ジカルボン酸

有機化学において、ジカルボン酸は2つのカルボキシル基（−COOH ）を含む有機化合物です。ジカルボン酸の一般的な分子式はHO ₂ C−R−CO ₂ Hと表され、Rは脂肪族または芳香族です。一般に、ジカルボン酸はモノカルボン酸と同様の化学的挙動と反応性を示します。

ジカルボン酸は、ポリアミドやポリエステルなどの共重合体の製造に使用されます。業界で最も広く使用されているジカルボン酸は、ナイロン製造の原料であるアジピン酸です。ジカルボン酸の他の例としては、アスパラギン酸とグルタミン酸があり、これらは人体に存在する2つのアミノ酸です。この名前は二酸と略されることがあります。長鎖脂肪族ジカルボン酸は、脂肪二酸として知られています。

非環式ジカルボン酸の一般式はHOである。
₂C(CH
₂）
_んCO の
₂H . ^[1] PubChemリンクでは、化合物の別名、ID、毒性、安全性など、より詳しい情報にアクセスできます。^[要出典]

2炭素のシュウ酸から10員環のセバシン酸までの酸は、「ああ、息子よ、静かに静かに祈りなさい」や「ああ、なんて素晴らしいアップルパイ、砂糖のように甘いんだ」という記憶法で覚えることができます。^{[誰によると? ]}

• アジピン酸は、その名前（ラテン語で「脂肪」を意味する）にもかかわらず、天然脂質の通常の成分ではなく、酸化酸敗の生成物です。これは、硝酸によるヒマシ油（リシノール酸）の酸化によって最初に得られました。現在は、主にナイロン6-6の製造のために、シクロヘキサノールまたはシクロヘキサンの酸化によって工業的に生産されています。接着剤、可塑剤、ゲル化剤、油圧作動油、潤滑剤、皮膚軟化剤、ポリウレタンフォーム、皮なめし剤、ウレタンの製造における他のいくつかの工業用途があり、食品の酸味料としても使用されます。
• ピメリン酸（ギリシャ語で「pimelh」 、脂肪）も酸化油から初めて単離されました。ピメリン酸の誘導体はリジンの生合成に関与しています。
• スベリン酸は、コルクの硝酸酸化によって初めて生成されました (ラテン語の suber)。この酸は、ヒマシ油を酸化した場合にも生成されます。スベリン酸は、アルキド樹脂の製造やポリアミド(ナイロンの変種)の合成に使用されます。
• アゼライン酸の名前は、硝酸（アゾ酸、窒素、またはアゾチック、硝酸）によるオレイン酸またはエライジン酸の酸化作用に由来しています。アゼライン酸は、酸化された脂肪の生成物から検出されました。アゼライン酸の起源は、保存状態の悪い亜麻仁油のサンプルや、5000年前のエジプトの墓から出土した軟膏の標本に存在することです。アゼライン酸は、過マンガン酸カリウムによるオレイン酸の酸化によって製造されていましたが、現在では、クロム酸によるオレイン酸の酸化分解、またはオゾン分解によって製造されています。アゼライン酸は、単純エステルまたは分岐鎖エステルとして、可塑剤（塩化ビニル樹脂、ゴム用）、潤滑剤、グリースの製造に使用されます。アゼライン酸は現在、化粧品（ニキビ治療）に使用されています。アゼライン酸は、ニキビのある皮膚に存在する様々な好気性および嫌気性微生物に対して、静菌性および殺菌性を示します。アゼライン酸は、植物の一部に高濃度で蓄積する分子として特定され、植物の感染に対する抵抗力を高めることができることが示されました。^[2]
• セバシン酸は、皮脂（獣脂）にちなんで名付けられました。テナールは1802年に牛脂の蒸留生成物からこの化合物を単離しました。工業的には、ヒマシ油のアルカリ分解によって生産されます。^[3]セバシン酸とその誘導体は、可塑剤、潤滑剤、拡散ポンプ油、化粧品、キャンドルなど、さまざまな工業用途があります。また、ナイロンなどのポリアミドやアルキド樹脂の合成にも使用されます。異性体であるイソセバシン酸は、ビニル樹脂可塑剤、押し出しプラスチック、接着剤、エステル潤滑剤、ポリエステル、ポリウレタン樹脂、合成ゴムの製造にさまざまな用途があります。
• ブラシル酸はエルカ酸からオゾン分解によって生成できるが[ ^{4] 、微生物（}カンジダ属）によってトリデカンから生成することもできる。この二酸は日本で香料製造用に小規模な商業規模で生産されている。^[5]
• ドデカン二酸はナイロン（ナイロン6,12）、ポリアミド、コーティング剤、接着剤、グリース、ポリエステル、染料、洗剤、難燃剤、香料の製造に使用されています。現在は、カンジダ・トロピカリスの特定の菌株による長鎖アルカンの発酵によって生産されています。^[5]トラウマ酸はその一価不飽和の対応物です。
• タプシン酸は、地中海の「致命的なニンジン」であるThapsia garganica (セリ科)の乾燥した根から単離されました。

日本ワックスは、ウルシの木（Rhus sp.） から得られるC21、C22、C23ジカルボン酸のトリグリセリドを含む混合物です。

地中海産のナッツに含まれるジカルボン酸の大規模な調査により、珍しい成分が明らかになった。^[6]合計26種の微量酸（ピーカンナッツの2％からピーナッツの8％）が特定された。8種はコハク酸由来で、おそらく光合成に関係し、18種は炭素原子5～22個の鎖を持つ。より重い酸（>C20）は、植物表面（外樹皮、根の表皮）に存在するスベリンで発見された。C16～C26のα、ω-二酸はスベリンの診断に用いられると考えられている。C18:1およびC18:2の場合、その含有量はスベリン全体の24～45％である。植物のクチンには低レベル（< 5％）で存在するが、シロイヌナズナでは含有量が50％を超えることがある。^[7]

超好熱性微生物は、特に多種多様なジカルボン酸を含んでいることが示されています。 ^[8] これはおそらく、これらの微生物と他の海洋細菌との最も重要な違いです。 C16からC22の二価脂肪酸は、超好熱性古細菌であるPyrococcus furiosusで発見されました。短鎖および中鎖（炭素原子11個まで）の二価脂肪酸は、アファニゾメノン属のシアノバクテリアで発見されています。^[9]

ジカルボン酸は、脂肪酸の異化過程におけるω酸化によって生成される可能性がある。これらの化合物は、トリカプリンおよびトリウンデシリン投与後に尿中に出現することが発見された。それらの生合成の重要性は十分に理解されていないが、ω酸化はラットの肝臓で起こるが、低速であり、酸素、NADPH、およびシトクロムP450を必要とすることが実証されている。後に、この反応は飢餓または糖尿病の動物でより重要であり、パルミチン酸の15％がω酸化され、次にtob酸化され、これによりマロニルCoAが生成され、これがさらに飽和脂肪酸合成に使用されることが示された。^[10] モノエン脂肪酸の過マンガン酸-過ヨウ素酸酸化によって生成されるジカルボン酸の測定は、炭素鎖における二重結合の位置を研究するのに役立った。^[11]

炭素鎖の中心近くに近接ジメチル分岐を含む長鎖ジカルボン酸が、ルーメン内でセルロースの消化に関与する細菌であるブチリビブリオ^{属で発見されている。 [12]}ジアボリック酸と名付けられたこれらの脂肪酸は、培養培地に用いられる脂肪酸によって鎖長が変わる。ブチリビブリオに最も多く含まれるジアボリック酸は、炭素鎖長が32のものである。ジアボリック酸は、ソルファタラ泉、深海の海洋熱水系、高温の海洋および大陸油田に生息する細菌、サーモトガ目サーモトガ属のコア脂質でも検出された。 ^[13]その脂質画分の約10%が対称的なC30～C34ジアボリック酸であることが示された。 C30（13,14-ジメチルオクタコサン二酸）とC32（15,16-ジメチルトリアコンタン二酸）のジアボリック酸は、Thermotoga maritimaに記載されている。^[14]

好熱性嫌気性細菌Thermoanaerobacter ethanolicusの脂質からは、C-13とC-16の炭素にメチル基を持つC29からC32の親二酸が単離され、特徴付けられている。^[15]最も豊富な二酸はC30のα,ω-13,16-ジメチルオクタコサン二酸であった。

二酸二塩酸は地質堆積物中に存在し、過去のメタンの嫌気性酸化のトレーサーであると考えられている。^[16]五環式環を1つまたは2つ持つもの、持たないものなど、いくつかの形態が新生代の浸出石灰岩で検出されている。これらの脂質は、古細菌由来の認識されていない代謝産物である可能性がある。

クロセチンは、サフラン（ Crocus sativus ）の柱頭とクチナシ（Gardenia jasminoides）の果実の主な赤色色素であるクロシン（クロセチン配糖体）の中心化合物です。クロセチンは、ジテルペノイドであり、カロテノイドとみなされる 20 炭素鎖ジカルボン酸です。サフラン栽培の歴史は 3,000 年以上前に遡りますが、クロセチンは 1818 年に初めて認識された植物カロテノイドでした。サフランの主な有効成分は、分子の両端にゲンチオビオース（二糖類）基を含む黄色色素クロシン2（グリコシル化が異なる 3 つの誘導体が知られています）です。サフランの 5 つの主要な生物学的に活性な成分、すなわち 4 つのクロシンとクロセチンを定量するための、シンプルで特異的な HPLC-UV 法が開発されました。^[17]

トラウマ酸は、植物組織から単離された最初の生物学的に活性な分子の一つです。このジカルボン酸は、植物において創傷部位付近の細胞分裂を刺激する強力な創傷治癒剤であることが示されており、^[18] 18:2または18:3脂肪酸ヒドロペルオキシドからオキソ脂肪酸に変換された後に生成されます。

トランス、トランスムコン酸はヒトにおけるベンゼンの代謝物である。尿中の濃度を測定することは、ベンゼンの職業的または環境的暴露のバイオマーカーとして利用される。^{[19] [20]}

グルチニン酸は置換アレンであり、 Alnus glutinosa（カバノキ科）から単離された。 ^[21]

多価不飽和脂肪酸は植物のクチクラには珍しいが、二価不飽和ジカルボン酸はいくつかの植物種の表面ワックスやポリエステルの成分として報告されている。例えば、リノール酸の誘導体であるオクタデカ-C6,C9-ジエン-1,18-ジオエートは、アラビドプシスやアブラナのクチクラに存在している。^[22]

アルキル側鎖とイタコン酸コアを持ついくつかのジカルボン酸が地衣類や菌類から単離されており、イタコン酸（メチレンコハク酸）は糸状菌によって生成される代謝物である。これらの化合物のうち、異なる鎖長と不飽和度を持つケトメリン酸と呼ばれるいくつかの類似体が、地衣類ケトメラのさまざまな種から単離されている。これらの分子は、強力なファルネシルトランスフェラーゼ阻害作用のため、抗癌剤開発の基礎として貴重であることが示された。^[23]

セリポリン酸（Pub Chem 52921868）として知られる一連のアルキルおよびアルケニルイタコン酸は、選択的リグニン分解菌（白色腐朽菌）であるCeriporiopsis subvermisporaの培養物中に発見されました。^{[24] [25]}セリポリン酸の絶対配置、立体選択的生合成経路、および代謝物の多様性については詳細に議論されています。^[26]

テレフタル酸は、PET、テリレン、ダクロン、ラヴサンなどのブランド名で知られるポリエステルの製造に使用される汎用化学物質です。

ジカルボン酸は通常、結晶性の固体です。α、ω-化合物の水への溶解度と融点は、炭素原子の数が奇数と偶数で交互になって炭素鎖が長くなるにつれて、連続的に増加します。そのため、炭素原子の数が偶数の場合、融点は、次の奇数の場合よりも高くなります。^[27]これらの化合物は弱二塩基酸であり、2つのカルボキシレート基間の距離が増加するにつれて、pK _aの値はおよそ 4.5 と 5.5 に近づきます。したがって、生物系に典型的な pH 約 7 の水溶液では、ヘンダーソン-ハッセルバルヒの式は、それらが主にジカルボキシレートアニオンとして存在することを示しています。

ジカルボン酸、特に小さく直鎖状のものは架橋剤として使用できます。^[28]カルボキシル基が炭素原子1個または全く分離されていないジカルボン酸は、加熱すると分解して二酸化炭素を放出し、モノカルボン酸を残します。^[27]

ブランの法則によれば、ジカルボン酸のバリウム塩を加熱するか、無水酢酸で脱水すると、酸基を持つ炭素原子が1位と（4位または5位）にある場合、環状酸無水物が生成されます。したがって、コハク酸はコハク酸無水物を生成します。1位と6位にカルボキシル基を持つ酸の場合、この脱水により二酸化炭素と水が失われ、環状ケトンが形成されます。たとえば、アジピン酸はシクロペンタノンを形成します。^[27]

一官能性カルボン酸については、同じタイプの誘導体が存在する。^[要説明]しかし、カルボキシル基の一方または両方が変更される可能性があるという複雑さが加わる。^[要出典]片方だけが変更された場合、誘導体は「酸」と呼ばれ、両端が変更された場合は「通常」と呼ばれる。^{[要説明] [要更新]}誘導体には、カルボキシレートの一方または両方が、その塩、酸塩化物、エステル、アミド、および無水物に変換されたものが含まれる。^{[要出典]無水物またはアミドの場合、カルボキシル基の2つが一緒になって、例えば}スクシンイミドなどの環状化合物を形成することができる。^[29]

• トリカルボン酸

• リピドミクスゲートウェイ構造データベースジカルボン酸
• Dijkstra, Albert J. 「脂肪酸の慣用名 - パート 1」。lipidlibrary.aocs.org 。2019年6 月 24 日閲覧。