アミンオキシド

アミンオキシドについて

アミンオキシド（Amine Oxide）は、その構造式が R3N+-O− で表される化合物群を指します。この化合物は、狭義には三級アミンやピリジン類の酸化物を扱いますが、広義には一級や二級アミンの酸化物も含まれる場合があります。アミンオキシドは、化学の分野で重要な役割を果たし、多様な特性と応用を持っています。

性質

アミンオキシドは、四級アンモニウムイオンに匹敵する極性を持ち、その小さな分子量により高い親水性を示しています。そのため、水に溶けやすいものの、有機溶媒には溶解しにくい傾向があります。また、弱い塩基性を持ち、酸解離定数（pKa値）はおおよそ4.5程度です。これにより、プロトンを付加することでカチオン性のヒドロキシルアミン構造（R3N+-OH）を形成する特性があります。

合成

アミンオキシドは通常、三級アミンやピリジンといった複素環式化合物を酸化することによって合成されます。この際、過酸化水素や過硫酸などの過酸、あるいはメタクロロ過安息香酸といった過カルボン酸が酸化剤として使用されます。例えば、ピリジンの酸化反応では、過酸化水素と酢酸から生成される過酢酸が用いられます。

反応

アミンオキシドは、特定の還元剤を使うことで母体となるアミンに戻すことが可能です。還元に使われる条件や還元剤としては、リチウムアルミニウム水素化物（LAH）、水素化ホウ素ナトリウム、触媒的還元、亜鉛/酢酸、鉄/酢酸の系が考えられます。また、ピリジンN-オキシドやその誘導体は、三塩化リンや三臭化リンによっても還元できます。

さらに、ハロゲン化アルキルによって酸素上をアルキル化することも可能であり、β位に水素を含む脂肪族のアミンオキシドを加熱すると熱分解が起こります。このプロセスをコープ脱離（Cope elimination）と呼び、ホフマン脱離に似た形式と機構を持っています。加えて、窒素上に転位しやすい基が存在する場合、熱により転位反応を行い、ヒドロキシルアミン誘導体が生成されることもあります。

利用

アミンオキシドは、有機合成においてアミンの保護中間体として利用されるほか、長鎖アルキル基を持つものは両性イオン型界面活性剤として機能し、起泡安定剤としても使用されています。

代表的な化合物

代表的なアミンオキシドとしてピリジンN-オキシドがあり、これは融点が62-67℃の水溶性無色結晶です。また、N-メチルモルホリンN-オキシド（NMO）は酸化剤としての役割を持つことでも知られています。

代謝

アミンオキシドは、医薬品や精神活性物質（例：ニコチン、ゾルミトリプタン、モルヒネ）の代謝物質としても知られています。さらに、抗癌剤のN-オキシド誘導体はプロドラッグとして研究が進められ、酸素が少ないがん組織に到達すると還元され、薬理活性を発揮します。

関連情報

この分野における研究や開発は、化学や薬学の進歩に大きく寄与しています。関連人物に林英作氏がいるほか、参考文献には『March's Advanced Organic Chemistry』が挙げられています。

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