アルファヒドロキシカルボン酸
化合物の分類
α-、β-、γ-ヒドロキシ酸の構造式

アルファヒドロキシカルボン酸、またはα-ヒドロキシカルボン酸（AHA ）は、酸基から1つの炭素原子離れた位置にヒドロキシ基を持つカルボン酸のグループです。この構造的特徴により、官能基が2つの炭素原子で隔てられているβ-ヒドロキシ酸と区別されます。 [1]注目すべきAHAには、グリコール酸、乳酸、マンデル酸、クエン酸などがあります

α-ヒドロキシ酸は、非α-ヒドロキシ酸に比べて強い酸であり、この特性は内部水素結合によって強化されています。[2] [3] [4] AHAには2つの目的があります。工業的には、動物飼料の添加剤として、またポリマー合成の前駆体として利用されています。[5] [6] [7] [8]化粧品では、化学的に皮膚を剥離する能力があるため、一般的に使用されています。[9]

発生

アルドン酸は糖酸の一種で、天然に存在するヒドロキシカルボン酸の一種です。一般化学式はHO・2・C(CHOH)・n・CH・2・OHです。グルコン酸は特に一般的なアルドン酸で、グルコースの酸化誘導体です。

2-ヒドロキシ-4-(メチルチオ)酪酸は、天然ジメチルスルフィドの前駆体である3-ジメチルスルホニオプロ ピオネートの生合成における中間体です。[10]

合成

一般的な合成経路の一つは、入手しやすい前駆体であるα-ハロカルボン酸を加水分解して2-ヒドロキシカルボン酸を生成することです。例えば、グリコール酸の製造は、通常この方法に従い、塩基誘導反応を利用し、その後酸で後処理します。同様に、不飽和酸、フマル酸エステル、マレイン酸エステルは水和反応を起こし、エステルからリンゴ酸誘導体、アクリル酸から3-ヒドロキシプロピオン酸を生成します。[11]

R-CH(Cl)CO・2H + H・2O → R-CH(OH)CO・2H + HCl

α-ヒドロキシ酸の別の合成経路は、ケトンまたはアルデヒドにシアン化水素を付加し、続いてシアノヒドリン中間体を酸性加水分解することです。[12]

R-CHO + HCN → R-CH(OH)CN
R-CH(OH)CN + 2H・2O → R-CH(OH)CO・2H + NH・3

さらに、特殊な合成経路としては、ジリチウム化カルボン酸と酸素との反応、続いて水系後処理などがあります。[13]

R−CHLiCO 2 Li + O 2 → R−​​CH(O 2 Li)CO 2 Li
R−CH(O 2 Li)CO 2 Li + H + → R−​​CH(OH)CO 2 H + 2Li + + ...

さらに、α-ケトアルデヒドはカニッツァーロ反応によってα-ヒドロキシ酸に変換できます。[14]

R−C(O)CHO + 2OH − → R−​​CH(OH)CO−2+ H2O

用途

ポリ乳酸（PLA）とその環状エステルラクチドを含む乳酸ベースのポリマーの合成と利用は、医療用インプラント、薬物送達システム、縫合糸などの生分解性材料の製造に使用されています。[6]同様に、グリコール酸は、合成由来であるにもかかわらず、高い結晶性、熱安定性、機械的強度を特徴とするポリマーであるポリグリコール酸（スペルトポリグリコリド（PGA））の開発の基礎となっています。 [5] PLAとPGAはどちらも完全に生分解性です。[7]

さらに、別のアルファヒドロキシ酸であるマンデル酸は、硫酸と結合すると、硫酸との縮合によって得られる「SAMMA」を生成します。[8] 2002年と2007年に行われたヒト免疫不全ウイルス（HIV）や単純ヘルペスウイルス（HSV）などの著名な病原体に対する初期の実験室研究では、SAMMAは膣性感染症の伝播を防ぐための局所殺菌剤としてさらなる研究が必要であることが示唆されています。[8] [15]

アルファヒドロキシカルボン酸である2-ヒドロキシ-4-(メチルチオ)酪酸は、動物飼料中のメチオニンの代替として、ラセミ混合物の形で商業的に使用されています。[16]

グリコール酸、乳酸、クエン酸、マンデル酸などのα-ヒドロキシ酸は、有機合成の前駆体として、様々な化合物の工業規模での製造に役割を果たしています。[11] [17]これらの酸は、酸化分解によってアルデヒドを合成する際に使用されます。[18] [19] α-ヒドロキシ酸は、特に酸触媒による脱炭酸反応を起こしやすく、一酸化炭素、ケトンまたはアルデヒド、および水を副産物として生成します。[20]

安全性

アルファヒドロキシ酸は、推奨用量で化粧品として皮膚に使用する場合、一般的に安全です。最も一般的な副作用は、軽度の皮膚刺激、発赤、および剥離です。[9]米国食品医薬品局（FDA）と化粧品成分審査の専門家委員会はどちらも、アルファヒドロキシ酸は低濃度、 pHレベル3.5以上で販売され、徹底した安全指示が含まれている限り、安全に使用できると示唆しています。 [9]

FDAは、業界が後援した研究でアルファヒドロキシ酸が日焼けの可能性を高める可能性があることが判明した後、消費者に対し、アルファヒドロキシ酸の使用には注意が必要であると警告しています。[9]この影響は、アルファヒドロキシ酸の使用を中止すると元に戻ります。他の情報源では、特にグリコール酸が日焼けによるダメージから保護する可能性があることが示唆されています。 [9]

関連項目

さらに読む

  • Atzori L, Brundu MA, Orru A, Biggio P (1999年3月). 「グリコール酸ピーリングによるニキビ治療」. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology . 12 (2): 119–22 . doi :10.1111/j.1468-3083.1999.tb01000.x. PMID  10343939. S2CID  9721678.
  • "Alpha Hydroxy Acids for Skin Care". Cosmetic Dermatology, Supplement: 1–6. October 1994.
  • Kalla G, Garg A, Kachhawa D (2001). "Chemical peeling--glycolic acid versus trichloroacetic acid in melasma". Indian Journal of Dermatology, Venereology and Leprology. 67 (2): 82–4. PMID 17664715.
  • Kempers S, Katz HI, Wildnauer R, Green B (June 1998). "An evaluation of the effect of an alpha hydroxy acid-blend skin cream in the cosmetic improvement of symptoms of moderate to severe xerosis, epidermolytic hyperkeratosis, and ichthyosis". Cutis. 61 (6): 347–50. PMID 9640557.

References

  1. ^ Miltenberger, Karlheinz (2000). "Hydroxycarboxylic Acids, Aliphatic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_507. ISBN 3527306730.
  2. ^ Dawson RM, et al. (1959). Data for Biochemical Research. Oxford: Clarendon Press.
  3. ^ Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 58th edition, page D147 (1977)
  4. ^ The strength of the hydrogen bonding is refelected also in the Proton nuclear magnetic resonance-spectrum of these compounds: instead of giving rise to a contribution to the broad signal of rapidly exchanged protons (between COOH, OH, NH, etc) in 2-phenyl-2-hydroxyacetic acid (mandelic acid) the proton on the alpha carbon and the proton trapped in the internal hydrogen bridge show a nice pair of doublets instead a singlet (H on alpha-C) and the formentioned broad signal of exchangable protons. So on the NMR-time scale the exchange equilibrium for the alpha-hydroxy group is frozen.
  5. ^ a b Casalini, Tommaso; Rossi, Filippo; Castrovinci, Andrea; Perale, Giuseppe (2019). "A Perspective on Polylactic Acid-Based Polymers Use for Nanoparticles Synthesis and Applications". Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 7 259. doi:10.3389/fbioe.2019.00259. ISSN 2296-4185. PMC 6797553. PMID 31681741.
  6. ^ ab Storti, G.; Lattuada, M. (2017-01-01). Perale, Giuseppe; Hilborn, Jöns (編). 「8 - 医療用途向け生体吸収性ポリマーの合成」 .生体医学用途向け生体吸収性ポリマー. Woodhead Publishing: 153–179 . doi :10.1016/b978-0-08-100262-9.00008-2. ISBN 978-0-08-100262-9. 2023年4月1日閲覧
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  9. ^ abcde Nutrition, 食品安全応用科学センター (2022-11-22). 「アルファヒドロキシ酸」FDA
  10. ^ Curson, Andrew RJ; Liu, Ji; Bermejo Martínez, Ana; Green, Robert T.; Chan, Yohan; Carrión, Ornella; Williams, Beth T.; Zhang, Sheng-Hui; Yang, Gui-Peng; Bulman Page, Philip C.; Zhang, Xiao-Hua; Todd, Jonathan D. (2017). 「海洋細菌におけるジメチルスルホニオプロピオン酸生合成と、この過程における鍵となる遺伝子の同定」(PDF) . Nature Microbiology . 2 (5): 17009. doi :10.1038/nmicrobiol.2017.9. PMID  28191900. S2CID  21460292
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  13. ^ スミス、マイケル・B.；マーチ、ジェリー（2007年）、上級有機化学：反応、機構、構造（第6版）、ニューヨーク：ワイリー・インターサイエンス、p.813、ISBN 978-0-471-72091-1
  14. ^ スミス、マイケル・B.；マーチ、ジェリー（2007年）、上級有機化学：反応、機構、構造（第6版）、ニューヨーク：ワイリー・インターサイエンス、p.1864、ISBN 978-0-471-72091-1
  15. ^ Chang, Theresa L.; Teleshova, Natalia; Rapista, Aprille; Paluch, Maciej; Anderson, Robert A.; Waller, Donald P.; Zaneveld, Lourens JD; Granelli-Piperno, Angela; Klotman, Mary E. (2007-10-02). 「マンデル酸縮合ポリマーSAMMAは樹状細胞を介したHIV伝播を阻害する」FEBS Letters . 581 (24): 4596– 4602. Bibcode :2007FEBSL.581.4596C. doi :10.1016/j.febslet.2007.08.048. ISSN  0014-5793 . PMC 2018605. PMID  17825297 
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  20. ^ Chandler NR (1993).有機合成の原理. Coxon, JM (James Morriss), 1941- (第3版). ロンドン: Blackie Academic & Professional. ISBN 978-0751401264OCLC 27813843
  • 米国食品医薬品局：化粧品中のαヒドロキシ酸
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