L'acide malonique est un diacide carboxylique aliphatique de formule HOOC-CH2-COOH. Ce composé chimique dénommé également acide propanedioïque a été découvert et identifié en 1858 à partir de produits d'oxydation de jus de pommes. Il se présente sous forme de poudre cristalline blanche, sans odeur, mais avec une forte tension de vapeur à température ambiante.

Ces dérivés sont des intermédiaires de synthèse industrielle pour la condensation de Knoevenagel ou de Döbner-Knoevenagel, dont on peut découvrir un exemple avec l'acide cinnamique. L'acide malonique sert aussi à la synthèse de l'acide barbiturique et ses dérivés. Poison cellulaire, la molécule entre en compétition avec l'acide succinique de formule HOOC-CH2-CH2-COOH et entrave le cycle de Krebs.

Propriétés

À température ambiante, l'acide malonique est une poudre cristalline colorée. Sur le banc Kofler, le corps poudreux fond vers 136 °C, puis s'évapore progressivement. Certaines impuretés revêtant les cristaux, comme l'acide acétique, rendent la détermination du point de fusion fort imprécise.

La poudre est facilement soluble dans l'eau. Elle est également soluble dans la pyridine, l'éthanol, le méthanol et l'éther ou diéthyl éther. Elle n'est pas soluble dans le benzène.

Par chauffage, en présence d'un déshydratant commun du type pentoxyde de phosphore P4O10 ou chlorure de calcium CaCl2, la molécule diacide perd une molécule d'eau et cette élimination ou plus précisément déshydratation donne l'anhydride de l'acide malonique.

Les deux protons acides sont situés sur les deux fonctions acides carboxyliques, –COOH. La première acidité est relativement forte par la présence d'un groupe attracteur qui est l'autre acide carboxylique en alpha de l'atome de carbone porteur du premier acide. Le proton part facilement car la base conjuguée est ainsi stabilisée par la proche présence de la fonction carboxylique restante.

Une décarboxylation est facile, elle conduit à un diol éthylénique, à deux fonctions alcool, –OH sur le même carbone, composé nécessairement instable qui se réarrange en acide acétique.

Préparation, synthèses industrielles et usages

Produit d'oxydation du jus de pomme, mais aussi isolé dans le suc de betterave à sucre, l'acide malonique est un exemple caricatural de produit chimique naturel et toxique.

Il est synthétisé industriellement en partant de l'acide chloroacétique.

le carbonate de sodium génère le sel de sodium de l'acide qui alors réagit avec le cyanure de sodium pour former l'acide cyanoacétique via une substitution nucléophile. Le groupe nitrile est hydrolysé avec de l'hydroxyde de sodium en malonate de sodium dont l'acidification fournit l'acide malonique.

Ce composé est commun dans la synthèse de produits pharmaceutiques.

Les dérivés d'acide malonique, en particulier les esters maloniques qui protègent la fonction acide carboxylique d'une éventuelle dégradation ou favorisent une réactivité dirigée, interviennent dans des synthèses importantes :

le malonate de diéthyle s'additionne à l'urée par une liaison amide pour former un hétérocycle (l'acide barbiturique) et de l'éthanol. Si le carbone central de l'acide malonique est diversement substitué, on obtient d'autres composés barbituriques ;

la synthèse malonique permet de fixer sur le carbone central de l'acide malonique une ou deux chaînes carbonées choisies, la suppression d'une des deux fonctions acides carboxyliques est acquise par chauffage avec une facile réaction finale de décarboxylation après une préalable desestérification.

Toxicité et règles de sécurité

Composé inflammable, aux vapeurs irritantes et nocives

L'acide malonique est un produit instable. Chauffé vers 140 °C, il se décompose en fumées toxiques ou en vapeurs potentiellement inflammables. Un début d'incendie peut être arrêté au moyen de poudre CO₂, d'agents chimiques secs, de mousses ou d'eau pulvérisée.

Les vapeurs sont irritantes pour les muqueuses, la peau et les yeux. L'acide malonique peut être absorbé par les voies respiratoires et digestives. Il est nocif en cas d'ingestion et fortement irritant pour les conduits pulmonaires.

Il faut éviter un stockage fourre-tout, en présence de bases, d'agents oxydants ou réducteurs.

Inhibiteur biochimique et poison cellulaire

L'acide malonique est un inhibiteur enzymatique, analogue structurel. Il entre en compétition avec l'acide succinique lors de la succinate déshydrogénase, étape du cycle des acides tricarboxyliques. Le métabolisme cellulaire est retenu et peut être entravé, ce qui implique des conséquences perturbatrices du cycle de Krebs.

L'acide malonique est un poison cellulaire, fort dangereux du fait de sa solubilité dans l'eau et les liquides physiologiques, ainsi que sa tension de vapeur relativement élevée qui accroît les risques accidentels d'inhalation.

Danger de confusion des appellations triviales

Il ne faut pas confondre l'acide malonique et les sels d'anion ou encore les esters couramment nommés malonates, avec l'acide malique et les malates, ou l'acide maléique et les maléates.

L'appellation attribuée par les chimistes provient toutefois d'une même racine, malum en latin, signifiant la pomme en latin, mais les molécules ou les anions diffèrent par leurs structures et leurs propriétés.

丙二酸，也称缩苹果酸，是一个二羧酸，酸酐为二氧化三碳，化学式为CH2(COOH)2，可看作由丙烷的1,3-位两个氢原子被羧基取代形成。丙二酸及丙二酸酯是有机合成中的重要试剂。

生物化学

丙二酸的钙盐为白色晶体，大量存在于甜菜根中。

丙二酸可作竞争抑制剂，在呼吸电子传递链中抑制琥珀酸脱氢酶（复合物II）。

有机合成

丙二酸一般从乙酸制取。乙酸与氯气反应得到氯乙酸，再用碳酸钠处理生成钠盐，与氰化钠发生亲核取代反应，得到氰乙酸。氢氧化钠溶液水解，氰基转化为羧酸根离子，然后酸化即得丙二酸。

有机反应

丙二酸与尿素缩合生成巴比妥酸，用于生产巴比妥酸盐药物。

Knoevenagel缩合反应中的试剂，如与丙酮缩合生成丙二酸环亚异丙酯。

丙二酸酯，如丙二酸二乙酯、丙二酸二甲酯，是CH2COOH合成子。参见丙二酸酯合成。

由丙二酸合成的米氏酸是有机合成上非常有用的试剂。