カルボキシル基

カルボキシ基

Wikipedia preview

出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/01/13 21:51:16」(JST)

wiki ja

[Wiki ja表示]

カルボン酸の一般構造式

カルボン酸の3Dモデル

カルボン酸の空間充填モデル

カルボン酸（カルボンさん、carboxylic acid）とは、少なくとも一つのカルボキシ基(−COOH)を有する有機酸である。カルボン酸の一般式はR−COOHと表すことができ、Rは一価の官能基である。カルボキシ基(carboxy group)は、カルボニル基(RR'C=O)とヒドロキシ基からなる官能基で、化学式は-C(=O)OHになるが、慣例的に-COOH または -CO₂Hと書かれる。

カルボン酸はプロトン供与体であるためブレンステッド酸であり、最も一般的な有機酸である。最も単純なカルボン酸にはアリが生合成するギ酸や、食酢の酸味成分である酢酸がある。カルボキシ基が2つ以上ある酸は、ジカルボン酸、トリカルボン酸…と呼ばれる。最も単純なジカルボン酸はカルボキシ基同士が結合したシュウ酸である。メリト酸はカルボキシ基を6個有するヘキサカルボン酸である。この他にも天然に合成される有名なものにクエン酸（レモンなど）や酒石酸（タマリンドなど）がある。

カルボン酸塩とカルボン酸エステルは英語では両方ともカルボキシラート(carboxylate)となるため注意が必要である。

カルボン酸が脱プロトン化すると共役塩基のカルボン酸陰イオンを作る。カルボン酸陰イオンは共鳴安定化するためアルコールより酸性度が強くなる。カルボン酸は二酸化炭素の還元体またはアルキル化体とみなすことができ、特定の条件により脱炭酸を行えば二酸化炭素を生ずることができる。

カルボキシ基

カルボキシ基

カルボキシ基 (carboxy group、−COOH) は、炭素鎖の末端にヒドロキシ基一つと酸素原子が二重結合した親水性の官能基。ヒドロキシ基部分がプロトンを遊離することで、この官能基を持つ物質は酸性を示す。学術用語集においては、カルボキシル基が正式な表記であるとされている。

還元するとアルデヒド基またはヒドロキシ基となる。酸化すると過カルボン酸となる。脱炭酸すると炭素原子が1個減った化合物になる。ヒドロキシ基と脱水縮合してエステルを作り、チオールとはチオエステルを作る。アミノ基と縮合して作るアミドはナイロンの部分構造となっている。アミノ酸のカルボキシ基とアミノ基が縮合したものはペプチド結合と呼ぶ。

アシル基

詳細は「アシル基」を参照

アシル基

カルボン酸からヒドロキシ基OHをのぞいた形 (R−CO−) の原子団のことを総称して カルボン酸アシル基、あるいは単に アシル基 (acyl group) と呼ぶ。IUPAC命名法では、それぞれのカルボン酸の語尾の「-ic acid」を「yl」または「oyl」にして命名する。

命名法

生物が作りだすカルボン酸、およびその塩は自然界に普遍的に見出すことができるので、物質としては有史以来親しまれてきた。錬金術の時代以来、単離・命名されて来たので酢酸のような慣用名を持つものが少なくない。IUPAC命名法では、カルボキシ基をメチル基に置換した炭化水素の語尾を「oic acid」とし命名する。

物性

主な化合物の沸点(°C) 炭素数 n アルコール CnH2n+1OH アルデヒド Cn-1H2n-1CHO カルボン酸 Cn-1H2n-1COOH 1 64.7 −19.3 100.5 2 78.4 20.2 118 3 97.15 48 141.1 4 117 85 163.5 5 138 103 186-187 6 157 119-124 205 7 176 155 223 8 194–195 171 233–241 9 215 195 247–259 10 232.9 207-209 269

主なカルボン酸のpKa(H2O) 物質名 pKa ギ酸 (HCO2H) 3.77 酢酸 (CH3COOH) 4.76 クロロ酢酸 (CH2ClCO2H) 2.86 ジクロロ酢酸 (CHCl2CO2H) 1.29 トリクロロ酢酸 (CCl3CO2H) 0.65 トリフルオロ酢酸 (CF3CO2H) 0.5 シュウ酸 (HO2CCO2H) 1.27 安息香酸 (C6H5CO2H) 4.2

カルボン酸は極性分子である。カルボニル基が水素受容性、ヒドロキシ基の供与性から挙動を示し、相補的な自己会合を行い二量体を形成する。

溶解度

炭素数の少ない(1-5炭素)カルボン酸は水に溶けやすいが、炭素数が多くなると疎水性のアルキル鎖が大きくなるため溶解度は低くなる。炭素数が多いカルボン酸はエーテルやアルコールなど低極性溶媒に溶けやすくなる傾向がある。

沸点

カルボン酸は同炭素数のアルコールやアルデヒドより沸点は高い傾向にある。これは、カルボン酸が二量体を形成することにより見かけの分子量が大きくなっているからである。沸騰させるためには二量体の水素結合を引き離さなければならないため、蒸発に必要なエンタルピーは大きくなる。

酸性度

極性溶媒中ではカルボキシ基のプロトンが電離して酸性を示すため、塩基との塩を作りやすい。共役塩基 (R-CO₂⁻) はカルボキシラートアニオンと呼ばれ、陰電荷が2個の酸素上に非局在化して安定化する。 ＝

臭気

カルボン酸やその揮発性誘導体の多くは強い悪臭を持つ。例えば酢酸は食酢、酪酸は腐ったバターまたは銀杏の臭気を持つ。しかしながら、任意のアルコールと縮合させたカルボン酸エステルは心地良い芳香を持つようになるため香水や香料としての用途がある。例えばギ酸エチルはパイナップル、酢酸プロピルはバナナの芳香を持つ。

生体とカルボン酸

生体において、炭素数4以上の直鎖カルボン酸は脂肪の成分であるため脂肪酸と呼ばれる。言い換えると、脂肪は脂肪酸のトリグリセリドである。生体での脂肪酸生合成はAcetyl CoAを起点として、Malonyl CoA由来のC₂ユニットが導入されてαケト酸・CoAとなり、NADPH₂などでαケト基が還元が繰り返されてより長鎖の脂肪酸・CoA となり生合成される。したがって、炭素数が偶数の脂肪酸は普通に見られるが、炭素数が5（吉草酸）以上の奇数の脂肪酸は自然界では少数である。またαケト酸はアミノ酸生合成の出発物質でもある。

また多種のカルボン酸から形成されるTCAサイクルは、糖由来のピルビン酸をCO₂に分解しながらNADPH₂などを酸化的リン酸化経路に供給することで、生物のエネルギー代謝（内呼吸）の中核を担っている。

合成法

一級カルボン酸は第一級アルコールやアルデヒドを強い酸化剤（クロム酸カリウムなど）で酸化することによって得られる。アルデヒドを基質とする場合には、亜塩素酸ナトリウムを用いる手法もとられる。（酸化に安定な）芳香族カルボン酸の場合、ベンゼン置換のメチル基を過マンガン酸カリウムで直接カルボキシ基に酸化する方法がある。

エステルやアミド、ニトリル、酸無水物や酸ハロゲン化物を加水分解してカルボン酸を得ることもできる。

二級あるいは三級カルボン酸をシステマテックに合成する方法として、カルボキシ基の幹部分に相当するグリニャール試薬に二酸化炭素を吹き込む方法がある（ドライアイスは昇華した粉体のCO₂を固める為に相当量の水を含むのでこの目的では収率が劣る）。あるいは特殊な場合はオレフィンの酸化解裂（オゾン分解）によって生じるアルデヒドを酸化することでも生成できる。不飽和脂肪酸のオレフィンが空気酸化で酸化解裂する現象は油脂の酸敗と呼ばれる。電子豊富なベンゼン環は、四酸化ルテニウム (RuO₄) 触媒による酸化反応で直接カルボン酸に変換できる。

コルベ・シュミット反応、ストレッカー合成、ハロホルム反応などは、カルボン酸を与える反応である。

反応

カルボン酸は縮合反応などにより

• アミド
• エステル
• ニトリル
• 酸無水物
• 酸ハロゲン化物

などの種々のカルボン酸誘導体を形成し、ポリマーを初めとする産業上重要な鍵物質となっている。

また、脂肪酸トリグリセリドのアルカリ加水分解は石鹸（脂肪酸アルカリ金属塩）の製法であることからけん化と呼ばれる。

β位のオキソ基など、カルボキシ基の近傍に適切な官能基が存在する場合、酸などの処理で脱炭酸できる場合がある。

カルボン酸の一覧

飽和脂肪酸

炭素数	慣用名	IUPAC名	化学式	存在・用途
1	ギ酸	メタン酸	HCOOH	アリ、ハチの毒
2	酢酸	エタン酸	CH3COOH	酢
3	プロピオン酸	プロパン酸	CH3CH2COOH	果実香料の合成
4	酪酸	ブタン酸	CH3(CH2)2COOH	油脂が腐敗した臭い
5	吉草酸	ペンタン酸	CH3(CH2)3COOH	人工果実エッセンス
6	カプロン酸	ヘキサン酸	CH3(CH2)4COOH	バター
7	エナント酸	ヘプタン酸	CH3(CH2)5COOH
8	カプリル酸	オクタン酸	CH3(CH2)6COOH
9	ペラルゴン酸	ノナン酸	CH3(CH2)7COOH
10	カプリン酸	デカン酸	CH3(CH2)8COOH
12	ラウリン酸	ドデカン酸	CH3(CH2)10COOH	ココナッツオイル。界面活性剤の原料
14	ミリスチン酸	テトラデカン酸	CH3(CH2)12COOH	パーム油
16	パルミチン酸	ヘキサデカン酸	CH3(CH2)14COOH	ラード、ヘット
17	マルガリン酸	ヘプタデカン酸	CH3(CH2)15COOH	マーガリン
18	ステアリン酸	オクタデカン酸	CH3(CH2)16COOH	木蝋

不飽和カルボン酸

• オレイン酸
• リノール酸
• リノレン酸
• アラキドン酸
• ドコサヘキサエン酸
• エイコサペンタエン酸

• ソルビン酸 （食品添加物 保存料）

ヒドロキシ酸

• 乳酸（2-ヒドロキシプロパン酸）
• リンゴ酸（2-ヒドロキシブタン二酸）
• クエン酸（2-ヒドロキシプロパントリカルボン酸）

芳香族カルボン酸

• 安息香酸（ベンゼンカルボン酸）（食品添加物 保存料）
• フタル酸（ベンゼン-1,2-ジカルボン酸）
• イソフタル酸（ベンゼン-1,3-ジカルボン酸）
• テレフタル酸（ベンゼン-1,4-ジカルボン酸）
• サリチル酸（2-ヒドロキシベンゼンカルボン酸）
• 没食子酸（3,4,5-トリヒドロキシベンゼンカルボン酸）
• メリト酸（ベンゼンヘキサカルボン酸）
• ケイ皮酸（3-フェニルプロパ-2-エン酸）

ジカルボン酸

• シュウ酸（エタン二酸）
• マロン酸（プロパン二酸）
• コハク酸（ブタン二酸）
• グルタル酸（ペンタン二酸）
• アジピン酸（ヘキサン二酸）
• フマル酸（(E)-ブタ-2-エン二酸）
• マレイン酸（(Z)-ブタ-2-エン二酸）

オキソカルボン酸

• ピルビン酸（2-オキソプロパン酸）

カルボン酸誘導体

• アコニット酸（2-カルボキシプロパ-1-エントリカルボン酸）
• アミノ酸
• ニトロカルボン酸

脚注

関連項目

• TCA回路
• ジカルボン酸
• ヒドロキシ酸

UpToDate Contents

全文を閲覧するには購読必要です。 To read the full text you will need to subscribe.

• 1. 赤血球抗原および抗体のプライマー a primer of red blood cell antigens and antibodies
• 2. C群およびG群レンサ球菌感染症 group c and group g streptococcal infection
• 3. B群レンサ球菌感染症予防のための予防接種 vaccines for the prevention of group b streptococcal disease
• 4. 成人におけるA群レンサ球菌（Streptococcus pyogenes）性菌血症 group a streptococcal streptococcus pyogenes bacteremia in adults
• 5. PANDAS：A群レンサ球菌が関連した小児自己免疫性神経精神疾患 pandas pediatric autoimmune neuropsychiatric disorder associated with group a streptococci

Japanese Journal

• 様々な末端基を有するポリエチレングリコール微粒子分散系のエレクトロレオロジー

• 化学工学論文集 41(3), 179-183, 2015
• NAID 130005071093

• セルロースナノファイバーの実用化に向けた検討

• 紙パ技協誌 69(1), 54-57, 2015
• NAID 130005061206

• P-58 カルボキシル基を導入したポリ(乳酸-ε-カプロラクトン)共重合体フィルムへの細胞の初期付着(細胞,一般講演(ポスター発表),第64回日本歯科理工学会学術講演会)

• 日本歯科理工学会誌 33(5), 463, 2014-09-20
• NAID 110009857508

Related Links

• カルボキシル基

Contents カルボキシル基 カルボキシル基 (carboxyl group、−COOH) は、 炭素原子にヒドロキシ基一つと酸素原子が二重結合した官能基で親水性。 カルボキシ基 (carboxy group) とも言う。ヒドロキシ基から水素が電離することで、 この官能基 ...

• カルボキシル基(カルボキシルき)とは - コトバンク

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典 - カルボキシル基の用語解説 - 1価の原子団。酸性を示す有機化合物のうちの多くは，その構造中に －COOH 基が存在し，これをカルボキシル基という。これを含む物質はカルボン酸と呼ばれる。

Related Pictures

---

★リンクテーブル★

リンク元	「グルコン酸」「アミノエチルスルホン酸」「ピログルタミン酸」「ケト酸」「カルボキシ基」
関連記事	「基」「カルボキシ」

「グルコン酸」

　　[★]

英

gluconate, gluconic acid

関

グルコン酸カルシウム

• http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B0%E3%83%AB%E3%82%B3%E3%83%B3%E9%85%B8

• C₆H₁₂O₇

グルコン酸（—さん、gluconic acid）はグルコースの1位の炭素を酸化することによって生成するカルボン酸で、化学式 C₆H₁₂O₇ で表わされる。光学活性化合物であり、天然には D体が存在、そのIUPAC命名法は (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-ペンタヒドロキシヘキサン酸と表される。水に溶かすとグルコン酸イオン C₆H₁₁O₇⁻ となる。アルドン酸の一種。

構造と性質

6個の炭素鎖からなり、末端にカルボキシル基を、また2番目から6番目の炭素原子に1個ずつ計5個のヒドロキシ基を持つ。カルボキシル基はプロトン H⁺ を失うことによってアニオンになる性質を持つ。

酸性の溶液に溶かしたり、溶液から遊離の酸の単離を試みたりすると、容易に脱水して環状エステルであるグルコノデルタラクトン（D-(+)-グルコン酸-δ-ラクトン）へと変化する。水溶液中ではこの化合物との平衡混合物として存在するため、塩の形でしか不純物を含まないものは得られない。

グルコン酸は強力なキレート剤であり、特にアルカリ性の溶液中でよく作用する。カルシウム、鉄、アルミニウム、銅やその他の重金属イオンにキレート配位する。

存在と製法

天然には蜂蜜やワイン、果物の中に少量存在する。紅茶キノコや清涼飲料水のビオナーデ (Bionade) など、発酵食品にも含まれる。

化学的には D-グルコースを臭素水やヨウ素のアルカリ溶液で穏やかに酸化することによって得られる。生化学的には、Aspergillus Niger による D-グルコースの微生物酸化で生成する。グルコースを酸化する酵素はグルコースオキシダーゼと呼ばれる。

用途

金属塩の沈殿の除去や、金属を洗浄する際に弱い酸として使われるほか、以下のような用途がある。

食品

グルコン酸およびその塩はpH調整剤として用いられる (E番号)。カルシウム塩は安定剤 (E578) として、カルシウムの乳酸との複塩（乳酸グルコン酸カルシウム）はカルシウム剤として使われる。グルコン酸鉄はオリーブの黒味を出すのに利用される (E579)。グルコノデルタラクトンも食品添加物として使われる (E575)。

医療

鉄の欠乏症に対する薬として利用される。グルコン酸亜鉛など他の金属イオンの塩も同様であるが、グルコン酸塩は体に吸収されやすい性質を持つ。また、取り込まれたグルコン酸イオンは体内の金属イオンを効果的に吸収されやすくする。この作用は皮膚からの吸収の場合でも同様であるため、フッ化水素で薬傷を受けた際にはグルコン酸カルシウムの軟膏が有効である。グルコン酸塩として取り込まれたカルシウムイオンは、溶解性のフッ化物イオンと結合して不溶性のフッ化カルシウムを形成し、これを無毒化する。

「アミノエチルスルホン酸」

　　[★]

英

aminoethylsulfonic acid

同

2-アミノエタンスルホン酸 2-aminoethane sulfonic acid、タウリン taurine

関

[[]]

テンプレート:Infobox 有機化合物

概念

• タウリン(Taurine)は生体内で重要な働きを示す含硫アミンの一種
• H2N-CH2-CH2-SO3H
• 分子量125.15

• タウリンはヒトの体内などで胆汁の主要な成分である胆汁酸と結合（抱合）し、タウロコール酸などの形で存在する。消化作用を助けるほか、神経伝達物質としても作用する。白血球の一種である好中球が殺菌の際に放出する活性酸素や過酸化水素の放出（呼吸バースト）を抑える作用もある。哺乳類においては肝臓、肺、筋肉などに分布する。とりわけ軟体動物、特にタコ、イカはタウリンを多く含む。するめの表面に出る白い粉にはタウリンが凝縮されている。

• ネコはタウリンを合成する酵素を持っていないため、ネコにとっての重要な栄養素といえる。このためキャットフードにはタウリンの含有量を明記したものが多い。ネコではタウリンの欠乏により拡張型心筋症が生じる。ただし、ヒト、トリ、ネズミなどは体内で合成できる。ヒトの生体内ではアミノ酸のシステインから合成される。

• 有機合成化学ではシスタミンの酸化、システアミンの酸化のほか、ブロモエタンスルホン酸とアンモニアなどから誘導される。構造式は、NH₂CH₂CH₂SO₂OH。分子量125.15。IUPAC名は2-アミノエタンスルホン酸。無色の結晶であり、約300℃で分解する。水溶性だが有機溶媒には溶けない。CAS登録番号は107-35-7。

タウリンの代謝

タウリンはカルボキシル基を持たないので、アミノ酸ではない。また、タンパク質の構成成分になることもない。したがって、ネコにおいてはタウリンは必須アミノ酸ではなく、ビタミンの一種である。しかし、アミノ基を持つ酸であることもあって、古くからアミノ酸として混同されている。合成経路においてはまず、タンパク質の構成成分にもなる含硫アミノ酸であるシステインからシステイン・ジオキゲナーゼによりシステイン酸が合成される。タウリンはシステインスルフィン酸デカルボキシラーゼ(スルフィノアラニン・デカルボキシラーゼ)によりこのシステイン酸から合成される。ヒトはこの合成経路の両酵素をもつため、タンパク質を摂取していれば、タウリンの形での積極的摂取は不要である。胆汁酸と縮合したタウロコール酸はコリル・コエンザイムAとタウリンから合成される。タウリンは尿中に一日約200mgが排泄される。

「ピログルタミン酸」

　　[★]

英

pyroglutamic acid、pyroglutamate

関

ピドロ酸マグネシウム、ピロリドンカルボン酸

概念

• グルタミン酸の分子内環化物

wikip jaより

• グルタミン酸のカルボキシル基とアミノ基が分子内縮合反応を起こして、ラクタムを形成したアミノ酸
• バクテリオロドプシンを含めた様々なタンパク質で見られる。

その他

• サプリメントが存在する。効果の真偽については不明。

Lピログルタミン酸　1000mg　120錠 2,256 円

記憶力や思考力、アルコールによる脳内ダメージのサポートに
脳の働きをアクティブにサポートするアミノ酸サプリメント「Lピログルタミン酸　1000mg」。記憶力や思考力アップを目指す方の脳内サポートはもちろん、スッキリした気分を引きだすストレスケアにも支持されています。
Lピログルタミン酸は、PCAとも呼ばれているアミノ酸の一種。私たちの脳や血液の中に多く存在しています。特に、脳の中でさまざまな情報を運んでいるアセチルコリンやGABAと深いかかわりがあるため、集中力や思考力を高める働きに期待がよせられています。また近年は、アルコールによる、記憶や脳のダメージのケアに注目を集めています。
本品は1粒に1000mgのLピログルタミン酸を配合。毎日の脳内サポートにオススメのサプリメントです。

参考

• 構造式

http://www.chemicalbook.com.cn/CAS%5CGIF%5C98-79-3.gif

• wiki ja

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%94%E3%83%AD%E3%82%B0%E3%83%AB%E3%82%BF%E3%83%9F%E3%83%B3%E9%85%B8

• Lピログルタミン酸　サプリ

http://www.sapoo.com/l-pyroglutamic-acid-1000mg-120-12680

「ケト酸」

　　[★]

英

ketoacid, keto acid

同

ケトン酸、オキソ酸 oxoacid oxo acid

関

アミノ基転移

[show details]

ja

ketoacid : 約 7,790 件
keto acid : 約 6,040 件

en

ketoacid : 約 280,000 件
keto acid : 約 196,000 件

ja

oxoacid : 約 7,960 件
oxo acid : 100 件

en

oxoacid : 約 161,000 件
oxo acid : 約 71,200 件

ケトンのカルボニル基COとカルボキシル基のCOOHを含む有機化合物

• ケトンとしての性質とカルボン酸としての性質を示す

---

• アミノ基転移反応の際に、αケト酸はカルボニル基の炭素原子でアミノ酸からのアミノ基-NH₃を受け取る

---

ケト酸（ケトさん、Keto acid）は、ケトン基とカルボキシル基を含む有機酸である。

ケト酸のタイプには次のようなものがある。

• α-ケト酸（2-オキソ酸）：ピルビン酸のようにケトン基がα炭素にあるもの。

ピルビン酸 CH₃COCOOH

• β-ケト酸（3-オキソ酸）：アセト酢酸のようにケトン基がβ炭素にあるもの。

アセト酢酸 CH₃COCH₂COOH

• γ-ケト酸（4-オキソ酸）：レブリン酸のようにケトン基がγ炭素にあるもの。

レブリン酸 CH₃COCH₂CH₂COOH

• Pyruvic acid wiki structure.jpg

  ピルビン酸

• Acetoacetic acid wiki structure.jpg

  アセト酢酸

• Levulinic acid wiki structure.jpg

  レブリン酸

「カルボキシ基」

　　[★]

英

carboxy group

同

カルボキシル基 carboxyl group　←　これは正しくない？

関

C末端カルボキシ基

• -COOH

「基」

　　[★]

英

group

関

グループ、群、集団、分類、群れ、グループ化

「カルボキシ」

　　[★]

英

carboxy、carboxylic