クエリ: エチレングリコールとテレフタル酸の脱水縮合によって作られる、飲み物の容器などに用いられている合成高分子は何でしょう?
文章: ポリエチレンテレフタラート 下式のようにエチレングリコール(HO-CH2-CH2-OH)とテレフタル酸の脱水縮合により作られ、エステル結合が連なっているポリエステルとなる。このエステル結合の生成はテレフタル酸ジメチルとのエステル交換反応でも可能である。芳香環を有するとともに分子鎖が直線になりやすいことから、分子鎖が流動性をもつ温度では、芳香環や分子鎖の配向が起こりやすく、結晶部分を作りやすい。このような結晶性樹脂としての特性を生かした各種用途に用いられている。 非晶部分が流動性をもち軟化するガラス転移温度が約80°C、結晶部分も流動する融点が約264°Cである。
文章: ポルフィリン 生体内ではまずδ-アミノレブリン酸(ALA)が合成され、ALA2分子を脱水縮合させてピロールであるポルフォビリノーゲンが合成される。ついでポルフォビリノーゲン4分子を直鎖状に重合させてヒドロキシメチルビランを合成し、これを閉じてポルフィリンの1つであるウロポルフィリノーゲンIIIが合成される。ウロポルフィリノーゲンIIIは生体内の様々なポルフィリンおよび関連化合物を合成する基点となっている。δ-アミノレブリン酸の合成を第1段階とすると、プロトポルフィリンIXの合成までヘム合成とクロロフィル合成は以下のような共通の合成経路をたどる。 D-アミノレブリン酸2分子がアミノレブリン酸脱水酵素によって脱水縮合されると、ピロール環構造を持つポルフォビリノーゲン(PBG)となる。 PBG 4分子がポルフォビリノーゲン脱アミノ酵素(別名:ヒドロキシメチルビラン合成酵素)によってアンモニアを脱離して結合すると、ピロールが4つ直線状に連結した構造をもつヒドロキシメチルビランが出来る。 文章: ジブチルヒドロキシトルエン 脂溶性のフェノール類であり、主に酸化防止剤として食品添加物として用いられ、E番号として「E321」が与えられている。また、他の酸化防止剤に少量のジブチルヒドロキシトルエンを添加する事で、シネルギストとして利用する事も可能である。ジブチルヒドロキシトルエンを酸化防止剤として添加を行う事例は食品に限らず、化粧品・ボディソープ・医薬品・ジェット燃料・ゴム・石油製品にも添加される。また、エンバーミング剤としても使われる。化学工業においては、爆発性を持つ有機過酸化物の生成を抑える目的で、テトラヒドロフランやジエチルエーテルに添加される。 文章: ヘム ヘムは以下のように8段階の反応によって生合成される。 ポルフィリンとヘムの生合成の律速酵素は、グリシンとスクシニルCoAがδ-アミノレブリン酸へ縮合することを媒介するアミノレブリン酸シンターゼ(アミノレブリン酸合成酵素)(Aminolevulinic acid synthase)(EC 2.3.1.37)である。アミノレブリン酸シンターゼは、ミトコンドリア内に所在する。ヘム合成の第1段階の反応である。ヒトにおいてはアミノレブリン酸シンターゼの転写は、鉄と結合していないポルフィリン中間体の蓄積を防ぐために、ポルフィリンとの結合要素であるFe2+の存在の有無によって厳密に管理されている。体内には2種類のアミノレブリン酸シンターゼが存在する。1つは、赤血球前駆細胞で発現し、もう1つは全身で発現するものである。赤血球の形成は、X染色体上の遺伝子に記述されているが、もう1つは3染色体の遺伝子上に記述されている。X染色体に関連した鉄芽球性貧血は、X染色体上のアミノレブリン酸シンターゼの遺伝子の変異によって起こるが、もう1つの遺伝子の変異は何の疾患も発生させない。 ミトコンドリアから細胞質に移行したδ-アミノレブリン酸2分子が細胞質に所在するアミノレブリン酸脱水酵素によって脱水縮合されると、ピロール環構造を持つポルフォビリノーゲン(PBG)となる。 文章: テルロフェン しかし、F2では、ハロゲンのPTに対する高い反応性のため、かなりの分解産物が見られた。フッ素は水に対して高い反応性を持ち、フッ化水素酸に変化するため、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエンの代わりに水をハロゲントラップとして用いることで、この分解は回避できる。 文章: エチレングリコール エチレングリコールは甘味を持ち、生体内で代謝を受けると有毒化する。代謝物のシュウ酸による低カルシウム血症、シュウ酸カルシウムの析出による腎障害を引き起こす。不凍液の誤飲や、ワインなどの食品添加物に誤用(過去、日本やドイツでは故意に利用)されて中毒事件の発生や社会問題化することもある。ジエチレングリコールも同様である。 誤飲した場合や自殺目的で飲用した場合は、代謝を拮抗するためにエタノールを投与し、エチレングリコールが代謝されずに尿から排泄されるのを待つ。 文章: 押出成形 ポリマーはノズルから出た直後にはまだ流動性があるため、対向する端同士が勝手に繋がって管状となる。セラミックスを押出成形することもできる。テラコッタを押出成形して管(土管)を製造する。レンガも最近では押出成形で作られている。押出成形は食品製造にもよく使われている。パスタやビーフンなどの麺類、シリアル食品、お菓子、フライドポテト、ベビーフード、ペットフードなどが押出成形で作られており、一般に「エクストルーダー」と呼ばれる食品加工機が用いられる。まず原材料を適切な大きさにまで砕く。乾いた材料に液糖、脂肪、着色料、食肉、水など必要な材料を混ぜ、調理プロセスを開始するため蒸気も加えて熱する。混合された原材料を押出し機に供給して金型を通し、出てきたものを適当な長さで切る。押出し機内で摩擦と圧力(10から20気圧)によって加熱調理が進む。このとき、デンプンの糊化という現象を利用する。 文章: 高分子 高分子は1種類あるいは数種類の繰り返し単位(repeating unit)から成る。殆どの場合、繰り返し単位は原料の単量体に由来する。高分子の構造は繰り返し単位の化学構造だけでなく、繰り返し単位の結合や重合度によって異なる。これらの要素によって決定される高分子の構造を一次構造という。一次構造は、その高分子が生成された反応の素過程を記録している。生体高分子の一方の末端には開始剤(の断片)が存在する。もう一方の末端には、反応停止剤といった、重合の停止反応に由来する断片が存在する。両末端の間は成長反応の様子を示唆する。単量体が共役二重結合や三重結合を有していた場合、シス-トランス異性など、不飽和結合に関する幾何異性の情報を高分子の構造から知ることができる。 文章: 高分子医薬品 タンパク質医薬品はバイオ医薬品のひとつであり、広義には抗体医薬品も含まれる。最も知られたタンパク質医薬品としては糖尿病治療で用いられるインスリンがあげられる。その他にエリスロポエチン、顆粒球コロニー刺激因子、インターフェロン、ワクチン、酵素補充療法で用いる酵素製剤などが知られている。タンパク質医薬品の多くは多様な生物種から組み替えDNA技術を用いて産出され精製されている。タンパク質医薬品には分子量300~500Da程度の低分子医薬品にはない様々な利点が知られている。 タンパク質を医薬品として投与することによる疾患治療においては精製・製造・保存中の安定性の問題に加えて、生体に投与後の薬効発現に好ましくない体内動態特性が問題となることが多い。これを遺伝子組換えや化学修飾の手法で解決することが多い。ヒトの顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)のN末端側の5アミノ酸を置換することで、生物活性および血漿中安定性に優れる誘導体ナルトグラスチム(商品名 ノイアップ)が開発された。また遺伝子組換えによりヒトのエリスロポエチン(EPO)が本来持つ3本のN結合型糖鎖を5本に増やしたダルベポエチンアルファ(商品名ネスプ)はEPOレセプターへの親和性は低下するものの、エリスロポエチンと比較して長い体内半減期および高い生物学的活性を示す。 タンパク質などの高分子医薬品を生物学的に不活性な別の高分子を修飾することで糸球体濾過の抑制、肝臓の取り込み、酵素分解、抗体による認識などの回避が可能である。これにより生物学的な半減期の延長が可能である。種々の高分子が利用可能であるがポリエチレングリコール(PEG)が最も汎用され効果も高い。インターフェロンアルファ(商品名ペガシス、ペグイントロン)、アデノシンデアミナーゼ(アダジェン)、アスパラギナーゼ(商品名oncaspar)、顆粒球コロニー刺激因子(商品名ジーラスタ)などではPEG修飾体が医薬品として開発されている。抗TNF-αヒト化モノクローナル抗体のFab’部分にPEG修飾を施したセルトリズマブペゴル(商品名シムジア)も知られている。 文章: ペットボトル ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethyleneterephthalate)を主原料にしている。ポリエチレンテレフタレートは石油由来のテレフタル酸とエチレングリコールを高温・高真空下で化学反応させた樹脂である。 2016年、アサヒ飲料は、三ツ矢サイダーの一部製品(1.5Lボトル4万箱分)に植物由来の原料を使用したオールバイオペットボトルの採用を開始した。 なお、ペットボトルのキャップはポリオレフィン系のポリプロピレンやポリエチレンで出来ている。。また、ラベルはポリスチレンやポリオレフィン系のポリプロピレンやポリエチレンでできている。リサイクルしやすさや使用する資源量削減といった環境配慮から、ラベルのないペットボトル入り飲料も発売されている。 文章: ジエチルエーテル ジエチルエーテルは酸を触媒としてエタノールの脱水縮合で合成できる。エタノールを硫酸のような強酸と混ぜると、酸が解離してヒドロニウムイオンが生じる。 これがエタノールの酸素原子をプロトン化することで、エタノール分子は正電荷を持つ。 そこでプロトン化されていないエタノールの求核性の酸素原子が、プロトン化したエタノール分子の水と置換して、ジエチルエーテルが生じる。 この反応は可逆性であり、エーテルの収率を高めるためには、反応系からエーテルを留出させる必要がある。また温度が高いとエタノールが脱水してエチレンを生じるので、この反応は150 °C以下で行う必要がある。 文章: 生体高分子 PLA、自然起源のゼイン(英語版)、ポリヒドロキシ酪酸などの一部の生体高分子は、ポリスチレンまたはポリエチレンをベースにしたプラスチックの代わりに使用することができる。 プラスチックの中には「分解性」、「酸素分解性」、または「紫外線分解性」と呼ばれるものがある。これは、光や空気に触れると分解されることを意味するものの、これらのプラスチックは依然として主に(98%も)石油をベースとしており、現在、包装および包装廃棄物に関する欧州連合の指令(94/62/EC)の下で「生分解性」と認定されていない。これに対し、生体高分子は分解され、そして家庭でのコンポスト化に適したものもある。 生体高分子(再生可能高分子とも呼ばれる)は、バイオマスから製造され、包装業界で使用される。バイオマスは、テンサイ、ジャガイモ、小麦などの作物に由来する。生体高分子の生産に使用される場合、これらは非食用作物として分類される。これらは次のような経路で変換される。 文章: フリース転位 フェノール類はエステル化することは比較的容易だが、フリーデル・クラフツ反応を起こしにくい。そのため、フリース転位は芳香族ヒドロキシケトンの工業的合成に有用である。例えばアセトアミノフェンやサルブタモールなどの医薬品を合成する際の中間体の調製に用いられる。触媒としては、塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、ビスマストリフラートなどのルイス酸のほか、フッ化水素やメタンスルホン酸などのプロトン酸も使うことができる。それらの化合物は腐食性が高く有毒なため、環境への負荷がより小さい触媒も研究されている。 文章: チメロサール チメロサール (thimerosal) は有機水銀化合物であり、防腐剤として使われる。化学名はエチル水銀チオサリチル酸ナトリウム(エチルすいぎんチオサリチルさんナトリウム、Ethylmercurithiosalicylate sodium salt)である。 人体に吸引されると分解されエチル水銀が生じる。 文章: チオフェノール ジスルフィドは水素化ホウ素ナトリウムによる還元と続くプロトン化によりチオールへと戻すことができる。この酸化還元反応はチオール水素原子を水素源として用いることもできる。チオフェノールと塩素Cl2を反応させることで、フェニルスルフェニルクロリドが黒赤色の液体として得られる(沸点4142 °C、1.5 mmHg)。チオラートは金属イオンと錯体を生成し、そのいくつかは高分子である。例えば銅チオラートは塩化銅(I)とチオフェノールを反応させることで得られる。 文章: エチレンジニトラミン エチレンジニトラミン (ethylenedinitramine) は、エチレンジアミンの各窒素原子上にニトロ基が1つずつ置換した構造を持つ有機化合物である。EDNA と略称される。エチレンジニトラミンは二塩基酸であり、中性塩を生じ、アルコールから晶析すると銀塩は粉末、カリウム塩は針状結晶になる。水に対しては微溶性で、25 °Cで水200部に1部程度溶解する。水中で加熱還流しても分解しない。希硫酸を加えると亜酸化窒素、アセトアルデヒド、グリコールに分解する。約 180 °Cで爆発する。衝撃に対してはトリニトロトルエンやピクリン酸と同程度の感度。120度耐熱試験ではテトリルと同程度。エチレンジニトラミンの合成はジニトロエチレン尿素を水と反応させるか、エチレン尿素を混酸で直接ニトロ化合物にする。