotonyl CoA. l'enzyme responsable est la β-hydroxyacyl deshydratase.
La crotonyl-CoA se transforme en butyl-CoA (CH₃CH₂CH₂C=O-CoA). l'enzyme responsable est la énoyl-CoA réductase (coenzyme : NADH).
Un groupement phosphate remplace le CoA pour former un phosphate de butyle. L'enzyme responsable est la phosphobutyrylase.
Le groupement phosphate rejoint l'ADP pour former de l'ATP et des butyrates; l'enzyme responsable est la butyrate kinase.

Acétone et fermentation des butyrates

Certaines bactéries produisent de l'acétone et du butanol par un autre processus commençant comme une fermentation de butyrates, comme :

Clostridium acetobutylicum : (la plus importante, utilisée dans l'industrie chimique) ;
Clostridium beijerinckii ;
Clostridium tetanomorphum ;
Clostridium aurantibutyricum.

Ces bactéries suivent le processus de fermentation décrit précédemment mais, lorsque le pH est inférieur à 5, elles passent vers la production de butanol et d'acétone pour empêcher une plus forte baisse du pH qui leur serait fatale. Deux molécules de butanol sont produites pour une molécule d'acétone. La modification se produit après la formation de l'acétoacétyl CoA. Cet intermédiaire peut, dans ces conditions, agir de deux nouvelles façons :

Acétoacétyl CoA → acétoacétate → acétone ;
Acétoacétyl CoA → butyryl CoA → butanal → butanol.

Activité physiologique de l'acide butanoïque

L'acide butyrique peut inhiber la fonction des histones désacétylase, augmentant ainsi la proportion d'histones acétylés, lesquelles ont une plus faible affinité pour l'ADN que la forme non acétylée (pour des raisons de répulsion électrostatiques). Il est en général admis que la fixation des facteurs de transcription sur l'ADN est défavorisée par la présence d'histones non acétylées (ayant une faible affinité pour l'ADN). Il est donc possible de conclure que l'acide butyrique augmente l'activité transcriptionnelle de la cellule au niveau de promoteurs régulés par les histones déacétylases.

L'acide butyrique est produit par le microbiote intestinal des mammifères. Sa production est amplifiée par les agents prébiotiques (fibres solubles). Il sert de carburant à la muqueuse intestinale et d'immunostimulant local et systémique[16]. Il permettrait au système immunitaire de faire la différence entre une colonisation par des bactéries symbiotiques et des agents pathogènes tels que le choléra[17].

Sous forme cationique ou d'ester l'acide butyrique a des propriétés antivirales, antifongiques et antibactériennes. Son intérêt sous cette forme réside surtout dans son potentiel à réguler les cellules cancéreuses et induire une différenciation cellulaire[18].

Source

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Butyric acid » (voir la liste des auteurs).

ACIDE BUTYRIQUE, Fiches internationales de sécurité chimique
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
(en) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents, vol. 4, England, John Wiley & Sons Ltd, 1999, 239 p. (ISBN 0-471-98369-1)
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(en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
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« Acide butyrique » 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
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Bibliographie

Voet & Voet ; John Wiley & Sons, 1995

Voir aussi

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