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-カルボアルデヒド[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 はい
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像
バイルシュタイン参考文献	110889
チェビ	チェビ:412516 はい
チェムBL	チェルノブイリ原子力発電所 はい
ケムスパイダー	207215 はい
ECHA 情報カード	100.000.595
EC番号	200-654-9
グメリン参照	278693
ケッグ	C11101 はい
パブケム 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 はい キー: NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N はい 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
プロパティ
化学式	Ｃ6Ｈ6Ｏ3の​​​​
モル質量	126.111 グラムモル−1
外観	低融点の白色固体
臭い	バター、キャラメル
密度	1.29グラム/ cm3
融点	30～34 °C (86～93 °F; 303～307 K)
沸点	114～116 °C (237～241 °F; 387～389 K) (1 mbar)
紫外線可視光線（λmax）	284 nm [2]
関連化合物
関連するフラン-2-カルボアルデヒド	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:
ピクトグラム	[3]
シグナルワード	警告[3]
危険有害性情報	H315、H319、H335 [3]
注意事項	P261、P305+P351+P338、P310 [3]
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 はい 確認する （何ですか  ？） はいいいえ 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 ）は、 5-（ヒドロキシメチル）フルフラールとも呼ばれ、還元糖の脱水によって形成される有機化合物です。 ^{[4] [5]これは白色の低融点固体（市販のサンプル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よく溶けます。分子は}フラン環で構成され、アルデヒドとアルコールの両方の官能基が含まれています。

HMFは、特に加熱や調理の結果として、糖分を含む食品中に形成される可能性があります。HMFはヒトに対して潜在的に発がん性があると考えられていたため、その形成は重要な研究対象となってきました。しかし、これまでのところ、生体内での遺伝毒性は陰性でした。発がん性および遺伝毒性の影響に関して、ヒトとの関連性は導き出されていません。^[6] HMFは食品改良剤^[7]に分類されており、主に食品業界ではバイオマーカーとして、また食品の香料として食品添加物の形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、小規模に工業生産されています^[10]。^[12]

HMFは1875年に初めて、砂糖と硫酸からレブリン酸を形成する際の中間体として報告されました。 ^[13]これは今でも古典的な経路であり、フルクトースなどの6炭素糖（ヘキソース）が酸触媒による重脱水反応を起こします。^{[14] [15]}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。同様の化学反応が5炭素糖（ペントース）でも見られ、水性酸と反応してフルフラールを形成します。

古典的なアプローチでは、HMFが水性酸の中で反応し続け、レブリン酸を形成するため、収率が低くなる傾向があります。^[4]砂糖は一般に水以外の溶媒に溶けないため、高収率反応の開発は遅く困難でした。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きましたが、^[16] HMFが商業規模で生産されたのは90年以上も後のことでした。最初の生産工場は2013年に稼働しました。^[10]イオン液体、^{[17] [18]}連続液液抽出、反応蒸留、固体酸触媒の使用を含む、HMFがさらに反応する前に除去するか、そうでなければその形成を促進して分解を抑制するための数多くの合成技術が開発されました。^[19]

HMF自体の用途は少ない。しかし、より有用な他の化合物に変換することができる。^[12]これらの中で最も重要なのは2,5-フランジカルボン酸であり、ポリエステルの製造においてテレフタル酸の代替品として提案されている。^{[20] [21] HMFは}2,5-ジメチルフラン（DMF）に変換することができ、これはバイオエタノールよりもエネルギー含有量の高いバイオ燃料となる可能性のある液体である。HMFを水素化すると2,5-ビス（ヒドロキシメチル）フランが得られる。酸触媒加水分解により、HMFはギ酸を失いながらγ-ヒドロキシ吉草酸とγ-バレロラクトンに変換される。 ^{[5] [4]}

HMFは生鮮食品にはほとんど含まれていないが、砂糖を含む食品では乾燥や調理などの熱処理中に自然に生成される。他の多くの風味や色に関連する物質とともに、HMFはメイラード反応やカラメル化の際に生成される。これらの食品では、保存中にもゆっくりと生成される。酸性条件ではHMFが生成されやすい。^[22] HMFは焼き菓子のよく知られた成分である。パンをトーストすると、その量は14.8（5分）から2024.8 mg/kg（60分）に増加する。^[5]また、コーヒーを焙煎したときにも生成され、最大769 mg/kgになる。^[23]

これはワインの保存期間と温度の指標として優れており^[24]、特にマデイラワイン^[25]やブドウ濃縮液アロペで甘くしたワインでは特に有用である^[26]。

HMFは、蜂蜜、フルーツジュース、UHTミルクに微量含まれています。酢、ジャム、アルコール製品、ビスケットなどにもHMFは過剰加熱処理の指標として使用できます。たとえば、新鮮な蜂蜜には15 mg/kg未満しか含まれていませんが、pH値、温度、熟成期間によって異なります。^[27]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、蜂蜜のHMFが40 mg/kg未満である必要があります。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。^[28]

コーヒーやドライフルーツには、天然のHMFがより多く含まれています。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。 ^[29]干しプラムには、最大2200 mg/kgのHMFが含まれていることがわかりました。黒ビールには13.3 mg/kg、^[30]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。^[31]

ブドウ糖シロップに含まれています。

HMFは高果糖コーンシロップ（HFCS）中に形成されることがあり、そのレベルは20 mg/kgのHMFであることが確認されており、保管中または加熱中に増加します。^{[27]これはアメリカの}養蜂家にとって問題です。なぜなら彼らはミツバチに与える花蜜源が十分にない場合にHFCSを糖源として使用しており、HMFは彼らにとって有毒だからです。ソーダ灰やカリなどの塩基を加えてHFCSを中和すると、HMFの形成が遅くなります。 ^[27]

生産技術や保管方法によって、食品中の含有量は大きく異なります。食品の HMF 摂取量への寄与を評価するには、その消費パターンを考慮する必要があります。コーヒーは、HMF 含有量と消費量の点で非常に関連性が高い食品です。

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日の摂取量は、個人の消費パターンによって大きく異なる可能性があります。摂取量は1人1日4～30mgと推定されていますが、例えば干しプラムから作られた飲料では最大350mgの摂取になることもあります。^{[6] [32]}

ヒトの主な代謝物は、スミキ酸としても知られる 5-ヒドロキシメチル-2-フランカルボン酸 (HMFA) であり、尿中に排泄されます。

HMFは細胞内の鎌状ヘモグロビン（HbS）に結合します。遺伝子組み換え鎌状マウスを使用し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検出を備えたHPLCが基準法となっている（例：DIN 10751–3）。食品中のHMFの定量には、光度測定法が古典的な方法で用いられる。ホワイトの方法は、HMFの亜硫酸水素ナトリウム還元の有無による示差UV光度測定である。 ^{[35]ウィンクラー光度測定法は、p-}トルイジンとバルビツール酸を使用した呈色反応である（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非特異的であり、HPLC測定よりも高い結果をもたらす。迅速分析用のテストキットも利用可能である（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における中間体です。関連するビアルのペントース試験では、ヘキソースからのヒドロキシメチルフルフラールは泥褐色または灰色の溶液を与えることがありますが、これはペントースの緑色と簡単に区別できます。

アセトキシメチルフルフラール（AMF）もHMFの代替品としてバイオ由来のグリーンプラットフォーム化学物質です。^[38]