グアニジン

グアニジン
グアニジンの骨格式	暗黙の炭素が表示され、明示的にすべての水素が追加されたグアニジンの骨格式。
グアニジンの球棒モデル	グアニジンの空間充填モデル
名称
	推奨IUPAC名グアニジン
	その他の名称イミノメタンジアミン、カルバミミドアミド
識別子
CAS番号	113-00-8 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照	506044
ChEBI	CHEBI:42820 はい;
ChEMBL	ChEMBL821 はい;
ChemSpider	3400 はい;
DrugBank	DB00536 はい;
ECHA情報カード	100.003.656
EC Number	204-021-8;
Gmelin Reference	100679
IUPHAR/BPS	4783;
MeSH	グアニジン
PubChem CID	3520;
UNII	JU58VJ6Y3B はい;
CompTox Dashboard ( EPA )	DTXSID0023117;
	InChI InChI=1S/CH5N3/c2-1(3)4/h(H5,2,3,4) はい Key: ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N はい;
	SMILES NC(N)=N;
Properties
化学式	C H 5 N 3
モル質量	59.072 g·mol −1
融点	50℃ (122°F; 323 K)
log P	−1.251
塩基度(p K b )	0.4
共役酸	グアニジニウム
熱化学
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	−57 – −55 kJ/mol
標準; 燃焼エンタルピー (Δ c H ⦵ 298 )	−1.0511 – −1.0531 MJ/mol
薬理学
	薬物動態
生物学的半減期	7～8時間
危険性
	致死量または濃度 (LD、LC)
LD50 （中間用量）	475 mg/kg（経口、ラット）
関連化合物
関連化合物	尿素; ビグアナイド;
	特に記載がない限り、データは標準状態（25℃ [77℉]、100kPa）における物質について示されています。はい確認（とは何か？）はいいいえ情報ボックスの参考文献

化合物

グアニジンは、化学式HNC(NH2)2で表される化合物です_。無色_の固体で、極性溶媒に溶解します。プラスチックや爆薬の製造に使用される強塩基です。主に腎不全患者の尿中に存在します。^[4]グアニジン部分は、アルギニンの側鎖を含む、より大きな有機分子にも存在します。

構造

グアニジンは炭酸の窒素類似体と考えることができます。つまり、炭酸のC=O基はC=NH基に置き換えられ、各OHはNH
₂基に置き換えられています。^[5]グアニジンの詳細な結晶構造解析は、分子の単純さにもかかわらず、最初の合成から148年後に解明されました。^[6] 2013年には、単結晶中性子回折を用いて、水素原子の位置とそれらの変位パラメータが正確に決定されました。^[7]

製造

グアニジンは天然資源から得ることができ、1861年にアドルフ・ストレッカーによってペルーのグアノから単離された芳香族天然物であるグアニンの酸化分解によって初めて単離されました。^[8]^[9]

グアニジンを製造する実験室的な方法は、無水条件下での乾燥チオシアン酸アンモニウムの穏やかな（180～190℃）熱分解です

3NH4SCN → _2CH5N3 + _H2S + _CS2

商業的な製造方法は、ジシアンジアミドとアンモニウム塩の反応から始まる2段階のプロセスです。ビグアニジンを介したこのアンモノリシス工程により、グアニジニウムカチオンの塩が得られます（下記参照）。第2段階では、この塩をメトキシドナトリウムなどの塩基で処理します。^[8]

イソチオウロニウム塩（S-アルキル化チオ尿素）はアミンと反応してグアニジニウム塩を与えます。^[10]

RNH₂ + [CH₃SC(NH₂)₂]⁺X⁻ → [RN(H)C(NH₂)₂]⁺X⁻ + CH₃SH

The resulting guanidinium ions can often be deprotonated to give the guanidine. This approach is sometimes called the Rathke synthesis, in honor of its discoverer Bernhard Rathke.^[11]^[12]

Chemistry

Guanidinium cation

The conjugate acid is called the guanidinium cation, (C(NH
₂)⁺
₃). This planar, symmetric ion consists of three amino groups each bonded to the central carbon atom with a covalent bond of order 4/3. It is a highly stable +1 cation in aqueous solution due to the efficient resonance stabilization of the charge and efficient solvation by water molecules. As a result, its pK_aH is 13.6^[2] (pK_b of 0.4) meaning that guanidine is a very strong base in water; in neutral water, it exists almost exclusively as guanidinium. Due to this, most guanidine derivatives are salts containing the conjugate acid.

Testing

Guanidine can be selectively detected using sodium 1,2-naphthoquinone-4-sulfonic acid (Folin's reagent) and acidified urea.^[13]

Uses

Industry

The main salt of commercial interest is the nitrate [C(NH
₂)₃]NO
₃. It is used as a propellant, for example in air bags.

Medicine

Since the Middle Ages in Europe, guanidine has been used to treat diabetes as the active antihyperglycemic ingredient in French lilac. Due to its long-term hepatotoxicity, further research for blood sugar control was suspended at first after the discovery of insulin. Later development of nontoxic, safe biguanides led to the long-used first-line diabetes control medicine metformin, introduced to Europe in the 1950s & United States in 1995 and now prescribed to over 17 million patients per year in the US.^[14]^[15]

Guanidinium chloride^[14] is a now-controversial adjuvant in treatment of botulism. Recent studies have shown some significant subsets of patients who see no improvement after the administration of this drug.^[16]

Biochemistry

Guanidine exists protonated, as guanidinium, in solution at physiological pH.

塩化グアニジニウム（グアニジン塩酸塩とも呼ばれる）はカオトロピック特性を持ち、タンパク質の変性に使用されます。塩化グアニジニウムは、濃度とタンパク質の変性自由エネルギーの間に直線関係があることが知られています。6M の塩化グアニジニウムを含む水溶液では、ほぼすべてのタンパク質が二次構造全体を失い、ランダムコイル状のペプチド鎖になります。チオシアン酸グアニジニウムも、様々な生物学的サンプルに対する変性効果を目的として使用されます

最近の研究では、グアニジニウムは細菌によって毒性のある副産物として生成されることが示唆されています。グアニジニウムの毒性を軽減するために、細菌はグアニジニウム排出体またはGdxタンパク質として知られる輸送体の一種を開発し、このイオンの余分な量を細胞外に排出しています。^[17] Gdxタンパク質は、グアニジニウムおよび一置換グアニジニル化合物に対して高い選択性を示し、薬物排出体EmrEと重複する非標準的な基質セットを共有しています。[18]

その他

水酸化グアニジニウムは、一部の非苛性ソーダ系ヘアリラクサーの有効成分です。

グアニジン誘導体

グアニジンは、一般構造(R
₁R
₂N)(R
₃R
₄N)C=N−R
_{5 を持つ}この基の中心結合はイミンであり、構造的にはアミジンおよび尿素と関連しています。グアニジンの例としては、アルギニン、トリアザビシクロデセン、サキシトキシン、クレアチンなどがあります。

ガレギンはイソアミレングアニジンです。^[19]

参照

参考文献

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[1] 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2013.王立化学協会. p. 883. doi :10.1039/9781849733069. ISBN 978-0-85404-182-4。

[Perrin-2] Perrin DD (1972).水溶液中の有機塩基の解離定数（補遺版）. ロンドン: バターワース

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[Witters2001-19] Witters LA (2001年10月). 「フレンチライラックの開花」. The Journal of Clinical Investigation . 108 (8): 1105–1107 . doi :10.1172/JCI14178. PMC 209536. PMID 11602616.