HC2 H3 O2 有機化合物酢酸の化学式です。エタン酸とも呼ばれる酢酸は、すべての生物学的プロセスで重要な役割を果たす無色の液体化合物です。その化学式は、CH3 と表記されることもあります。 COOH または CH3 CO2 H は、そのアトミックな組織を強調します。酢酸は (ギ酸を除けば) 最も複雑でないカルボン酸であり、カルボキシル基に結合した単一のメチル基から構成されます。
酢酸の単一分子におけるアセチル基の存在は、生物の代謝におけるその役割の中心です。細胞呼吸中、酢酸に由来するアセチル基は補酵素Aに結合し、炭水化物と脂肪の代謝を可能にします.また、果物、穀物、米、じゃがいもなどの農産物の発酵の自然な副産物でもあります。
生物学における重要な役割とは別に、酢酸は多くの消費財の製造に使用される重要な工業用化学物質です。酢酸は、写真フィルム、接着剤、繊維、布地、および洗浄剤の製造に関与しています。食品業界では、酢酸は独特の酸味と味があるため、添加物としてよく使用されます。一般的な家庭用酢の主成分で、水に次ぐものです。希薄な量で摂取しても安全ですが、濃酢酸は皮膚や内臓に損傷を与える可能性があります.
酢酸の分子構造
酢酸は、メチル (R[CH3 ]) およびカルボキシル (R[COOH]) 基。 2 つの中央の炭素原子が結合し、一方の末端にメチル基からの 3 つの水素が残り、もう一方の末端にカルボキシル基からのヒドロキシル基が残ります。原子の組織化により、酢酸は擬四面体構造になり、3 つの水素が基部として機能し、カルボキシル基が先端として機能します。酢酸のモル質量は約 60.05 g/mol で、水とほぼ同じ密度 (~1.05g/cm) です
分子の末端にあるヒドロキシル基 (R[OH]) は、酢酸をわずかに極性にします。液体溶媒に浸漬すると、ヒドロキシル基の水素が解離する傾向があり、プロトン (H) と酢酸塩 (CH
カルボキシル末端にヒドロキシル基が存在すると、酢酸もわずかに極性になります。そのため、類似構造の他の化合物よりも沸点が高くなります。この高い沸点は、ヒドロキシル基が他の近くの分子と水素結合を作る傾向によっても説明されます.同様に、極性と水素結合により、酢酸には 123.1 J/K⋅mol という比較的高い比熱容量が与えられます。
酢酸の化学的性質
酢酸の結合挙動は、その構成官能基によるものです。酢酸の化学結合特性の多くは、そのカルボキシル基と付随する OH 基によるものです。ヒドロキシル基は、酢酸の分子が水素結合に関与することを可能にします。ヒドロキシル基の極性水素末端は、隣接する酢酸分子のカルボニル基の極性負酸素原子を引き付け、強い静電引力を形成します。酢酸の固体サンプルでは、水素結合の作用により、分子が長い半安定鎖を形成します。
酢酸は有効な溶媒であり、極性化合物だけでなく非極性化合物も溶かすことができます。水とは異なり、油と混和し、水と同様に、ほとんどの有機化合物を溶解できます。
化学反応に関しては、酢酸はカルボン酸に期待される方法で反応します。塩基性環境に導入されると酢酸塩と水を形成し、水素の添加によって還元されてエタノール (アルコール) を形成します。
酸性であるため、酢酸は金属と腐食的に反応して酢酸塩を生成します。たとえば、酢酸はマグネシウム (Mg) と反応して酢酸マグネシウム (Mg(CH3 COOH)2 ) と水素ガス (H2 ）。酸性化合物による金属の酸化は、工業量の水素ガスを生成するために使用されることがあります。
生物学における酢酸
酢酸は、細胞呼吸に不可欠な成分の 1 つです。アセチル基 (CH3 酢酸に由来する CO) は、生命の基本的なエネルギー通貨である ATP の生合成を促進する重要なエネルギー源です。細胞呼吸中、アセチル基は補酵素-Aと結合し、これがオキサロ酢酸分子と結合して、クレブス回路の中心成分であるクエン酸を形成します。酢酸に由来するアセチル基がなければ、ATP の生合成は継続できません。
酢酸は、エタノール発酵の自然な副産物でもあります。グルコースの発酵により、エタノールと微量の酢酸が生成されます。酸素の存在下では、Acetobacter 属のバクテリア エタノールを酢酸と水に変換することができます。人類の歴史を通して、アセトバクターの活動 は、料理用および工業用の酢を製造する主な方法でした。 アセトバクター
他の細菌は、中間反応物としてのエタノールなしで、糖または二酸化炭素を酢酸に直接変換することができます。 アセトバクターよりも効率的な化学反応ですが、 この種のバクテリアのほとんどは、皮肉なことに耐酸性ではありません.
酢酸の生産
酢酸は、天然および合成のいくつかの方法で生成できます。
当然のことながら、ほとんどの酢酸は生物学的反応の副産物として形成されます。真核生物の酸素呼吸は、クレブス回路で使用するためにピルビン酸の酸化によって酢酸を生成し、さまざまな細菌が代謝の副産物として酢酸を排出します。細菌発酵は、酢の形で酢酸を生産する主要な方法であり、1 年間に生産される酢酸の総量の約 10% を生産します。現在、酢酸の生産は、エタノールを酢酸に発酵させるアルミニウム タンク培養で行われています。
ほとんどの合成量の酢酸は、メタノール カルボニル化と呼ばれるプロセスによって生成されます。この反応では、メタノール (CH
酢酸の用途
その化学的柔軟性により、酢酸は、広く使用されている物質の重要な前駆体として、またそれ自体の物質として、多くの用途を見出してきました。これらのアプリケーションの多くは古代に開発されました。初期の人類文明は、ワインと発酵した大麦を空気にさらすことで酢の形で酢酸を作りました.ギリシャの哲学者テオプラストスは、酢をさまざまな金属と組み合わせて芸術用の顔料を生成する方法を説明し、ローマ人は酢を煮てサパと呼ばれる甘い菓子シロップを作る方法を説明しました.
今日、ほとんどの工業量の酢酸は、接着剤製品に使用されるゴム状ポリマーであるポリ酢酸ビニルの製造に使用されています。ポリ酢酸ビニル由来の接着剤は、大工仕事、製本、封筒、およびガムを噛む製品のベースとして使用されます。ポリ酢酸ビニルは、紙製品や塗料にも使用されています。
酢酸は、反応を促進し、有機化合物を精製するための溶媒としても使用されます。アセテート系溶剤は、衣類繊維や食品包装製品の主要成分であるポリエチレンテレフタレートの製造に使用されます。酢酸の溶媒特性は、多くのポリマーの製造に使用されます。
酢酸は、洗浄剤や消毒製品にも使用されています。酢酸の溶媒特性は、表面の残留物や染みを除去するのに適しているため、実験室で装置やガラス製品を洗浄するために、酢酸やその他の酢酸塩由来の化合物がよく使用されます.酢酸には、中程度の抗菌性および抗真菌性もあると思われます。酢酸の希薄溶液 (~0.3%) は、E のようなさまざまな菌株を殺すことが示されています。 . 大腸菌 MRSA バクテリア、および酢酸は、寄生菌の増殖を止めるために使用できます。酸は、バクテリアの膜と菌類の細胞壁を損傷する酸化環境を作り出します.
酢酸は、酢の形でキッチンでも一般的に使用されています。すべての酢は、通常、体積で 4% の酢酸です。酢は、調味料として、または野菜や他の食品をピクルスにするための試薬として一般的に使用されています.少量で希薄な濃度では、酢酸の摂取は無害であり、人間にとって潜在的に有益です.ただし、大量かつ高濃度 (>25%) の酢酸は、皮膚や内臓に損傷を与える可能性があります。
