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硫酸化（イギリス英語ではsulphationと綴られることもある）とは、SO₃基の付加を伴う化学反応である。原理的には、多くの硫酸化反応は三酸化硫黄（SO₃ ）の反応を伴う。実際には、ほとんどの硫酸化反応はより間接的な方法で行われる。どのようなメカニズムであれ、基質に硫酸基に似た基を導入することで、大きな変化が生じる。
硫酸化は、化石燃料の燃焼から「硫黄」を除去するために用いられるプロセスです。その目的は、燃焼ガスによる汚染を最小限に抑えることです。硫黄を含む燃料の燃焼は二酸化硫黄を放出し、これは大気中で酸化されて腐食性の硫酸に相当します。この問題を最小限に抑えるため、燃焼はしばしば酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムの存在下で行われます。これらは直接的または間接的に二酸化硫黄と一部の酸素を結合して亜硫酸カルシウムを生成します。[ 1 ] 正味の反応は次のとおりです。
または正味の反応は硫酸化、SO 3の付加です。
理想的なシナリオでは、硫酸カルシウム（石膏）は建築材料として利用されるか、あるいは望ましくない方法としては、埋立地に投棄される。
硫酸化は、洗剤、シャンプー、化粧品などの消費者製品の製造に広く使用されています。硫酸基は極性が高いため、親油性の「尾部」と結合すると界面活性剤のような特性が得られます。よく知られている硫酸塩としては、ラウリル硫酸ナトリウムとラウレス硫酸ナトリウムがあります。[ 2 ]
アルキル硫酸塩はアルコールとクロロ硫酸との反応によって生成される：[ 3 ]
あるいは、アルコールは三酸化硫黄を用いて半硫酸エステルに硫酸化することもできる。反応はまずピロ硫酸塩の生成から始まる。
毎年数百万トンの脂肪酸硫酸塩がこのようにして生産されている。最も一般的な例は、ラウリルアルコールから誘導されるドデシル硫酸ナトリウム（SDS）である。[ 4 ]
生物学では、硫酸化は通常、スルホトランスフェラーゼによって行われ、基質アルコールやフェノールに三酸化硫黄相当量を転移させ、後者を硫酸エステルに変換する反応を触媒します。 [ 5 ] [ 6 ] SO3基の供給源は通常、 3'-ホスホアデノシン-5'-ホスホ硫酸（PAPS）です。基質がアミンの場合、結果としてスルファメートが生成されます。硫酸化は、タンパク質の翻訳後修飾の主要な経路の1つです。[ 7 ]
硫酸化は、解毒、ホルモン調節、分子認識、細胞シグナル伝達、細胞へのウイルス侵入など、さまざまな生物学的プロセスに関与しています。[ 6 ]これは、第II相薬物代謝の反応の1つであり、薬理学的および毒性学的観点から異物を不活性にするのに効果的な場合が多いですが、異物（芳香族アミン、メチル置換多環芳香族炭化水素など）の活性化に役割を果たす場合もあります。硫酸は、ミエリンのガラクト脂質の20%を占めるスルファチドなどのスルホ脂質の一部です。生物学的硫酸化のもう1つの例は、ヘパリン、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸などのスルホン化グリコサミノグリカンの合成です。硫酸化は、タンパク質の翻訳後修飾である可能性もあります。
チロシン硫酸化は、タンパク質のチロシン残基がチロシルタンパク質硫酸転移酵素（TPST）によって硫酸化される翻訳後修飾であり、通常はゴルジ体で起こります。分泌タンパク質やゴルジ体を通過する膜タンパク質の細胞外部分は硫酸化される可能性があります。硫酸化は動物や植物で起こりますが、原核生物や酵母では起こりません。硫酸化部位は、タンパク質の表面に露出しているチロシン残基であり、通常は酸性残基に囲まれています。硫酸化の機能は依然として不明です。[ 7 ]
限られた証拠から、TPST遺伝子は転写調節を受けており、チロシンO-硫酸は非常に安定しており、哺乳類のスルファターゼによって容易に分解されないことが示唆されている。チロシンO-硫酸化は生体内では不可逆的なプロセスである。PSG2と呼ばれる抗体は、配列コンテキストに関係なく、スルホチロシンを含むエピトープに対して高い感度と特異性を示す。合成ペプチドや低分子スクリーニングを用いてTPSTを研究するための新しいツールが開発されている。[ 8 ]
多くの食用海藻は高度に硫酸化された多糖類で構成されています。[ 9 ] いくつかのスルホトランスフェラーゼの進化は、海草の陸上祖先が新しい海洋生息地に適応するのを促進したようです。[ 10 ] [ 11 ]