イソソルビド

イソソルビド
名前
推奨IUPAC名
(3 R ,3a R ,6 S ,6a R )-ヘキサヒドロフロ[3,2- b ]フラン-3,6-ジオール
その他の名前
D-イソソルビド; 1,4:3,6-ジアンヒドロ-D-ソルビトール; 1,4-ジアンヒドロソルビトール
識別子
  • 652-67-5 ☒北
3Dモデル（JSmol）
  • インタラクティブ画像
チェビ
  • チェビ:6060
チェムブル
  • ChEMBL1200660 ☒北
ケムスパイダー
  • 12077 チェックはい
ドラッグバンク
  • DB09401
ECHA 情報カード 100.010.449
ケッグ
  • D00347 チェックはい
  • 12597
ユニイ
  • WXR179L51S チェックはい
  • DTXSID5046196
  • InChI=1S/C6H10O4/c7-3-1-9-6-4(8)2-10-5(3)6/h3-8H,1-2H2/t3-,4+,5-,6-/m1/s1 チェックはい
    キー: KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMMVSA-N チェックはい
  • InChI=1/C6H10O4/c7-3-1-9-6-4(8)2-10-5(3)6/h3-8H,1-2H2/t3-,4+,5-,6-/m1/s1
    キー: KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVBP
  • O[C@H]1[C@H]2OC[C@@H](O)[C@H]2OC1
プロパティ
C 6 H 10 O 4
モル質量 146.142  g·mol −1
外観 吸湿性の高い白いフレーク
密度 25℃で1.30
融点 62.5～63℃（144.5～145.4°F、335.6～336.1K）
沸点 10 mmHgで160 °C（320 °F; 433 K）
水（>850 g/L）、アルコール、ケトン
薬理学
なし
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
☒北 検証する （何ですか  ？） チェックはい☒北
化合物
医薬品化合物
イソソルビド
臨床データ
商号イスモティック、イソバイド、その他
ライセンスデータ
識別子
CompToxダッシュボード （EPA）
  • DTXSID5046196
ECHA 情報カード100.010.449

イソソルビドは、ジオールおよび酸素含有複素環式化合物群に属する二環式化合物で、2つの縮合フラン環を有します。イソソルビドの出発物質はD-ソルビトールで、これはデンプンの加水分解によって生成されるD-グルコースの触媒水素化によって得られます。イソソルビドは、様々な機能性を有する生分解性誘導体を得ることができる植物由来のプラットフォーム化学物質として議論されています。

2023年には、処方箋の数が500万件を超え、米国で125番目に多く処方される薬となった 。[1] [2]

用途

イソソルビド

イソソルビドは顕著な吸湿性を有するため、保湿剤として、また医療分野では水頭症や急性閉塞隅角緑内障の治療に浸透圧利尿剤として使用されています。[3] [4] 2つの第二級ヒドロキシ基を有するイソソルビドは、再生可能資源から化学的に入手可能な多用途のプラットフォームとなっています。ジオールであるイソソルビドは、ニトロ化、エステル化、エーテル化、トシル化などの有機化学の標準的な方法を用いてモノまたはビ誘導体化することができ、興味深い特性を持つ化合物や新規ポリマーのモノマー単位に変換できます。[5]

イソソルビドの反応
イソソルビドの反応

硝酸イソソルビド

イソソルビドを濃硝酸でニトロ化すると、2,5-イソソルビド二硝酸塩（ISDN）が得られる。2,5-イソソルビド二硝酸塩は（その主代謝物である5-イソソルビド一硝酸塩、ISMN [6]と同様に）血管拡張作用があるため、狭心症の治療に適している。[7]

イソソルビドエステル

イソソルビドを脂肪酸でエステル化すると、イソソルビドモノエステルが得られます。これは界面活性剤としての性質を持つため、家庭用洗剤、食器用洗剤、化粧品などの洗剤として有用です。[8]同様に容易に入手可能なイソソルビドジエステル[9]は、顔料、防腐剤、ポリマー安定剤の分散剤、化粧品の乳化剤、ビニルポリマー（特にポリ塩化ビニル、PVC）の可塑剤として使用されています。イソソルビドジオクタン酸[10]は、イソソルビドとオクタン酸（例えばパーム油から得られる）のジエステルであるため、完全にバイオベースの構成要素から作られており、特に無毒性の製品としてロケット・フレール社によってポリソルブID 37として長年使用されてきました。 [11]

イソソルビドエーテル

イソソルビドエーテル（特に最も単純な代表例である2,5-ジメチルイソソルビド、略してDMI）は、化粧品や医薬品の再生可能溶媒として、[12]、リチウムイオン蓄電池の電解質添加剤として[13] [18]、ディーゼル燃料添加剤としてますます使用されています。[14]

イソソルビドリン酸塩

イソソルビドのリン酸誘導体は、ハロゲン含有難燃剤の環境に優しい代替品として研究されています。これまで、1,2,5,6,9,10-ヘキサブロモシクロドデカン（HBCD）は、建設・断熱材分野の押出成形ポリスチレンフォーム（XPS）の難燃剤として広く使用されてきましたが、2013年5月にSVHC（高懸念物質）に指定され、製造および使用が禁止されました。イソソルビドビス（ジフェニルホスフェート）[ISTP]などのリン系イソソルビド化合物が代替品として検討されています。

イソソルビドビス（ジフェニルホスフェート）
イソソルビドビス（ジフェニルホスフェート）

ISTPは、炭酸カリウム存在下、150℃でイソソルビドとトリフェニルホスフェートをエステル交換反応させることで容易に得られる。イソソルビド-ビス-ジフェニルホスフェートは黄色がかった油状物として88%の収率で得られ、約20%の二量体を含む。 [15] ISTPは分解温度が高いため、 XPSでの使用が可能だが、高い軟化効果が欠点である。難燃性は、ビス（ジフェニルホスフィノチオニル）ジスルフィド（BDPS）などの硫黄含有相乗剤の存在下で特に顕著である。これにより、わずか3%のISTPで防火性能（クラスB2）の最低要件を満たすことができる。[16]

イソソルビド由来のポリマー

イソソルビドは、多様なポリマーや樹脂の製造のための潜在的なプラットフォーム化学物質として研究されてきました。[5]ヒドロキシ基は、トシル酸塩やアジドを介して、またはアクリロニトリルを添加して水素化することで、対応するアミノプロピル誘導体[5]に第一級アミノ基に変換できます。 [17]後者は、ポリウレタンの製造、ポリアミドの製造のためのジアミン、およびエポキシ樹脂の硬化剤としての可能性を秘めています。

ポリエステルポリエチレンテレフタレート（PET）において、ジオールとしてモノエチレングリコールをイソソルビドに置き換えると、極めて高い熱安定性（窒素雰囲気下で360℃まで）を特徴とするポリイソソルビドテレフタレート（PIT）が得られる。しかし、イソソルビドの二級水酸基の反応性は本質的に低いため、分子量は比較的低く、残留テレフタル酸含有量が高く、結果として得られるポリマーの化学的安定性が不十分となる。そのため、イソソルビドとモノエチレングリコールを併用した今日のポリエステルは、変色が少ないなどの特性が改善されたジオール成分として注目されている。[18] [19]

イソソルビドはポリカーボネートの前駆体としても注目されている。[20]原理的には、外因性エストロゲンとして特定されたビスフェノールAの代替となる可能性がある。イソソルビドをベースとしたポリカーボネートの限界は、耐熱性が不十分であることと耐衝撃性が限られていることであるが、イソソルビドへのコモノマーの添加やポリマーブレンドによって改善できる。[21]

イソソルビドはジオールであり、ポリウレタンの前駆体である。[22]またはポリオールの構成要素として使用される。 [23] [29] ジイソシアネート成分に変換される可能性がある。 [24]また、鎖延長剤としても使用される。[25]

イソソルビドとエピクロロヒドリンを反応させると、イソソルビドビスグリシジルエーテル[26]（ビスエポキシド）が生成され、これは類似体のビスフェノールAビスエポキシドの代替品として使用できる。イソソルビドビスグリシジルエーテルは、ポリアミンや環状酸無水物などの適切な硬化剤を用いて熱硬化性エポキシ樹脂に架橋することができる。これらの樹脂は、接着剤、塗料、食品缶詰のコーティング剤として使用される。[27]さらに、イソソルビドジグリシジルエーテルとジイソシアネートとの反応で得られるポリオキサゾリドンが記載されている。[28]ポリオキサゾリドンは、電気および電子産業において、硬質で高度に分岐した耐溶剤性熱硬化性プラスチックとして使用できる可能性がある。

生産

グルコースの水素化によりソルビトールが得られる。イソソルビドはD-ソルビトールの酸触媒脱水反応により得られ、単環式フラノイドであるソルビタン[5]が得られる。ソルビタンはさらに脱水反応することで二環式フロフラン誘導体であるイソソルビドが得られる。[29]

1,4-ソルビタン、D-ソルビットとイソソルビドの反応

この反応では約70～80％のイソソルビドと、30～20％の望ましくない副生成物が生成され、これらの副生成物は蒸留、アルコールからの再結晶、溶融物からの再結晶、[30]これらの方法の組み合わせ、または気相からの沈殿によってコストをかけて除去する必要があります。[31]無色の高分子量ポリマーを得るには、モノマーを使用する際に高純度の製品（> 99.8％[31]）が不可欠です。

プロパティ

イソソルビドは白色の結晶性固体で、親水性が高い。V字型の二環式構造を持つ2つの第二級ヒドロキシ基は異なる配向を有し、異なる化学反応性を示す。これにより、イソソルビドの選択的なモノ誘導体化が可能となる。5位のヒドロキシ基はエンド配向しており、隣接するフラン環の酸素原子と水素結合を形成する。そのため、5位のヒドロキシ基はエキソ配向の2位のヒドロキシ基よりも求核性が高く、反応性も高い。しかし、立体的に難しい反応物からの攻撃に対してはより保護されている。[32]

安全性

イソソルビドはLD50値が25.8 g·kg −1（ラット、経口[33]）であり、 D-グルコース（同じくLD50値が25.8 g·kg −1、ラット、経口[34]）と同様に無毒であり、米国食品医薬品局（ FDA）によってGRAS（「一般的に安全と認められる」）に分類されています。[35]

参考文献

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  4. ^ 「閉塞隅角緑内障 - 眼疾患 - Merck Manuals プロフェッショナル版」. Merck Manuals プロフェッショナル版. 2021年4月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年4月21日閲覧。
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