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: エチレングリコール 銅触媒のもとに空気酸化すると、グリオキサールを与える。また二クロム酸カリウムを用いて酸化すると、シュウ酸を生成する。エチレングリコールは、ポリエチレンテレフタラート (PET) の主原料のひとつである。PEN,PTTなどのほかのポリエステルの原料としても同様に用いられる。エチレングリコールのエーテル類はセロソルブ (cellosolve) とも呼ばれ、ブチルセロソルブやフェニルセロソルブ、ジメチルセロソルブなどが塗料の溶媒などとして広く用いられている。融点が低い特性を生かし、自動車の不凍液として利用される。またこのことからアンチフリーズなどとも呼ばれている。かつては不凍液によく使われていたグリセリンより不凍液としての性能が高いことから普及したが、自然界に漏れ出した場合の環境への悪影響が大きいことから近年では再びグリセリンが見直されている面もある。
文章: 生体高分子 組織工学のためのキトサン複合体: キトサンとアルギン酸を配合したものを併用して機能的な創傷被覆材を構成している。これらの包帯は、治癒プロセスを助ける湿った環境を作り出す。この創傷被覆材はまた、生体適合性と生分解性に優れており、多孔質の構造を持っているため、細胞が被覆材の中で成長することができる。 食品:生体高分子は、食品業界において、包装、食用カプセル化フィルム、食品のコーティングなどに使用されている。ポリ乳酸(PLA)は、澄んだ色と耐水性があるため、食品業界では非常に一般的な素材である。しかし、ほとんどの高分子は親水性の性質であり、水分に触れると劣化が始まる。また、生体高分子は、食品を包む可食フィルムとしても利用されている。これらのフィルムは、抗酸化物質、酵素、プロバイオティクス、ミネラル、ビタミンなどを運ぶことができる。生体高分子フィルムに包まれた食品を摂取することで、これらを体内に供給することができる。 パッケージング: パッケージングで使用される最も一般的な生体高分子は、ポリヒドロキシアルカン酸(英語版)(PHA)、ポリ乳酸(PLA)、およびデンプンである。デンプンとPLAは市販され、生分解性があるため、一般的なパッケージの選択肢となっている。ただし、その遮断性や熱的特性は理想的なものではない。親水性高分子は耐水性がなく、水がパッケージを通り抜けて、パッケージの内容物に影響を与える可能性がある。ポリグリコール酸(PGA)は優れた遮断性を持った生体高分子で、PLAやデンプンによるバリア障害を直すために使用されるようになった。 文章: ダニシェフスキーのタキソール全合成 ケトンはシアノヒドリン 29 へと変換されるが、これにはトリメチルシリルシアニド、シアン化カリウム、クラウンエーテルが用いられた。最後に、テトラヒドロフラン中、-78°Cで tert-ブチルリチウムによってリチオ化し、ビニルリチウム 30 を得る。 文章: 向山光昭 シリルエノールエーテルとカルボニル化合物をルイス酸触媒(四塩化チタンなど)下で作用させるとアルドール反応が進行することを発見。この反応は世界的に向山アルドール反応と呼ばれるほどで、今日、有機合成化学者で知らない者はいないほど有名である。それ以外にも脱水縮合反応を中心とした研究を行っている。大環状化合物合成に有用な向山縮合試薬や、フッ化糖類を用いる新規グリコシル化反応なども開発した。脱水反応はライフワークともいうべきもので、その手法は大員環ラクトンの合成法である向山-Corey法、糖類の立体選択的アノマー構築など数多くの素反応へと展開された。弟子に当たる光延旺洋がこれを継承し、発展させたものが高名な光延反応である。 東京理科大学時代、これまで有機素反応開発で名を馳せた向山は、パクリタキセル(タキソール)の全合成に取り組み、わずか5年で達成した。その合成ルートはアルドール反応をうまく組み合わせ各置換基の立体が制御された非環形化合物をヨウ化サマリウムを用いた環化反応により八員環(B環)を始めに構築するという非常に特徴的なものであった。これはタキソール全合成5例目に当たる。さらに新規触媒的酸化反応(向山酸化反応)、アルケンの水和反応(向山水和反応)なども開発、幅広く独創的な研究を展開した。近年では、光延反応を改良した有用な反応系(向山酸化還元縮合反応)も開発している。 東京理科大学退職後、北里研究所に異動し、その後も塩化スルフィンイミドイルを用いるアルコールの酸化反応や、晩年はキノン - ホスフィンの酸化-還元系を用いる酸化還元縮合反応なども手がけ、精力的に研究を続けた。 文章: ポリテトラメチレンエーテルグリコール ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、ポリエーテルグリコール。一般的な製品の分子量は1,000から2,000で、20°C前後でワックス状に固化する。 PTMG、PTMEGなどと略され、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリテトラヒドロフランなどの名称がある。 テトラヒドロフランを開環重合して合成され、弾性繊維のスパンデックスや、熱可塑性エラストマーなど、ポリウレタンの原料となる。 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: 4-エチルカテコール 4-エチルカテコールはカテコールの誘導体の一種。 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: 固体高分子形燃料電池 固体高分子膜(電解質)は、燃料極で生成したプロトンを空気極へと移動する働きを持つ。当初はスルホ系イオン交換樹脂がジェミニ宇宙船に搭載されたが、現在では、プロトン伝導性の高さと安定性から、主にナフィオン(Nafion、デュポンの商標)などのスルホン酸基を持ったフッ素系ポリマーが用いられている。日本産のフッ素膜も用いられることが多く、旭硝子 (Flemion)、旭化成 (Aciplex) 等が知られる。この膜中において、プロトンは水和されてスルホン酸基上を移動する。 したがって、膜中の水分が燃料極から空気極へと移動することになる。このままでは燃料極側では水分が徐々に失われてしまうので、燃料には水分を含ませる必要がある。この「水を使用する」という条件から、フッ素系は0°C以下、または100°C以上での使用が出来ないのが欠点である。そのため、無加湿・中高温条件において、使用可能な高分子膜の開発が急務である。 また、燃料としてメタノールを用いる場合は、メタノールが電解質膜を透過してしまう「クロスオーバー現象」が発生する。クロスオーバーの結果、メタノールは空気極でも反応してしまい、起電力を大きく低下させる。特に、出力密度を向上させるためメタノール濃度を高くするとクロスオーバーは顕著となる。最近ではこのクロスオーバーを抑制するために、多孔性ポリイミドやプロトン伝導ガラスを利用する方法などが研究されている。 文章: テルロフェン 金属触媒によるクロスカップリング反応やエニンの環化等、テルロフェン合成の様々な方法が開発されてきた。いくつかの例を下に示す。2008年、Zeniらは、銅触媒によるカルコゲノエニンの環化により3-置換カルコゲノフェンが得られ、さらにボロン酸を用いたパラジウム触媒の鈴木・宮浦カップリングにより官能基化されると報告した。2016年、Taylorらは、右田・小杉・スティルカップリングによるパーフルオロアリール置換テルロフェンの合成経路を報告した。この化合物は、この後、ヨウ素化とそれに続く薗頭カップリングにより、塩化物イオンや臭化物イオン等のアニオンの受容体が生成される。しかし、3-置換テルロフェンを合成する金属触媒のクロスカップリング反応は、合成が複雑な3-ブロモまたは3-ヨードテルロフェンを必要とするため、面倒であるとされる。 文章: 脱離反応 脱離反応(だつりはんのう、英: elimination reaction)は、化合物が原子団を放出してより原子数の少ない分子となる反応形式のことを言う。硫酸によってアルコールが脱水し、オレフィンとなる反応は脱離反応の好例である。反応機構別に E1反応 と E2反応 に分けられる。また反応機構的には全く異なるがカルボン酸の脱水縮合も脱離反応に含める場合があり、硫酸によりフタル酸が無水フタル酸になるのがこの例である。 脱離反応あるいは脱水縮合において放出される原子団は脱離基と呼ばれる。 脱水縮合については、記事 脱水縮合に詳しい。 文章: 硬化 高分子化学においては、モノマーの重合反応や、ポリマー同士の架橋により硬さが生じる。硬化剤の添加や加熱、陰極線照射などにより架橋をもたらす。主な硬化剤としては、不飽和ポリエステル樹脂等に対する有機過酸化物、ポリウレタンに対するイソシアネートなどがある。 ゴムにおいては硫黄の添加により架橋し、この反応は加硫と呼ばれる。フェノール樹脂やエポキシ樹脂、ポリウレタンなどは熱硬化性樹脂と呼ばれ、加熱による重合反応で高分子が網目構造を持ち、不可逆的に硬化する。 文章: 高分子医薬品 遺伝子組み換えの技術を利用してタンパク質を構成するドメインやモチーフ、ペプチドなどのうち独立して機能する部位を選択し、適当なものを適宜融合することで理論的には膨大な種類の新規融合タンパク質が設計できる。ヒト腫瘍壊死因子II型レセプターの細胞外ドメインのサブユニット二量体とヒト免疫グロブリンGのFc領域の融合タンパク質がエタネルセプト(商品名エンブレル)である。 高分子医薬品の中でバイオ医薬品ではアミノ酸配列が同一でも分子レベルで完全に同一かどうかは証明が困難である。そこで特許期間、再審査期間が終了した医薬品と同等/同質の品質、有効性、安全性が確認され、先行バイオ医薬品と類似のものであるとして承認された医薬品をバイオ後続品(biosimilar、バイオシミラー)と総称する。アミノ酸配列やジスルフィド結合は同一だが、高次構造、糖鎖プロファイル、凝集体の割合、C末端リシン欠損変異体の割合を含めて物理化学的な特性や生物学的な特性は同一ではない。日本ではインスリン、成長ホルモン、顆粒球コロニー刺激因子、エリスロポエチン、抗TNF-α抗体などでバイオ後続品が承認されている。 抗原を特異的に認識するモノクローナル抗体が作成可能になり、ヒト化抗体、ヒト抗体が開発されるに至って、現在では非常に多くの抗体医薬品が臨床で用いられている。抗体医薬品の種類にはマウス抗体に加えて、マウス抗体の定常領域をヒト型に変えたキメラ抗体、超可変領域だけがマウス由来のヒト化抗体、さらに遺伝子組換えマウスを用いて作成される完全ヒト化抗体がある。分子量150,000の全長のIgG抗体に加えて、定常領域(Fc)を除いたF(ab)’2やFab、可変領域のみを短いリンカーで連結した一本鎖抗体(scFv)などの構造的特徴の異なる抗体分子も抗体工学技術の進歩により開発されている。こうした構造改変により分子量が大きく変わることから体内動態は大きく変動する。抗体医薬品は高分子医薬品の中でも標的に対する選択性の高く体内で安定という特長がある。それゆえに抗体医薬品をもとにした多機能高分子医薬品が次々と開発されている。抗体薬物複合体(antibody-drug conjugate)としてはカドサイラやゲムツズマブ オゾガマイシンなどで知られている。IgG融合蛋白質医薬品としてはエタネルセプトが有名である。また2種類の抗原部位を持つ二重特異性抗体(bispecific抗体)も開発されており、多様な機能性をもつ抗体医薬として開発が進められている。二重特異性抗体としてはエルツマキソマブなどが知られている。抗体医薬の作用は以下の5つが知られている。 文章: トリフルオロメタノール 全ての一級及び二級のパーフルオロアルコールと同様に、トリフルオロメタノールは、吸熱反応でフッ化水素を脱離してフッ化カルボニルを形成する。-120°C以内の温度で、トリフルオロメトキシクロリドと塩化水素から、次のように作ることができる。この反応では、トリフルオロメトキシクロリド内の部分正電荷を持つ塩素原子と塩化水素内の部分負電荷を持つ塩素原子の再結合が起こり、塩素原子として用いられる。塩素、塩化水素、クロロトリフルオロメタン等の副産物は、-110°Cのエバポレーションで除去することができる。融点は-82°C、計算上の沸点は約-20°Cであるため、沸点はメタノールよりも約85 K低い。このことは、分子間H-F結合がなく、気相赤外スペクトラムでも見えないことで説明できる。より単純な合成では、上述の反応(I)を用いる。平衡は、低温では、熱力学的にトリフルオロメタノールの方に偏る。 文章: 2-メチル-6-ニトロ安息香酸無水物 2-メチル-6-ニトロ安息香酸無水物とは、2-メチル-6-ニトロ安息香酸が分子間で脱水縮合した構造をもった化合物であり、椎名試薬とも呼ばれる縮合剤である。 2002年、椎名勇らが開発した。穏やかな条件下で脱水縮合反応を進行させることができるため、13,000件以上の使用例が報告されている。 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。