5'-チミジル酸（365-07-1）の物理的および化学的性質
5'-チミジル酸
分子生物学、酵素学、およびヌクレオチド合成のワークフローにおいて試薬および分析用標準物質として用いられるデオキシチミジン一リン酸ヌクレオチド。
| CAS番号 | 365-07-1 |
| ファミリー | ピリミジン塩基ヌクレオチド／ヌクレオシド一リン酸類 |
| 一般的な形態 | 粉末または結晶性固体 |
| 一般的な規格 | EP |
5'-チミジル酸は、ピリミジンヌクレオチド（チミンを含むヌクレオシド5'-一リン酸）であり、核酸誘導体の一種です。構造的には、5-メチルピリミジン塩基（チミン）が2'-デオキシリボフラノースにN結合しており、5'位にはモノエステル化されたリン酸基が存在します。この分子は複数の水素結合供与体および受容体を有し、糖環上に3つのステレオセンターを持つため、デオキシヌクレオチド一リン酸に特有のコンパクトで高極性の有機リン酸として特徴付けられます。
電子的には、カルボニル基をもつ共役した複素環塩基と電子求引性のリン酸基を含んでいます。リン酸基は5'位で強い酸性を示し（pHに依存したプロトン化状態を持つ）、分子の水溶液中のイオン化および溶媒和挙動を支配します。デオキシリボースは生体認識を決定する立体化学的骨格を提供します。荷電したリン酸と複数のヒドロキシル基、そして極性のカルボニル基の組み合わせにより、低脂溶性で強い水溶解性を示します。一方、2'-ヒドロキシルが欠如した（デオキシ糖）ため、リボヌクレオチドに比べて特定の加水分解経路に対する耐性が高くなっています。
生物学的および工業的に、5'-チミジル酸は基本的な細胞代謝物であり、ヌクレオチドおよび核酸に関わる生化学的、酵素学的、分析的ワークフローで一般的に用いられる試薬・標準物質です。ヌクレオチド代謝における基質または生成物として多く登場し、ポリメラーゼ、キナーゼ、ホスファターゼのアッセイに利用されます。商業的に報告されている一般的なグレードはEPです。
基本的物理的性質
密度
現行データでは、この物性の実験的確定値は利用できません。
融点
現行データでは、この物性の実験的確定値は利用できません。
沸点
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蒸気圧
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引火点
現行データでは、この物性の実験的確定値は利用できません。
化学的性質
溶解性および相挙動
5'-チミジル酸は固体として報告され、荷電したリン酸基および複数の極性官能基（ヒドロキシルおよびカルボニル）により非常に水に溶けやすい性質を持ちます。中性pHの水性緩衝液には容易に溶解し（分光学的および質量分析的データは生理的pHの水またはD2O中で得られることが一般的）、非極性有機溶媒にはほとんど溶けません。溶液中ではリン酸のプロトン化状態がpH依存で変化し、中〜アルカリ性pHではリン酸は主にイオン化状態にあり、親水性とカチオンとの相互作用が増大します。
反応性および安定性
デオキシヌクレオシドのモノエステル化リン酸として、主な化学的脆弱性は強酸性または強塩基性条件下でのリン酸エステルの加水分解および生物学的条件下でのホスファターゼやヌクレアーゼによる酵素的切断です。デオキシリボースと塩基のグリコシド結合およびチミン環は一般に穏和な実験室条件下で安定ですが、酵素的または化学的変換（例：ホスホリシスや過酸化条件下での脱アミノ化）を受けることがあります。この化合物は揮発性は低く、pH、温度の極端な条件や酵素活性に長時間さらされると熱分解や加水分解が関与します。ヌクレアーゼやホスファターゼによる汚染を避けるため、ヌクレアーゼフリー試薬や器具の使用など通常の注意が推奨されます。
熱力学データ
標準エンタルピーおよび比熱容量
現行データでは、この物性の実験的確定値は利用できません。
分子パラメータ
分子量および分子式
- 分子式: C10H15N2O8P
- 分子量: 322.21 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 正確質量／単一同位体質量: 322.05660244 (Da)
- 重原子数: 21
LogPおよび極性
- XLogP3（計算値）: -2.8（低脂溶性）
- トポロジカル極性表面積（TPSA）: 146 \(\text{Å}^2\)
- 水素結合供与体数: 4
- 水素結合受容体数: 8
- 回転可能結合数: 4
- 分子複雑度（計算値）: 529
これらの記述子は、小型で高極性、かつ水素結合を形成しやすい分子が、イオン化状態で水相に強く分配し、膜透過性が限定的であることと整合しています。
構造的特徴
5'-チミジル酸は三つの主要な部分構造で構成されます：チミンピリミジン塩基（5-メチルウラシル）、3つのステレオセンターを含む2′-デオキシリボフラノース糖（定義された原子ステレオセンター数＝3）、および5′位に結合した二水素リン酸（リン酸モノエステル）。リン酸基は脱プロトン化形で主な陰電荷を与え、酵素認識および化学修飾の主な部位です。
構造識別子（プレーンテキスト）： - SMILES: CC1=CN(C(=O)NC1=O)[C@H]2CC@@HO - InChI: InChI=1S/C10H15N2O8P/c1-5-3-12(10(15)11-9(5)14)8-2-6(13)7(20-8)4-19-21(16,17)18/h3,6-8,13H,2,4H2,1H3,(H,11,14,15)(H2,16,17,18)/t6-,7+,8+/m0/s1 - InChIKey: GYOZYWVXFNDGLU-XLPZGREQSA-N
実験的衝突断面積（CCS）測定値（報告値）：
- 163.84 \(\text{Å}^2\) [M+H]+ [CCSタイプ: DT; 測定法: ステップドフィールド]
- 166.26 \(\text{Å}^2\) [M-H]- [CCSタイプ: DT; 測定法: ステップドフィールド]
- 169.74 \(\text{Å}^2\) [M+Na]+ [CCSタイプ: DT; 測定法: ステップドフィールド]
- 173.1 \(\text{Å}^2\) [M+Na]+ [CCSタイプ: DT; 測定法: Agilentチューンミックス（Agilent）による単一フィールド校正]
- 170 \(\text{Å}^2\) [M+Na]+ [CCSタイプ: TW; 測定法: ポリアラニンによる校正]
- その他報告されたCCSバリエーション：176.2、173.5、163.1、162.8、167.7、163.8 \(\text{Å}^2\)（特定のアダクト／イオン種に対応）
化学クラス：核酸および誘導体；ピリミジンヌクレオシド。
同定子および別名
登録番号およびコード
- CAS番号：365-07-1
- UNII：43W3021X6C
- ChEBI：CHEBI:17013
- ChEMBL：CHEMBL394429
- DrugBank：DB01643
- HMDB：HMDB0001227
- KEGG：C00364
- InChIKey：GYOZYWVXFNDGLU-XLPZGREQSA-N
別名および構造名
本物質に報告されている代表的な別名・名称：
- チミジン一リン酸；DTMP；チミジル酸；TMP
- チミジル酸塩；5'-TMP；デオキシチミジン5'-一リン酸；デオキシチミジル酸；チミジン5'-リン酸
- IUPAC: [(2R,3S,5R)-3-ヒドロキシ-5-(5-メチル-2,4-ジオキソピリミジン-1-イル)オキサラン-2-イル]メチル二水素リン酸
産業および商業用途
代表的な用途および産業分野
5'-チミジル酸は主に生化学、分子生物学および分析ラボで関心が持たれています。代表的な用途は以下の通りです：
- 酵素学（ポリメラーゼ、キナーゼ、ホスファターゼ）およびヌクレオチド代謝の研究における試薬および基質。
- ヌクレオチドおよびその代謝産物をターゲットとした質量分析およびクロマトグラフィー分析の標準物質。
- メタボロミクスおよび生化学的プロファイリングワークフローにおけるリファレンスマテリアル。
これらの用途は、本化合物が中心的代謝産物および標準化された生化学ビルディングブロックとしての役割を反映しています。
合成または製剤における役割
合成および調製の文脈では、5'-チミジル酸は酵素的組み込みおよび研究用途におけるオリゴヌクレオチド構築のためのヌクレオチドモノマーまたは中間体として作用します。また、ヌクレオチドプールや酵素活性を定量するアッセイの校正用または品質管理用化合物としても使用されます。ここでは特定の製剤レシピや専有規格は提供されていません。
安全性および取扱概要
急性および職業性毒性
現時点のデータにおいて実験的に確立された急性毒性値（例えばLD50）は報告されていません。本物質は、低分子量の極性有機化合物および無機リン酸塩に一般的な接触刺激性を有すると報告されています。粉末の取り扱い時には標準的な職業上の予防措置を適用してください：粉塵の吸入、皮膚および眼の接触を避けること；適切な個人用保護具（手袋、眼の保護具、実験用コート）および換気設備（局所排気、粉塵封じ込め）を使用してください。
保管および取扱上の留意点
固体としての5'-チミジル酸は、加水分解やヌクレアーゼ、湿気による汚染を最小限に抑えるため、密閉容器に入れ乾燥環境で保管してください。長期安定性が求められる場合は、冷蔵保管を行い、凍結融解の繰り返しや強酸・強塩基・酸化剤への暴露を避けることが望ましいです。生化学用途の水溶液調製には、ヌクレアーゼフリーの消耗品を使用してください。詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品別安全データシート（SDS）および適用される地域の法令を参照してください。
