Loading article…
| |
| |
| 名前 | |
|---|---|
| 推奨されるIUPAC名
プロパン二酸[1] | |
| その他の名前
メタンジカルボン酸
| |
| 識別子 | |
| |
3Dモデル（JSmol）
|
|
| チェビ |
|
| チェムBL |
|
| ケムスパイダー |
|
| ドラッグバンク |
|
| ECHA 情報カード | 100.005.003 |
パブケム CID
|
|
| ユニ |
|
CompTox ダッシュボード ( EPA )
|
|
| |
| |
| プロパティ | |
| Ｃ３Ｈ４Ｏ４ | |
| モル質量 | 104.061 グラムモル−1 |
| 密度 | 1.619グラム/ cm3 |
| 融点 | 135～137℃（275～279℉、408～410K）（分解） |
| 沸点 | 分解する |
| 763グラム/リットル | |
| 酸性度（p Ka） | pK a1 = 2.83 [2] pK a2 = 5.69 [2] |
磁化率（χ）
|
-46.3·10 −6 cm 3 /モル |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
|
マロネート |
関連カルボン酸
|
シュウ酸 プロピオン酸 コハク酸 フマル酸 |
関連化合物
|
マロンジアルデヒド ジメチルマロン酸 |
| 危険 | |
| 安全データシート（SDS） | 外部MSDS |
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。
インフォボックス参照
| |
マロン酸は、構造がCH 2 (COOH) 2のジカルボン酸 です。マロン酸のイオン化形態、およびそのエステルと塩は、マロン酸塩として知られています。たとえば、ジエチルマロン酸はマロン酸のジエチルエステルです。名前は、ギリシャ語で「リンゴ」を意味する μᾶλον ( malon ) に由来しています。
歴史
マロン酸[3]は多くの果物や野菜に含まれる天然物質です。[4]有機農法で生産された柑橘類には、従来の農法で生産された果物よりもマロン酸の含有量が多いと言われています。[5]
マロン酸は1858年にフランスの化学者ヴィクトール・デセーニュによってリンゴ酸の酸化によって初めて合成されました。[3] [6]
構造と準備
構造はX線結晶構造解析によって決定されており[7] 、凝縮相熱化学を含む広範な特性データは米国国立標準技術研究所から入手可能である[8]。マロン酸の古典的な製造法はクロロ酢酸 から始まる：[9]
炭酸ナトリウムはナトリウム塩を生成し、これをシアン化ナトリウムと反応させて求核置換反応によりシアノ酢酸のナトリウム塩を得る。ニトリル基は水酸化ナトリウムで加水分解してマロン酸ナトリウムにすることができ、酸性化によりマロン酸が得られる。しかし、工業的には、マロン酸はジメチルマロネートまたはジエチルマロネートの加水分解によって生産される。[10]また、グルコースの発酵によっても生産されている。[11]
反応
マロン酸は典型的なカルボン酸として反応し、アミド、エステル、塩化物誘導体を形成する。[12] マロン酸無水物はモノエステルまたはアミド誘導体の中間体として使用でき、マロニルクロリドはジエステルまたはジアミドを得るのに最も有用である。よく知られた反応では、マロン酸は尿素と縮合してバルビツール酸を形成する。マロン酸はアセトンと縮合してメルドラム酸を形成することもあり、これはさらなる変換における多目的中間体である。マロン酸のエステルは、マロン酸エステル合成における−CH 2 COOHシントンとしても使用される。
ブリッグス・ラウシャー反応
マロン酸は、振動化学反応の典型的な例であるブリッグス・ラウシャー反応の重要な成分である。[13]
クネーヴェナーゲル凝縮
マロン酸は縮合と脱炭酸によって α,β-不飽和カルボン酸を製造するために使用されます。 桂皮酸は次のように製造されます。
- CH 2 (CO 2 H) 2 + ArCHO → ArCH=CHCO 2 H + H 2 O + CO 2
このいわゆるクネーヴェナーゲル縮合では、マロン酸がアルデヒドまたはケトンのカルボニル基と縮合し、続いて脱炭酸が起こります。
マロン酸を熱いピリジン中で縮合すると、縮合に伴って脱炭酸反応、いわゆるドエブナー修飾が起こる。[14] [15] [16]
亜酸化炭素の調製
マロン酸は容易に無水物を形成しないので、脱水すると代わりに亜酸化炭素が生成されます。
- CH 2 (CO 2 H) 2 → O=C=C=C=O + 2H 2 O
この変換は、五酸化リン（P 4 O 10）とマロン酸の乾燥混合物を加熱することによって達成される。 [17]これはマロン酸無水物と同様に反応し、マロン酸エステルを形成する。[18]
アプリケーション
マロン酸は特殊ポリエステルの原料です。1,3-プロパンジオールに変換してポリエステルやポリマーに使用できます（ただし、その有用性は不明です）。また、アルキド樹脂の成分にもなり、紫外線、酸化、腐食による損傷から保護するためのさまざまなコーティング用途に使用されています。マロン酸の用途の1つは、低温硬化型粉体コーティングの架橋剤としてのコーティング業界です。これは、熱に敏感な基材やコーティングプロセスの高速化の要望に対してますます価値が高まっています。[19]自動車用コーティングの世界市場は、2014年に185億9,000万ドルと推定され、2022年までの年間成長率は5.1％と予測されています。[20]
マロン酸は、エレクトロニクス産業、香料・香料産業、[4]特殊溶剤、ポリマー架橋、製薬産業など、多くの製造プロセスで高価値の特殊化学物質として使用されています。2004年、マロン酸および関連ジエステルの世界の年間生産量は2万トンを超えました。 [21]これらの市場の潜在的な成長は、産業用途で石油由来の化学物質を置き換えることを目指す産業バイオテクノロジーの進歩から生じる可能性があります。
2004年、マロン酸は米国エネルギー省によってバイオマスから生産される化学物質のトップ30に挙げられました。[22]
食品や医薬品の用途では、マロン酸は医薬品製剤の賦形剤や食品の天然防腐剤として、酸性度を制御するために使用できます。[4]
マロン酸は、香味料や芳香剤のガンマノナラクトン、桂皮酸、医薬品化合物のバルプロ酸など、数多くの貴重な化合物を製造するための構成要素化学物質として使用されています[23]。
マロン酸（最大37.5% w/w）はトウモロコシやジャガイモのでんぷんを架橋して生分解性熱可塑性プラスチックを製造するために使用されており、このプロセスは非毒性触媒を使用して水中で行われます。 [ 24] [25]でんぷんベースのポリマーは、2014年に世界の生分解性ポリマー市場の38%を占め、食品包装、発泡包装、堆肥袋が最大の最終用途セグメントでした。[26]
イーストマン・コダック社などはマロン酸とその誘導体を外科用接着剤として使用している。[27]
病理学
マロン酸値の上昇にメチルマロン酸値の上昇が伴う場合、代謝性疾患であるマロン酸・メチルマロン酸尿症（CMAMMA）の可能性があります。血漿中のマロン酸とメチルマロン酸の比率を計算することで、CMAMMAを古典的なメチルマロン酸血症と区別することができます。[28]
生化学
マロン酸はミトコンドリア脂肪酸合成（mtFASII）の前駆体であり、アシルCoA合成酵素ファミリーメンバー3（ACSF3）によってマロニルCoAに変換されます。 [29] [30]
さらに、マロン酸の補酵素A誘導体であるマロニルCoAは、アセチルCoAとともに細胞質脂肪酸生合成の重要な前駆物質です。アセチルCoAカルボキシラーゼの作用によりアセチルCoAからマロニルCoAが形成され、マロン酸はアシルキャリアタンパク質に転移して脂肪酸鎖に付加されます。
マロン酸は、呼吸電子伝達系におけるコハク酸脱水素酵素（複合体II）の競合阻害剤の典型的な例である。[31]マロン酸は、通常の基質であるコハク酸と競合して反応せずに酵素の活性部位に結合しますが、脱水素に必要な−CH 2 CH 2 −基を欠いています。この観察は、コハク酸脱水素酵素の活性部位の構造を推定するために使用されました。この酵素を阻害すると、細胞呼吸が減少します。[32] [33]マロン酸は多くの食品の天然成分であるため、ヒトを含む哺乳類に存在します。[34]
関連化学物質
マロン酸のフッ素化されたバージョンはジフルオロマロン酸である。[1]
マロン酸は二価イオンであり、分子あたり2個のプロトンを供与することができる。最初のプロトンは2.8、2番目のプロトンは5.7である。[2]したがって、マロン酸イオンはH O O C CH 2 COO −またはC H 2 (C O O) 2−2マロン酸またはプロパン二酸化 合物には、マロン酸の 塩およびエステルが含まれる。
参考文献
- ^ 国際純正・応用化学連合(2014)。有機化学命名法: IUPAC 勧告および推奨名称 2013。王立化学協会。p. 746。doi : 10.1039 /9781849733069。ISBN 978-0-85404-182-4。
- ^ abc pKa データ R. Williams 編纂 (pdf; 77 kB) 2010-06-02 にWayback Machineでアーカイブ
- ^ ab ヒュー・チザム編 (1911)。。ブリタニカ百科事典。第17巻 (第11版)。ケンブリッジ大学出版局。495ページ。
- ^ abc 「プロパン二酸」。The Good Scents Company 。2020年10月7日閲覧。
- ^ Ha CN、Ngoc ND、Ngoc CP、Trung DD、Quang BN (2012)。「従来農法と有機農法による柑橘類ジュースの有機酸濃度」。Acta Horticulturae。933 ( 933 ) : 601–606。doi : 10.17660 /actahortic.2012.933.78。hdl : 10400.1/2790。ISSN 0567-7572。
- ^ デセーニュ 5 世 (1858)。 「Note sur unacide obtenu par l'oxydation de l'acide malique」] (リンゴ酸の酸化によって得られる酸に関する注)」. Comptes rendus . 47 : 76–79.
- ^ Gopalan RS、 Kumaradhas P、 Kulkarni GU、 Rao CN (2000)。「脂肪族ジカルボン酸の実験的電荷密度研究」。Journal of Molecular Structure。521 ( 1–3): 97–106。Bibcode :2000JMoSt.521...97S。doi :10.1016/S0022-2860(99)00293-8。
- ^ NIST Chemistry WebBook. 「プロパン二酸」。
- ^ Weiner N.「マロン酸」。有機合成;全集第2巻、376ページ。
- ^ 米国特許 2373011、Britton EC、Ezra M、「マロン酸の製造」、1945-04-03 発行、Dow Chemical Co に譲渡
- ^ US 20200172941、Dietrich JA、「マロネート生産のための組換え宿主細胞」、Lygos Inc に譲渡
- ^ Pollak P, Romeder G (2005). 「マロン酸と誘導体」。Pollak P, Romeder G (編)。Van Nostrand 's Encyclopedia of Chemistry。doi :10.1002 / 0471740039.vec1571。ISBN 0471740039。
- ^ Csepei LI 、 Bolla C.「サリチル酸のブリッグス・ラウシャー振動反応への影響」（PDF）。UBB化学研究。1 ：285～300。
- ^ ジェサップ、ピーター J.; ペティ、C. ブルース; ルース、ヤン; オーバーマン、ラリー E. (1979)。「クルチウス転位による 2,4-ペンタジエン酸からの 1- N -アシルアミノ-1,3-ジエン: ベンジルトランス-1,3-ブタジエン-1-カルバメート」。有機合成。59 :1。doi : 10.15227/ orgsyn.059.0001。
- ^ アレン、CFH;ヴァンアラン、J. (1944)。 「ソルビン酸」。有機合成。24 : 92.土井:10.15227/orgsyn.024.0092。
- ^ ドーブナー O (1902)。 「Ueber die der Sorbinsäure hoologen, ungesättigten Säuren mit zwei Doppelbindungen」。Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft。35 : 1136–36。土井：10.1002/cber.190203501187。
- ^ ディールス O、ウルフ B (1906). 「ウーバー・ダス・コーレンサブオキシド。私」。化学。ベル。 39 : 689–697。土井：10.1002/cber.190603901103。
- ^ Perks HM、Liebman JF (2000)。 「パラダイムとパラドックス：カルボン酸とその無水物のエネルギー特性の側面」構造化学。11 (4): 265–269。doi : 10.1023 /A:1009270411806。S2CID 92816468。
- ^ Facke T、Subramanian R、Dvorchak M、Feng S (2004 年 2 月)。「低温硬化粉体コーティング用の架橋剤としてのジエチルマロネートブロックイソシアネート」。第 31 回国際水性塗料、高固形分および粉体コーティングシンポジウムの議事録。
- ^ James S. 世界の自動車用コーティング市場。2015 年 Grand View Research 市場レポート (レポート)。
- ^ 「マロン酸ジエステル」（PDF）。Inchem。UNEP出版物。2017年11月18日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2015年12月11日閲覧。
- ^ Werpy TA、Holladay JE、White JF（2004年8月）。Werpy TA、Petersen G（編）。バイオマス由来の高付加価値化学物質。第1巻：糖類および合成ガスからの潜在的候補のスクリーニング結果（ PDF ）（レポート）。米国エネルギー省。doi ：10.2172/926125。OSTI 926125。
- ^ Hildbrand, S.; Pollak, P. マロン酸とその誘導体。2001 年 3 月 15 日。Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry
- ^ US 9790350、Netravali AN、Dastidar TG、「架橋天然およびワックス状デンプン樹脂組成物およびその製造方法」、コーネル大学に譲渡
- ^ Ghosh Dastidar T、Netravali AN (2012 年 11 月)。 」マロン酸による天然デンプンの「グリーン」架橋とその特性」。炭水化物ポリマー。90 （4）：1620〜8。doi ：10.1016 / j.carbpol.2012.07.041。PMID 22944425 。
- ^ 生分解性ポリマー：化学経済ハンドブック（レポート）。IHS Markit。2021年6月。
- ^ US 3591676、Hawkins G、Fassett D、「外科用接着剤組成物」
- ^ デ・サイン＝ファン・デル・フェルデンMG、ファン・デル・ハムM、ヤンスJJ、ヴィッサーG、プリンセンHC、バーホーベン＝デュイフNM、他。 （2016年）。 Morava E、Baumgartner M、Patterson M、Rahman S (編)。 「CMAMMA における迅速な代謝診断のための新しいアプローチ」。JIMDレポート。３０．ベルリン、ハイデルベルク：シュプリンガー：15–22。土井：10.1007/8904_2016_531。ISBN 978-3-662-53681-0. PMC 5110436 . PMID 26915364.
- ^ Witkowski, Andrzej; Thweatt, Jennifer; Smith, Stuart (2011). 「哺乳類ACSF3タンパク質は、ミトコンドリア脂肪酸合成のための鎖延長ユニットを供給するマロニルCoA合成酵素である」。Journal of Biological Chemistry . 286 (39): 33729–33736. doi : 10.1074/jbc.M111.291591 . PMC 3190830. PMID 21846720 .
- ^ Bowman, Caitlyn E.; Rodriguez, Susana; Selen Alpergin, Ebru S.; Acoba, Michelle G.; Zhao, Liang; Hartung, Thomas; Claypool, Steven M.; Watkins, Paul A.; Wolfgang, Michael J. (2017). 「哺乳類のマロニルCoA合成酵素ACSF3はミトコンドリアタンパク質のマロニル化と代謝効率に必要である」. Cell Chemical Biology . 24 (6): 673–684.e4. doi :10.1016/j.chembiol.2017.04.009. PMC 5482780. PMID 28479296 .
- ^ Pardee AB、Potter VR（1949年3月）。「クレブストリカルボン酸回路 におけるマロネートによる酸化阻害」。The Journal of Biological Chemistry。178（1）：241–250。doi ： 10.1016/ S0021-9258 （18）56954-4。PMID 18112108。
- ^ Potter VR 、 Dubois KP (1943 年 3 月)。「動物組織における水素輸送のメカニズムに関する研究: VI. コハク酸脱水素酵素の阻害剤研究」。 一般生理学ジャーナル。26 (4): 391–404。doi : 10.1085 /jgp.26.4.391。PMC 2142566。PMID 19873352。
- ^ Dervartanian DV, Veeger C (1964). 「コハク酸脱水素酵素に関する研究」Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 酵素学専門セクション92 (2): 233–247. doi : 10.1016/0926-6569(64)90182-8.
- ^ 「マロン酸用メタボカード」。ヒトメタボロームデータベース。2020年3月13日。 2020年10月6日閲覧。
外部リンク
- 計算機: マロン酸水溶液中の水と溶質の活性