ヒドロキシメチルフルフラール

ヒドロキシメチルフルフラール

名前
推奨されるIUPAC名 5-(ヒドロキシメチル)フラン-2-カルバルデヒド[ 1 ]
その他の名前 5-(ヒドロキシメチル)-2-フルアルデヒド[ 1 ] 5-(ヒドロキシメチル)フルフラール[ 1 ]
識別子
CAS番号	67-47-0 Y
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像
バイルシュタイン参照	110889
チェビ	CHEBI:412516 Y
ケムブル	ChEMBL185885 Y
ケムスパイダー	207215 Y
ECHAインフォカード	100,000.595
EC番号	200-654-9
グメリン参考文献	278693
ケッグ	C11101 Y
PubChem CID	237332
ユニ	70ETD81LF0
CompToxダッシュボード（EPA）	DTXSID3030428
InChI InChI=1S/C6H6O3/c7-3-5-1-2-6(4-8)9-5/h1-3,8H,4H2 Y  キー:  NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N Y  InChI=1/C6H6O3/c7-3-5-1-2-6(4-8)9-5/h1-3,8H,4H2 キー:  NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYAB
笑顔 c1cc(oc1CO)C=O
不動産
化学式	C 6 H 6 O 3
モル質量	126.111  g·mol −1
外観	低融点白色固体
臭い	バター風味のキャラメル
密度	1.29 g/ cm³
融点	30～34  ℃（86～93  °F、303～307K  ）
沸点	114～116  ℃（237～241  °F、387～389K  ）（1ミリバール）
UV-vis（λmax）	284 nm [ 2 ]
関連化合物
関連するフラン-2-カルバルデヒド	フルフラール メトキシメチルフルフラール
危険
GHSラベル表示：
絵文字	[ 3 ]
合図となる単語	警告[ 3 ]
危険有害性情報	H315、H319、H335 [ 3 ]
予防措置に関する声明	P261、P305+P351+P338、P310 [ 3 ]
特に明記されていない限り、データは標準状態（25  ℃[77  °F]、100kPa  ）の材料について示されています。 Y の検証( Y Nとは何ですか? )      インフォボックス参照

ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）、別名5-（ヒドロキシメチル）フルフラールは、還元糖の脱水によって生成される有機化合物です。^{[ 4 ] [ 5 ]}これは白色の低融点固体（市販品は黄色であることが多い）で、水と有機溶媒の両方に非常に溶けやすい性質があります。分子はフラン環からなり、アルデヒド基とアルコール基の両方の官能基を含んでいます。

HMFは、特に加熱や調理の結果として、糖分を含む食品中に生成される可能性があります。HMFはヒトに対して発がん性がある可能性があると考えられていたため、その生成は重要な研究の対象となってきました。しかし、これまでのところ、生体内遺伝毒性は陰性でした。ヒトに対する発がん性および遺伝毒性の影響に関する関連性は得られません。^{[ 6 ]} HMFは食品改良剤として分類されており^{[ 7 ]}、主に食品添加物として食品のバイオマーカーおよび食品の香料として食品産業で使用されています。^{[ 8 ] [ 9 ]また、燃料[ 11 ]}やその他の化学物質^{[ 12 ]}の製造のためのカーボンニュートラルな原料として、小規模で工業的に生産されています^{[ 10 ] 。}

ある研究では、水マイクロドロップレットが、触媒や外部エネルギーの投入なしに、常温常圧下で空気と水の界面で還元糖をHMFに変換できることが報告されている。^{[ 13 ]}この変換は、水性糖溶液をマイクロドロップレットに噴霧することによって達成され、高収率でHMFを生成する環境に優しい経路を提供する。この結果は、HMFの持続可能な生産のためのこのマイクロドロップレットベースのアプローチの潜在的な拡張性を示している。

HMFは、1875年に糖と硫酸からレブリン酸を生成する際の中間体として初めて報告されました。 ^{[ 14 ]}これは、フルクトースなどの6炭糖（ヘキソース）が酸触媒による重脱水を受ける古典的な経路です。^{[ 15 ] [ 16 ]}塩酸を使用すると、HMFの代わりに5-クロロメチルフルフラールが生成されます。同様の化学反応は、水性酸と反応してフルフラールを生成する5炭糖（ペントース）でも見られます。

古典的な方法では、HMF が水性酸中で反応を続け、レブリン酸を生成するため、収率が低くなる傾向がある。^{[ 4 ]}糖は一般的に水以外の溶媒には溶けないため、高収率反応の開発は遅く困難であった。そのため、フルフラールは 1920 年代から大規模に生産されているが、^{[ 17 ]} HMF は 90 年以上後まで商業規模で生産されなかった。最初の生産プラントは 2013 年に稼働を開始した。^{[ 10 ]}イオン液体の使用、^{[ 18 ] [ 19 ]}連続液液抽出、反応蒸留、固体酸触媒など、HMF がさらに反応する前に除去するか、または生成を促進して分解を抑制するための多数の合成技術が開発されている。^{[ 20 ]}

HMFは生鮮食品にはほとんど含まれていませんが、乾燥や調理などの加熱処理中に糖分を含む食品で自然に生成されます。他の多くの風味や色に関連する物質と同様に、HMFはメイラード反応やカラメル化の際に生成されます。これらの食品では、保存中にもゆっくりと生成されます。酸性条件はHMFの生成を促進します。^{[ 23 ]} HMFは焼き菓子のよく知られた成分です。パンをトーストすると、その量は14.8 mg/kg（5分）から2024.8  mg/kg（60分）に増加します。^{[ 5 ]}また、コーヒーの焙煎中にも生成され、最大769  mg/kgになります。^{[ 24 ]}

これは、ワインの保存時間と温度の良い指標であり、^{[ 25 ]}特にマデイラ^{[ 26 ]}やブドウ濃縮液アロープで甘みをつけたワイン^{[ 27 ]}に有効です。

HMFは、蜂蜜、フルーツジュース、UHT牛乳に少量含まれています。これらの食品や酢、ジャム、アルコール製品、ビスケットなどでは、HMFは過剰な加熱処理の指標として使用できます。例えば、新鮮な蜂蜜には、 pH値、温度、熟成度に応じて15 mg/kg未満が含まれています^{[ 28 ]。}また、コーデックス食品規格では、蜂蜜が加工中に加熱されていないことを保証するために、蜂蜜中のHMF含有量が40 mg/kg未満であることが求められています 。ただし、熱帯産の蜂蜜は80  mg/kg未満でなければなりません^{[ 29 ] 。}

コーヒーやドライフルーツには、より多くのHMFが自然に含まれています。焙煎コーヒーのいくつかの種類には、300～2900  mg/kgのHMFが含まれていました。 ^{[ 30 ]}ドライプラムには、最大2200  mg/kgのHMFが含まれていることがわかりました。ダークビールには13.3  mg/kgが検出され、^{[ 31 ]}ベーカリー製品には4.1～151  mg/kgのHMFが含まれていました。^{[ 32 ]}

グルコースシロップに含まれている。

高果糖コーンシロップ（HFCS）にはHMFが生成される可能性があり、約20  mg/kgのHMFが検出され、保存中または加熱中に増加します。^{[ 28 ]}これは、ミツバチに餌を与えるのに十分な蜜源がない場合にHFCSを糖源として使用するアメリカの養蜂家にとって問題であり、HMFはミツバチにとって有毒です。炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの塩基を添加してHFCSを中和すると、HMFの生成が遅くなります。^{[ 28 ]}

食品中のHMF含有量は、製造技術や保存方法によって大きく異なります。食品がHMF摂取量に与える影響を評価するには、その食品の摂取パターンを考慮する必要があります。コーヒーは、HMF含有量と摂取量という点で、非常に重要な食品です。

HMFは加熱食品に含まれる天然成分ですが、通常は低濃度で存在します。HMFの1日摂取量は、個人の摂取パターンによって大きく変動する可能性があります。1人あたりの1日摂取量は4  ～30mgと推定されています が、例えば乾燥プラムから作られた飲料からは最大350mgの摂取量 になることがあります。^{[ 6 ]}

ヒトにおける主要な代謝産物は、5-ヒドロキシメチル-2-フランカルボン酸（HMFA）、別名スミキ酸であり、尿中に排泄される。

HMFは細胞内鎌状ヘモグロビン（HbS）に結合します。遺伝子組み換え鎌状赤血球マウスを用いた予備的な生体内研究では、経口投与された5HMFが血液中の鎌状赤血球の形成を阻害することが示されました。^{[ 33 ]}開発コードAes-103の下で、HMFは鎌状赤血球症の治療薬として検討されています。^{[ 34 ]}

現在、 UV検出付きHPLCが標準法です（例：DIN 10751–3）。食品中のHMFの定量には、従来から光度測定法が用いられています。White法は、亜硫酸水素ナトリウムによるHMF還元ありとなしの差分UV光度測定法です。^{[ 35 ]} Winkler光度測定法は、p-トルイジンとバルビツール酸を用いた呈色反応です（DIN 10751–1）。光度測定法は、関連物質も検出する可能性があるため、特異性が低く、HPLC測定よりも高い結果となる場合があります。迅速分析用のテストキットも市販されています（例：Reflectoquant HMF、Merck KGaA）。^{[ 36 ] [ 37 ]}

HMFは、モリッシュ試験におけるヘキソースの滴定の中間体である。関連するペントースのビアール試験では、ヘキソース由来のヒドロキシメチルフルフラールが濁った茶色または灰色の溶液を生成することがあるが、これはペントースの緑色とは容易に区別できる。

アセトキシメチルフルフラール（AMF）は、HMFの代替となるバイオ由来のグリーンプラットフォーム化学物質でもある。^{[ 38 ]}