アズレン

アズレン

アズレン（英語: azulene）は、化学式C10H8を持つ炭化水素の一種です。これは、よく知られた芳香族化合物であるナフタレンと同じ分子式を持つ構造異性体にあたります。分子量128.17で、融点は99〜100 °C、沸点は242 °Cを示します。ナフタレンが持つような独特な匂いを放つことも特徴の一つです。アズレンは、ベンゼン環を持たないにも関わらず芳香族性を示す「非ベンゼン系芳香族化合物」の代表例として知られています。また、アルキル基などの置換基を持つアズレン誘導体は、テルペン類の一種であるモノテルペンに分類されることもあります。

概要

アズレンの最も顕著な特徴は、その濃い青色です。これは、多くの炭化水素、例えば構造異性体であるナフタレンが無色透明であるのと極めて対照的です。その名称も、スペイン語で「青」を意味する単語「azul」に由来しています。

アズレンには優れた消炎作用があることが知られており、比較的副作用が少ないため、古くから様々な用途で利用されてきました。皮膚の炎症を鎮める目的で、化粧品や石鹸、入浴剤といった日用品に配合されています。さらに、鼻や喉の炎症を抑えるうがい薬、目の炎症に用いる目薬、胃の炎症を緩和する胃薬など、医薬品の有効成分としても幅広く用いられています。

アズレンは水にはほとんど溶けませんが、一般的な有機溶媒にはよく溶ける性質を持ちます。

歴史

アズレンの存在は古くから認識されていました。15世紀には既に、カモミールを水蒸気蒸留することで、アズレンを含む濃い青色の精油が得られていた記録があります。化合物として単離されたのはより後年になってからです。1863年、イギリスの調香師であるセプティマス・ピースが、ノコギリソウやニガヨモギからアズレンを単離し、この青い物質に「アズレン」と命名しました。その後、化学構造の解明はレオポルト・ルジチカによって進められ、最終的に1937年、スイスの化学者プラチドゥス・アンドレアス・プラットナーによって初めて人工的な合成が達成されました。現在では、アズレンとその誘導体を合成するための複数の方法が開発されています。

構造と性質

ナフタレンが2つのベンゼン環が一辺を共有して縮合した構造であるのに対し、アズレンは7員環と5員環が互いに縮合した独特な構造を持っています。ナフタレンと同様に合計10個のπ電子が環状に非局在化しており、共鳴構造を示しますが、その共鳴安定化エネルギーはナフタレンの約半分程度です。

構造上の大きな違いとして、ナフタレンが双極子モーメントを持たない（0 D）のに対し、アズレンは比較的大きな双極子モーメント（1.08 D）を持つことが挙げられます。この分極は、アズレンの構造を、それぞれが芳香族性を持つ6π電子系であるシクロヘプタトリエニウムカチオン（トロピリウムイオン）とシクロペンタジエニルアニオンが縮合したものと見なすことで説明できます。この極性のため、求電子的反応は電子密度の高い5員環側で起こりやすく、求核的反応は電子密度の低い7員環側で起こりやすいという特徴的な反応性を示します。

ナフタレンなどの一般的なベンゼン系芳香族化合物と比較すると、アズレンの芳香族性はやや低く、水素化などの反応を受けやすい性質があります。

また、アズレンは蛍光に関する「カシャの法則」から逸脱する分子としても知られており、その誘導体も最低励起一重項状態からの蛍光を示しにくいものが多数存在します。

合成

アズレンの特異な構造は、長年にわたり化学者たちの合成研究の対象となってきました。その合成は容易ではなく、純粋なアズレンは比較的高価です。

プラットナーらによる1937年の最初の合成法は、インダンとジアゾ酢酸エチルを用いる方法でした。より効率的なアズレンの合成法としては、シクロヘキサジエンと5個の炭素原子を持つシントンを一段階で環化させる方法などが知られています。他にも、シクロヘプタトリエンをジクロロケテンと反応させる経路も報告されています。

実験室での合成例としては、ピリジンをジンケ反応により変換し、得られたジンケアルデヒドをシクロペンタジエンと反応させる方法があります。ただし、この方法は反応に長時間（例えば125 °Cで4日間撹拌）を要する上に、生成したアズレンが高い昇華性を持つため精製（カラムクロマトグラフィーなど）が難しく、収率はあまり高くないとされています。

誘導体と利用

天然に存在するアズレン骨格を持つ化合物は、主にテルペン類が加熱されたり、脱水・空気酸化を受けたりすることで生成します。例えば、1,4-ジメチル-7-イソプロピルアズレンはグアイアズレンとしてユソウボクなどから、4,8-ジメチル-2-イソプロピルアズレンはベチバズレンとしてベチバー油の主成分として見出されています。これらは穏やかな抗炎症作用を持つことから、古くから民間薬として利用されてきました。現在でも、これらの誘導体が目薬や胃薬などに配合され、医薬品として広く使用されています。また、カモミールやノコギリソウに含まれるマトリシンは、生合成経路を経てカマズレンとなることが知られています。

医薬品の分野で「含嗽用アズレン」と呼ばれる場合、これは主に1-アズレンスルホン酸ナトリウム、より正確にはグアイアズレンスルホン酸ナトリウムを指します。アズレンをスルホン酸塩とすることで水溶性が高められており、抗炎症作用を利用したうがい薬や点眼薬として市販されています。さらに、水溶性アズレンにL-グルタミンを配合した製剤は、「マーズレン」や「グリマック」などの商品名で、消化性潰瘍や胃炎の治療薬として処方されています。

天然界では、一部のキノコの発色成分としてもアズレン誘導体が確認されています。例えば、世界各地に分布する青いベニタケ科のキノコ、ルリハツタケの鮮やかな青色は、ステアリン酸(7-イソプロペニル-4-メチルアズレン-1-イル)メチルというアズレン誘導体によるものです。また、ニュージーランド固有のイッポンシメジ属のキノコEntoloma hochstetteriからは、7-アセチル-1,4-ジメチルアズレンが青色成分として分離されています。

最近の研究では、アズレンを複数結合させた化合物も注目されています。2013年には、山形大学の研究グループにより、3つのアズレンが結合した2,6:2',6"-テルアズレンが合成され、これがn型半導体としての特性を示すことが明らかにされました。

（参考文献：有機化学美術館 - 青い炭化水素:アズレン など）

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