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有機硫黄化学において、有機硫酸塩はR−O−SOの構造を持つ共通の官能基を共有する有機化合物のクラスである。−3SO 4コアは硫酸基で、R 基は任意の有機残基です。すべての有機硫酸塩は正式にはアルコールと硫酸( H 2 SO 4 )から誘導されるエステルですが、多くはこの方法で製造されません。多くの硫酸エステルは洗剤に使用され、いくつかは有用な試薬です。アルキル硫酸塩は、疎水性炭化水素鎖、極性硫酸基 (アニオンを含む)、および硫酸基を中和するカチオンまたはアミンで構成されています。例としては、ラウリル硫酸ナトリウム(硫酸モノドデシルエステルナトリウム塩としても知られています) や関連するカリウム塩、アンモニウム塩 などがあります。
アプリケーション
アルキル硫酸塩は、ウールの洗浄に使われる液体石鹸や洗剤の陰イオン界面活性剤、表面洗浄剤、洗濯用洗剤、シャンプー、コンディショナーの有効成分としてよく使われています。また、歯磨き粉、制酸剤、化粧品、食品などの家庭用品にも含まれています。一般的に、アルキル硫酸塩は 3～20% の濃度で消費者製品に含まれています。2003 年には、米国で年間約 118,000 トンのアルキル硫酸塩が使用されました。[1]
合成有機硫酸塩
一般的な例としては、化学式CH 3 (CH 2 ) 11 OSO 3 Naで表されるラウリル硫酸ナトリウムがある。また、ラウリルアルコールから誘導されるようなエトキシル化脂肪アルコールの硫酸エステルも消費者製品によく見られる。一例として、一部の化粧品の成分であるラウレス硫酸ナトリウムがある。[2]
アルキル硫酸塩はアルコールから生成することができ、アルコールは動物性または植物性の油脂の水素化、チーグラー法、またはオキソ合成によって得られる。油脂化学原料またはチーグラー法から生成される場合、アルコールの炭化水素鎖は直鎖状になる。オキソ法で生成される場合、通常はC-2位にメチル基またはエチル基があり、アルキル鎖の数が偶数または奇数である低レベルの分岐が現れる。[3]これらのアルコールはクロロ硫酸と反応する。
- ClSO 3 H + RCH 2 OH → RCH 2 OSO 3 H + HCl
あるいは、アルコールは三酸化硫黄を使って半硫酸エステルに変換することもできる。[4]
- SO 3 + RCH 2 OH → RCH 2 OSO 3 H
研究室ルート
特殊な有機硫酸塩は、フェノールのエルブス過硫酸塩酸化とアニリンのボイランド・シムズ酸化によって製造できます。
ジアルキル硫酸塩
あまり一般的ではない有機硫酸塩のグループには、式RO-SO 2 -OR'があります。これらは硫酸とアルコールから作られます。主な例は ジエチル硫酸塩とジメチル硫酸塩で、無色の液体で有機合成の試薬として使用されます。これらの化合物は潜在的に危険なアルキル化剤です。ジアルキル硫酸塩は自然界には存在しません。[5]
天然硫酸エステル
自然界には数種類の硫酸エステルが存在する。特によく見られるのは、ケラタン硫酸、コンドロイチン硫酸、抗凝固剤ヘパリンなどの糖誘導体である。[6]一部のタンパク質の 翻訳後修飾は、チロシン残基のフェノール基で硫酸化を伴い、多くの場合硫酸化される。[7]ステロイド硫酸エステルは、ホルモンエストロゲンの潜在的前駆体である エストラジオール硫酸である。
土壌中の硫黄の大部分は硫酸エステルの形で存在する。[8]
代謝
硫酸は不活性な陰イオンであるため、自然界ではアデノシン5'-ホスホ硫酸（APS）と3'-ホスホアデノシン-5'-ホスホ硫酸（PAPS）のエステル誘導体の形成によって活性化されます。多くの生物は、代謝目的や生命に必要な硫黄化合物の生合成のためにこれらの反応を利用しています。 [9]天然硫酸エステルの形成と加水分解は、スルファターゼ（別名スルホヒドロラーゼ）によって触媒されます。[5]
安全性
有機硫酸塩は市販製品に広く使用されているため、その安全性については徹底的に調査されています。[10]
人間の健康
アルキル硫酸塩は摂取するとよく吸収され、C 3、C 4または C 5硫酸塩と追加の代謝物に代謝されます。アルキル硫酸塩の中で最も刺激性が高いのはラウリル硫酸ナトリウムで、刺激の閾値は濃度 20% です。消費者向け製品に含まれる界面活性剤は通常混合されており、刺激の可能性は低くなっています。OECD TG 406によると、動物実験ではアルキル硫酸塩は皮膚感作物質ではないことが判明しました。[10] [11]
実験室での研究ではアルキル硫酸塩に遺伝毒性、変異原性、発がん性は認められていない。長期的な生殖への影響も確認されていない。[12]
環境
使用済みの市販製品から出るアルキル硫酸塩の主な廃棄先は廃水です。廃水処理場（WWTP）からの排水中のアルキル硫酸塩の濃度は、10マイクログラム/リットル（5.8 × 10 −9 オンス/立方インチ）以下と測定されています。アルキル硫酸塩は容易に生分解し、おそらくWWTPに到達する前から分解し始めます。処理場に到着すると、生分解によって急速に除去されます。無脊椎動物はアルキル硫酸塩に対して最も敏感な栄養群であることがわかりました。原生動物であるUronema parducziでテストされたラウリル硫酸ナトリウムは、最も低い影響値を示し、20時間EC5は0.75ミリグラム/リットル（2.7 × 10 −8 ポンド/立方インチ）でした。無脊椎動物Ceriodaphnia dubiaを用いた C 12～ C 18の慢性暴露試験では、最も毒性が高いのは C 14 ( NOECは 0.045 mg/L) であることが判明しました。
熱安定性の点では、アルキル硫酸塩は蒸気圧が低いため（C 8-18の場合10-11 ～ 10-15 hPa）、沸点に達する前に分解します。土壌吸着は炭素鎖の長さに比例し、長さが 14 以上の場合、吸着率が最も高くなります。土壌濃度は、重量 1 キログラムあたり 0.0035 ～ 0.21 ミリグラム（5.6 × 10 -8～ 3.4 × 10 -6 オンス/ポンド）の範囲であることがわかっています。
参考文献
- ^ CEH (2004 年 10 月)。「界面活性剤、家庭用洗剤およびその原材料」。CEHマーケティング調査レポート。
- ^ Eduard Smulders、Wolfgang von Rybinski、Eric Sung、Wilfried Rähse、Josef Steber、Frederike Wiebel、Anette Nordskog 「洗濯用洗剤」、ウルマン工業化学百科事典 2007、Wiley-VCH、ワインハイム。土井：10.1002/14356007.a08_315.pub2。
- ^ Klaus Noweck、Wolfgang Grafahrend、「脂肪アルコール」、ウルマン工業化学百科事典 2006、Wiley-VCH、ワインハイム。土井：10.1002/14356007.a10_277.pub2
- ^ Holmberg, Krister (2019). 「界面活性剤」.ウルマン工業化学百科事典. pp. 1–56. doi :10.1002/14356007.a25_747.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2。
- ^ ab Cleland, W. Wallace; Hengge, Alvan C. (2006). 「リン酸と硫酸塩の移動の酵素的メカニズム」. Chemical Reviews . 106 (8): 3252–3278. doi :10.1021/cr050287o. PMID 16895327.
- ^ JW Fitzgerald (1976). 「硫酸エステルの形成と加水分解：好気性土壌の硫黄循環における潜在的に重要ながしばしば無視される側面」Bacteriological Reviews . 40 (3): 698–721. doi :10.1128/br.40.3.698-721.1976. PMC 413977 . PMID 791238.
- ^ Moore, Kevin L. (2003). 「タンパク質チロシンO-硫酸化の生物学と酵素学」. Journal of Biological Chemistry . 278 (27): 24243–24246. doi : 10.1074/jbc.R300008200 . PMID 12730193.
- ^ Scherer, HW (2001). 「作物生産における硫黄 — 招待論文」.ヨーロッパ農学ジャーナル. 14 (2): 81–111. doi :10.1016/S1161-0301(00)00082-4.
- ^ MT Madigan、JM Martinko、J. Parker「Brock Biology of Microorganisms」Prentice Hall、1997年。ISBN 0-13-520875-0。
- ^ ab SDA/アルキル硫酸コンソーシアム (2007). 「SIDS初期評価プロファイル。SIAM 25:アルキル硫酸塩、アルカンスルホン酸塩、およびα-オレフィンスルホン酸塩」(PDF)。OECD SIDS 。ヘルシンキ。 2016年3月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2011年10月14日閲覧。
- ^ DE/ICCA (2009). 「SIDS初期評価プロファイルSIAM 25:アルキル硫酸塩、アルカンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩」. OECD .
- ^ Wibbertmann, A; Mangelsdorf, I.; Gamon, K.; Sedlak, R. (2011). 「陰イオン界面活性剤カテゴリーの毒性特性とリスク評価: アルキル硫酸塩、第一級アルカンスルホン酸塩、およびα-オレフィンスルホン酸塩」。生態毒性学と環境安全。74 (5): 1089–1106。doi :10.1016/ j.ecoenv.2011.02.007。PMID 21463896 。