ジエチルマロン酸ジエステル (105-53-3) の物理的および化学的性質

化学プロファイル

ジエチルマロン酸ジエステル

細密化学品や医薬品合成におけるC3ビルディングブロックとして、配合や有機合成の工程で一般的に使用されるマロン酸エステルです。

CAS番号	105-53-3
ファミリー	マロン酸エステル（ジエステル）
一般的な形状	無色液体
一般的なグレード	EP, FCC, JP, Reagent Grade, USP

アルキル化、縮合反応およびヘテロサイクル構築の多用途なシンセトンとして、研究開発や工業的合成に広く用いられています。調達部門は下流の工程に合わせてグレードや仕様を選択します。品質管理や処方設計では、スケールアップやバッチ生産向けの材料指定の際に純度、水分含量および溶媒との相溶性に着目することが多いです。

ジエチルマロン酸ジエステルは単純な脂肪族ジエステルで、マロン酸（プロパンド二酸）のジエチルエステルにあたり、マロン酸エステルの構造クラスに属します。分子はメチレン単位（—CH2—）をはさむ2つのエステルカルボニル基を持ち、この活性化されたメチレンがエノラート化学の特徴的な官能基です。構造的には中性で、中程度の極性（トポロジカル極性表面積＝52.6）を有し、コンパクト（C7H12O4、分子量160.17）です。電子的特徴は2つのカルボニルπ系（中心メチレンに対して強い電子引き込み効果）と4つの水素結合アクセプター部位（2つのカルボニル酸素と2つのエステル酸素）があり、水素結合ドナーはありません。

化学的にはジエチルマロン酸ジエステルは容易にエノライズ可能なエステルとして振る舞います。中心メチレンの水素は一般的な脂肪族C–H結合に比べて酸性化されており、一般的な塩基により脱プロトン化され安定化されたエノラートを生成し、これがC–C結合形成反応（アルキル化、縮合反応、マイケル付加）に用いられます。加水分解（化学的および酵素的）を受けやすく、エタノールとマロン酸に分解します。加水分解速度は中性から塩基性条件で増加し、エステラーゼ様酵素によって触媒される場合があります。物理的には無色でフルーティーなエステル臭の液体であり、適度な揮発性を示します。低級エステルに比べて水への溶解度は限定的ですが、多くの有機溶媒に良好に溶解し、合成ワークフロー中の中間体や溶媒・修飾剤として汎用性があります。

ジエチルマロン酸ジエステルは工業的に広く用いられており、バルビツール酸系薬物、医薬品、農薬、ビタミン、染料、香料の製造における合成中間体として使用されるほか、低濃度では香味・香料成分としても使用されます。この物質の一般的な市販グレードにはEP, FCC, JP, Reagent Grade, USPが含まれます。

基本的な物理的性質

密度

室温における報告された実験的密度： - 20 °Cで1.0551 g/cm³。
- 20 °Cで1.06 g/cm³。
- 測定範囲は1.053〜1.056 g/cm³。

これらの値は、分子配列が室温の水よりやや高い密度となる酸素を豊富に含む有機液体として整合しています。

融点

報告された融点：−50 °C。

現行データには追加の実験的に確立された固体状態の熱相転移データはありません。

沸点

報告された沸点： - 200 °C。
- 760.00 mmHgで199.00〜200.00 °C。
- 別報告で199 °C。

比較的高い常圧沸点は、分子量と2つのエステル基に起因する分子間極性相互作用を反映しています。

蒸気圧

利用可能な蒸気圧データ： - 温度不明で0.26 mmHg。
- 25 °Cで0.19 mmHg。
- SI単位では25 °Cで36 Pa。

これらの蒸気圧値は室温での中程度の揮発性を示し、関連するエステルの大気中半減期の推定値と整合します。

引火点

報告された引火・着火データ： - 200 °F（93 °C）（開放カップ方式）。
- 85 °C（閉鎖カップ方式）。

ジエチルマロン酸ジエステルは可燃性です。点火源から遠ざけ、適切な可燃性液体の管理を徹底してください。

化学的性質

溶解性および相挙動

定量的・定性的溶解性データ： - 水溶解度：20 g/L（20 °C）で中程度。
- 37 °Cで23.2 mg/mL（約23.2 g/Lに相当）。
- エタノールやジエチルエーテルに可溶；アセトンやベンゼンに非常に良く溶ける；クロロホルムに溶解；多くの固定油およびプロピレングリコールに溶解；一部の文献では200 °Cにおいてグリセリンおよび鉱油では不溶と報告。

総合的に、ジエチルマロン酸ジエステルは水に中程度の溶解性があり、一般的な有機溶媒に高い溶解性を示すため、均一系有機反応や配合中間体として扱いやすいです。

反応性と安定性

加水分解：化学的および酵素的加水分解でエタノールとマロン酸を生成します。加水分解は中性から塩基性条件で促進され、脂肪組織リパーゼやプロテアーゼ（例：α-キモトリプシンによるモノエステル生成）などの酵素がこの反応を触媒します。
不適合物質：酸化剤と反応し、強酸・強塩基・強還元剤とは管理されていない条件下で接触を避けてください。
熱分解：加熱により分解し、一酸化炭素や二酸化炭素、刺激性の強い煙を発生します。自己着火温度は435 °Cと報告されています。
安定性：推奨される保管条件（冷暗所、乾燥、換気良好、密閉容器）下で安定とされます。

塩基との反応（エノラート生成）が主な合成用途の基盤であり、エステル基の保持が必要な工程では加水分解を制御する必要があります。

熱力学データ

標準エンタルピーおよび熱容量

蒸発熱（エンタルピー）：64.7 kJ/mol。

現時点のデータでは標準生成エンタルピーおよび等圧熱容量（Cp）の実験的確立値はありません。

分子パラメータ

分子式および分子量

分子式：C7H12O4。
分子量：160.17。

LogPおよび極性

報告されたオクタノール‐水分配係数（log Kow）：0.96。
計算値XLogP3：1。
トポロジカル極性表面積（TPSA）：52.6 Å²。

これらの値は中程度の脂溶性を示し、分子は脂溶性相への分配は弱いものの、極性有機溶媒に可溶であり水にもある程度溶けることを意味します。

構造的特徴

SMILES：CCOC(=O)CC(=O)OCC
InChI：InChI=1S/C7H12O4/c1-3-10-6(8)5-7(9)11-4-2/h3-5H2,1-2H3
InChIKey：IYXGSMUGOJNHAZ-UHFFFAOYSA-N

主要な構造的属性：中央のプロパンド二酸エステル骨格に2つのエチルエステル置換基があり、2つの電子引き込み性カルボニルの間に活性化されたメチレン（酸性化されたα-CH2）を有し、これによりエノラート形成および続発的なC–C結合形成反応が可能となっています。

追加計算される記述子： - 正確質量/単一同位体質量：\(160.07355886\)。
- 水素結合供与体数：\(0\)。
- 水素結合アクセプター数：\(4\)。
- 回転可能結合数：\(6\)。
- 重原子数：\(11\)。

識別子および別名

登録番号およびコード

CAS番号：105-53-3
欧州共同体（EC）番号：203-305-9
UNII：53A58PA183
ChEBI：CHEBI:167785
ChEMBL：CHEMBL177114
DSSTox物質ID：DTXSID7021863
FEMA番号：2375
HMDB：HMDB0029573
ICSC番号：1739
JECFA番号：614
InChIKey：IYXGSMUGOJNHAZ-UHFFFAOYSA-N
SMILES：CCOC(=O)CC(=O)OCC

別名および構造名

化学命名プールでよく用いられる一般的な別名および系統名： - ジエチルマロン酸塩
- ジエチルプロパネジオエート
- エチルマロン酸塩
- マロン酸ジエチルエステル
- プロパンジオ酸ジエチルエステル
- マロン酸エステル
- カルベトキシ酢酸エステル
- ジカルベトキシメタン

（その他、複数のベンダー別名や歴史的別名が存在するが、上記リストは主要な名称および構造バリエーションを示す。）

産業および商業用途

代表的な用途および産業分野

ジエチルマロン酸塩は複数の分野で化学中間体として用いられる： - 医薬品製造（特にバルビツール酸誘導体やその他活性骨格合成において）。
- 農薬中間体。
- ビタミン、染料、特殊有機化学品の製造。
- 低濃度でのフレーバーおよび香料成分（FEMAフレーバープロファイル：リンゴ）。
- 適度な極性およびエステル官能基を有する配合物や反応媒体における溶媒または共溶媒としての役割。

報告されている商業活動としては、基本的有機化学品および特殊化学品製造分野での定期的な製造および使用が含まれる。

合成および配合における役割

ジエチルマロン酸塩の中心的な合成的有用性は活性化されたメチレンに起因し、脱プロトン化によってマロン酸エノラートが生成し、アルキル化、縮合反応（Knoevenagel反応）、マイケル付加および関連する炭素-炭素結合形成反応を行う。一般的な用途は以下の通り： - アルキル化反応系列により、加水分解・脱炭酸後に置換アセテートおよびカルボン酸誘導体を構築。
- Knoevenagel縮合反応により、ベンジリデンマロン酸塩および関連する共役系を生成。
- 制御されたエノラート化学が必要とされる実験室およびプロセス合成において、2炭素断片の導入または後続変換のために置換マロン酸塩を生成。

配合物やプロセスに対する簡潔な適用概要が必要な場合は、通常、上述の反応性プロファイルに基づき選択される。

安全性および取扱い概要

急性および職業性毒性

LD50（ラット、経口）：\(15\ \mathrm{g}\,\mathrm{kg}^{-1}\)（他に\(15,794\ \mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\)として報告あり）。
LD50（マウス、経口）：\(6400\ \mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\)。
LD50（ウサギ、皮膚）：\(>5\ \mathrm{g}\,\mathrm{kg}^{-1}\)。
LD50（モルモット、皮膚）：\(>10\ \mathrm{mL}\,\mathrm{kg}^{-1}\)。

報告されている危険性分類および急性影響： - 眼刺激性：重篤な眼刺激を引き起こす可能性あり（GHS危険区分H319；動物試験では中等度から重度の角膜影響が報告）。
- 皮膚：一部の研究で軽度の皮膚刺激が報告。
- 吸入：高濃度暴露で咳および呼吸器刺激が報告されている；蒸気濃度が低所に蓄積する可能性あり。
- 環境急性危険性：水生生物に有害（急性水生毒性試験では魚類に対し10数mg·L^-1のLC/EC値が報告）。

応急処置および緊急措置（概要）： - 吸入：新鮮な空気へ移動し、症状が持続する場合は医師の診察を受ける。
- 皮膚接触：水および石鹸で洗浄し、汚染された衣類を除去。
- 眼接触：数分間流水で洗眼し、医療機関を受診。
- 飲み込み：嘔吐を誘発しないこと。患者が意識ある場合は水で希釈し、医療機関を受診。

保管および取扱い上の注意

保管：密閉容器に入れ、乾燥した換気の良い場所で保管すること。強力な酸化剤とは分離して保管。蒸気は空気より重いので床面換気が推奨される場合あり。
取扱い：蒸気、ミスト、エアロゾルの吸入を避ける。局所排気換気を使用し、火気源を除去。静電気の蓄積防止対策を取る。
個人用保護具：保護メガネまたはフェイスシールド、化学抵抗性手袋、不浸透性作業着。呼吸保護は、換気が不十分な場合、適切なフィルターカートリッジまたは送気装置を使用。
火災対応：水ミスト、耐アルコール泡、乾燥化学薬品、二酸化炭素を使用。加熱により圧力上昇と容器破損の危険あり。分解時に一酸化炭素、二酸化炭素および刺激性ガスを発生するため、消防時は自己呼吸用保護具を使用。

廃棄および漏洩対応： - 下水道および環境への放出を防止する。液体漏洩は適切な容器に回収し、不活性物質で吸収して地域の規制に従い廃棄。廃棄は許可されている場合、燃焼炉において焼却し、アフターバーナーおよびスクラバーを用いるのが適切な方法。

詳細な法規制、輸送および製品固有の危険情報については、製品安全データシート（SDS）および適用される地域の規則を参照のこと。