メタノール

メタノール（メチルアルコール、木精、木霊などとも呼ばれる）は、有機化合物であり、最も単純な脂肪族アルコールで、化学式はC H ₃ O H（メチル基が水酸基に結合したもので、しばしばMeOHと略される）である。軽くて揮発性があり、無色で可燃性の液体で、エタノール（飲用アルコール）に似た独特のアルコール臭があるが、エタノールよりも急性毒性が高い。^{[ 17 ]}メタノールは、かつて木材の乾留によって製造されていたことから、木精 という名前が付けられた。今日では、メタノールは主に一酸化炭素の水素化によって工業的に製造されている。^{[ 18 ]}

メタノールは、極性ヒドロキシル基に結合したメチル基から構成されています。年間2000万トン以上が生産されており、ホルムアルデヒド、酢酸、メチルtert-ブチルエーテル、安息香酸メチル、アニソール、過酸などの他の汎用化学品や、より特殊な化学品の原料として使用されています。 ^{[ 18 ]}

正常な健康な人間の体内には少量のメタノールが存在します。ある研究では、被験者の呼気中に平均4.5 ppmのメタノールが検出されました。 ^{[ 19 ]}人間の体内における平均内因性メタノールは0.45 g/日で、果物に含まれるペクチンから代謝される可能性があります。リンゴ1キログラムからは最大1.4 gのペクチン（メタノール0.6 g）が生成されます。^{[ 20 ]} 

メタノールは嫌気性細菌と植物プランクトンによって生成される。^{[ 21 ] [ 22 ]}

古代エジプト人は、遺体防腐処理において、木材の熱分解によって得られたメタノールを含む物質の混合物を使用していた。しかし、純粋なメタノールは、1661年にロバート・ボイルがツゲの木の蒸留によって初めて単離した。^{[ 27 ]}後に「ピロキシリック・スピリット」として知られるようになった。1834年、フランスの化学者ジャン＝バティスト・デュマとウジェーヌ・ペリゴがその元素組成を決定した。^{[ 28 ]}

彼らはまた、有機化学に「メチレン」という言葉を導入し、ギリシャ語のmethy = 「アルコール性の液体」 + hȳlē = 「森、木、木材、材料」から作りました。「メチレン」は、重量で約 14% の水素を含み、炭素原子を 1 つ含む「ラジカル」を指していました。これはCH ₂ですが、当時、炭素の原子量は水素の 6 倍しかないと考えられていたため、彼らは式を CH としました。^{[ 28 ]}その後、彼らは木精 (l'esprit de bois) を「二水和物メチレン」と呼びました (二水和物というのは、式がC ₄ H ₈ O ₄または(CH) ₄ (H ₂ O) ₂だと考えたためです)。「メチル」という用語は、1840 年頃に「メチレン」から逆成して派生し、その後「メチルアルコール」を表すのに使用されました。これは、1892 年に国際化学命名会議で「メタノール」に短縮されました。^{[ 29 ]}有機化学において炭素基の名前を形成する接尾辞-ylは、メチルという単語に由来する。

フランスの化学者ポール・サバティエは、 1905年にメタノールを合成的に製造できる最初のプロセスを発表しました。このプロセスは、二酸化炭素と水素を反応させてメタノールを製造できることを示唆していました。 ^{[ 10 ]}ドイツの化学者アルヴィン・ミッタッシュとマティアス・ピエールは、バディシェ・アニリン・アンド・ソーダ・ファブリーク（BASF）で、合成ガス（一酸化炭素、二酸化炭素、水素の混合物）をメタノールに変換する方法を開発し、特許を取得しました。ボッツァーノとマネンティによると、BASFのプロセスは1923年にドイツのロイナで初めて使用されました。運転条件は、亜鉛/クロム酸化物触媒を使用した「高温」（300～400  ℃）と高圧（250～350気圧）でした。^{[ 30 ]}

米国特許1,569,775は1924年9月4日に出願され、1926年1月12日にBASFに発行されました。^{[ 31 ]} このプロセスでは、クロムとマンガンの酸化物触媒が使用され、圧力は50～220気圧、温度は450℃までという非常に厳しい条件 が用いられました。現代のメタノール製造は、より低い圧力で動作可能な触媒（一般的には銅）を使用することで効率化されています。現代の低圧メタノール（LPM）プロセスは、 1960年代後半にICIによって開発されましたが、その技術特許は既に期限切れとなっています。^{[ 32 ]}

第二次世界大戦中、メタノールはM-Stoffという名称で、いくつかのドイツ軍ロケット設計において燃料として使用されたほか、ヒドラジンとほぼ50対50で混合したものがC-Stoffとして使用された。ドイツ空軍は、過給機付き航空機エンジンのデトネーション防止のため、吸気マニホールドに分子量50のメタノール水溶液（50対50）を噴射した。

自動車燃料としてのメタノールの使用は、1970年代の石油危機で注目を集めた。1990年代半ばまでに、メタノールまたはガソリンで走行可能な2万台以上のメタノールフレキシブル燃料車（FFV）が米国で導入された。さらに、1980年代から1990年代初頭にかけて、ヨーロッパで販売されるガソリン燃料には低濃度のメタノールが混合されていた。自動車メーカーは1990年代後半までにメタノールFFVの製造を中止し、エタノール燃料車に注力するようになった。メタノールFFVプログラムは技術的には成功したが、ガソリン価格が下落する時期に1990年代半ばから後半にかけてメタノール価格が上昇したことで、メタノール燃料への関心は薄れた。^{[ 33 ]}

1970年代初頭、モービル社はメタノールからガソリン燃料を製造するプロセスを開発した。^{[ 34 ]}

1960年代から1980年代にかけて、メタノールは原料化学物質である酢酸と無水酢酸の前駆体として登場した。これらのプロセスには、モンサント社の酢酸合成法、カティバ社のプロセス、テネシー・イーストマン社の無水酢酸プロセスなどが含まれる。

2023年現在、世界のメタノール生産量の0.2%は、温室効果ガスの排出量が比較的少ない方法で生産されており、これは「グリーン」メタノールとして知られています。^{[ 63 ]}グリーンメタノールのほとんどは、バイオマスのガス化によって生産されています。^{[ 63 ]}バイオマスのガス化によって合成ガスが生成され、さらにグリーンメタノールに変換されます。^{[ 64 ]}

グリーンメタノールを製造する別の方法として、水素、二酸化炭素、触媒を高温高圧下で反応させる方法がある。^{[ 63 ]}グリーンメタノールとして分類されるには、水素は再生可能電力を使用して製造されなければならず、^{[ 63 ]}二酸化炭素は炭素回収・貯留、直接空気回収、または最近発生したバイオマス由来でなければならない。^{[ 63 ]}グリーンメタノールの定義の中には、二酸化炭素はバイオエネルギーの燃焼中に回収されなければならないと規定しているものもある。^{[ 65 ]}

メタノールは市販品として様々な純度グレードで入手可能です。市販のメタノールは一般的にASTM純度グレードAとAAに分類されます。グレードAとグレードAAの純度はどちらも重量比で99.85%のメタノールです。グレード「AA」のメタノールには微量のエタノールも含まれています。^{[ 30 ]}

化学用途のメタノールは通常、グレードAAに相当します。水に加えて、典型的な不純物としてはアセトンとエタノール（これらは蒸留による分離が非常に困難です）があります。UV-Vis分光法は、芳香族不純物を検出するのに便利な方法です。水分含有量はカールフィッシャー滴定によって測定できます。

メタノールは非常に燃えやすい。その蒸気は空気よりわずかに密度が高く、遠くの発火源まで移動して引火する可能性がある。メタノール火災は、乾燥化学消火剤、二酸化炭素、水噴霧、または耐アルコール性泡消火剤で消火する必要がある。^{[ 8 ]}メタノールの炎は日中は見えない。

• アミノメタノール
• メタノール（データページ）
• メタノール経済
• トリメチルカルビノール

• ロバート・ボイル著『懐疑的な化学者』 （1661年）には、木精の蒸留に関する記述が含まれている。
• シュミット、エッカート W. (2022)。 "メタノール"。アルコール。液体燃料の百科事典。デ・グルイテル。 pp. 2–12 .土井: 10.1515/9783110750287-001。ISBN  978-3-11-075028-7。

• 国際化学物質安全カード0057
• メチルアルコール（メタノール） CDC/NIOSH、安全情報へのリンク
• CDC – NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド – メチルアルコール
• メタノールに関するファクトシート– 国家汚染物質目録