フェルラ酸 (1135-24-6) の物理的および化学的特性
フェルラ酸
化粧品、ニュートラシューティカルおよび医薬品の製剤並びに研究開発用途に一般的に利用される、天然由来のシンナミック酸誘導体であり、フェノール性抗酸化物質。
| CAS番号 | 1135-24-6 |
| ファミリー | シンナミック酸誘導体 |
| 一般的な形態 | 粉末または結晶性固体 |
| 主な規格 | EP, Food Grade, USP |
フェルラ酸はヒドロキシメトキシ基置換を有するシンナミック酸であり、ヒドロキシシンナメート（不飽和芳香族カルボン酸）に分類される。構造的には、(E)-3-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)プロペン-2-エン酸であり、パラ位ヒドロキシおよびメタ位メトキシ基を有するフェニル環がトランス型プロペン酸鎖に共役している。共役した芳香族/ビニリック系とフェノール性水酸基は非局在化π系および290 nm以上を吸収するクロモフォアを形成し、一方カルボン酸は芳香族酸としては控えめな酸性を示す単一の酸性プロトンを提供する。分子は水素結合供与体（フェノール性OHおよびカルボキシルOH）および複数の水素結合受容体（カルボニル、エーテル酸素、フェノール酸素）として作用し、分子間相互作用と塩形成を促進する。
酸塩基挙動は主にカルボキシル基によって支配され、\(\mathrm{p}K_a = 4.58\)であるため、中性および生理的pH条件下ではフェルラ酸は主に脱プロトン化されたアニオン形態として存在し、水溶性が増加するとともに中性形態に比べ受動的膜透過性が低下する。分配係数のデータは適度な疎水性（log Kow ≈ 1.51, XLogP ≈ 1.5）を示し、トポロジカル極性表面積（TPSA）は66.8 Å^2であり、親水性有機溶媒に適度に溶解し、非極性相への分配は限定的な両親媒性プロファイルを示す。共役したビニル-アリール系およびフェノール性単位は酸化および光化学反応に感受性であるが、加水分解を受けやすいエステル基や不安定なヘテロ原子結合基は通常の環境条件下では存在しない。
フェルラ酸は植物バイオマスに広く存在し、産業的には抗酸化剤および防腐剤として利用される。また価値の高い芳香族化合物（例としてバニリンへの変換）の生物触媒的変換に一般的な原料として用いられ、食品、化粧品、分析用途にも使用される。
この物質の一般的な市販規格には、EP, Food Grade, USPが含まれている。
基本的な物理的特性
密度
本データ範囲において実験的に確立された値は利用できない。
融点
主要なトランス異性体の融点範囲は168 - 171 \(\,^\circ\mathrm{C}\)と報告されている。水から成長させた針状結晶の正方晶型は融点174 \(\,^\circ\mathrm{C}\)と報告されている。
沸点
本データ範囲において実験的に確立された値は利用できない。
蒸気圧
報告されている蒸気圧は \(0.00000269\,\mathrm{mmHg}\) である。
引火点
本データ範囲において実験的に確立された値は利用できない。
化学的特性
溶解性および相挙動
トランス異性体は固体（淡褐色粉末）である一方、シス異性体は黄色液体として報告されている。溶解性（トランス形）は溶媒依存的であり、温水、アルコールおよび酢酸エチルに可溶、ジエチルエーテルに中程度の溶解性を示し、石油エーテルおよびベンゼンには難溶である。カルボン酸は容易に塩（例えばフェルラートナトリウム）を形成し、これにより水溶性が大幅に向上する。アルコール中でのUV吸収極大は236および322 nm（トランス形）付近、シス形は約316 nmであり、共役したシンナミック酸のクロモフォアに整合する。
反応性および安定性
フェルラ酸は通常の環境条件下で化学的に安定だが、フェノール性部位および共役二重結合において酸化還元反応を受ける可能性がある。フェノール性OHは生体内のグルクロン酸抱合や硫酸抱合のような共役反応の部位であり、メトキシ基は酸化的または酵素的条件下で脱メチル化されることがある。クロモフォア（吸収波長 >290 nm）により直接光分解を受けやすく、気相分子は大気中ヒドロキシルラジカルと数時間の時間スケールで反応する。加水分解は加水分解性官能基を欠くため、顕著な非生物的分解経路とは考えられていない。固体状態では分子は複数の水素結合モチーフに関与し、結晶格子中のC–H···O相互作用も報告されており、結晶の配列および安定性に影響を与える。
熱力学データ
標準エンタルピーおよび熱容量
本データ範囲において実験的に確立された値は利用できない。
分子パラメータ
分子量および分子式
分子式: C10H10O4.
分子量: \(194.18\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
正確質量/単一同位体質量: 194.05790880.
追加計算記述子: 重原子数14; 形式電荷0; 複雑度224; 同位体原子数0.
SMILES: CO C1=C(C=CC(=C1)/C=C/C(=O)O)O
InChI: InChI=1S/C10H10O4/c1-14-9-6-7(2-4-8(9)11)3-5-10(12)13/h2-6,11H,1H3,(H,12,13)/b5-3+
InChIKey: KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N
(上記SMILES/InChIの書式は構造識別子として提供されており、変更しないでください。)
LogPおよび極性
報告されたlog Kow/logP：log Kow = 1.51; XLogP = 1.5。トポロジカル極性表面積（TPSA）：66.8。水素結合供与体数 = 2、受容体数 = 4、回転可能結合数 = 3。これらのパラメータは、適度な極性を示し、水素結合能力が保持されていることを意味する。加えて、\(\mathrm{p}K_a = 4.58\)により、中性pHでのアニオン形態は水親和性を高め、脂溶性膜への分配を減少させる。
構造的特徴
フェルラ酸は(E)-型シンナミック酸誘導体であり、芳香族環の4位にヒドロキシ基、3位にメトキシ基を有する（グアイアシルモチーフ）。プロペン酸二重結合はトランス(E)配置が、一般的な結晶形態の立体化学状態として定義されている。分子は芳香環と共役したビニルカルボキシル系との間で分子内共鳴を支持し、脱プロトン化時にはカルボキシラートアニオンを安定化する。結晶構造解析では空間群P 1 21/n 1、単位格子パラメータはa = 4.58870 \(\text{Å}\)、b = 16.7619 \(\text{Å}\)、c = 11.7853 \(\text{Å}\)、\(\alpha = 90^\circ\)、\(\beta = 91.8520^\circ\)、\(\gamma = 90^\circ\)、Z = 4、Z' = 1、残差係数0.045と報告されている。電荷密度および回折解析は、三叉状のC–H···O相互作用を含む複数の分子間水素結合モチーフが、結晶パッキングの堅牢性に寄与していることを示している。
識別子および別名
登録番号およびコード
CAS: 1135-24-6
その他の登録番号およびデータベース識別子（報告値）：EC番号 214-490-0; 208-679-7; 805-535-0.
UNII: AVM951ZWST
ChEBI: CHEBI:193350
ChEMBL: CHEMBL32749
DrugBank: DB07767
KEGG: C01494
InChIKey: KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N
同義語および構造名
供給者および命名リストに一般的に登場する同義語には以下が含まれます：フェルラ酸、トランスフェルラ酸、(E)-フェルラ酸、4-ヒドロキシ-3-メトキシシンナミン酸、3-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)アクリル酸、コニフェリック酸、(E)-3-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)プロプ-2-エン酸、トランス-4-ヒドロキシ-3-メトキシシンナミン酸塩。塩、異性体および配合名を反映した多数の登録者および参考同義語が存在します。
産業および商業的用途
代表的な用途および産業分野
フェルラ酸は植物材料に広く分布しており、工業的には抗酸化剤および防腐剤として用いられています（特に食品マトリックスにおける脂質過酸化の抑制のため）。食品および香料配合物、化粧品およびパーソナルケア製品において抗酸化／抗菌成分として応用され、分析用の参照標準物質としても利用されています。医薬品および伝統医学の文脈では、フェルラ酸ナトリウム（ナトリウム塩）が局所的に心血管／脳血管薬として使用されており、フェルラ酸誘導体は抗酸化および放射線防護特性の研究対象にもなっています。さらに、フェルラ酸は再生可能な芳香族原料および高付加価値芳香族化合物（例：バニリンへの変換）の合成および生物触媒経路の出発物質として使われており、一部のMALDIマトリックス組成物にも含まれています。
合成および配合における役割
フェルラ酸は工業的にリグノセルロース系原料（例：米糠ピッチ）から製造されるか、合成的にはバニリン誘導体とマロン酸のノエベナーゲル型縮合反応により合成されます。化学的および生物触媒的変換においては、水酸基シンナメート特有の反応を受け、非酸化的脱炭酸反応、O-脱メチル化、側鎖の還元、および酵素的抱合反応が起こります。水溶性塩（例：フェルラ酸ナトリウム）を形成する能力は、配合物の水性適合性向上に利用されています。配合開発においては、抗酸化能および紫外線吸収色素としての機能が主な特性です。
安全性および取り扱い概要
急性毒性および労働者曝露
フェルラ酸は皮膚および眼の刺激性があり、曝露すると呼吸器の刺激を引き起こす可能性があります。総合的な分類情報によると、皮膚刺激（H315）、重度の眼刺激（H319）、特定標的臓器（呼吸器）刺激（H335）の危険有害性声明が含まれ、通知された分類では皮膚感作性（H317）も報告されています。動物毒性の抜粋では、高用量の腹腔内投与試験（マウスにて腹腔内投与経路でLD50値が＞350 mg/kgと報告）において中枢神経系への影響が観察されています。労働環境下で懸念される曝露経路は、粉塵／エアロゾルの吸入および皮膚接触です。曝露時の緊急対応としては、標準的な応急処置を適用してください（汚染衣服の除去、眼および皮膚の流水洗浄、新鮮な空気への移動、医療機関の受診）；誤飲時は専門家の指導なしに催吐処置は行わないでください。
詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および地域の法令を参照してください。
保管および取扱い上の注意
フェルラ酸の取り扱いには適切な産業衛生管理を行ってください：局所排気換気を使用し粉塵およびエアロゾルの制御を行い、耐薬品性手袋および飛沫防護ゴーグルまたはフェイスシールドを使用して皮膚および眼への接触を最小限にしてください。粉塵やエアロゾルの空中濃度が労働者曝露許容濃度を超える可能性がある場合、または換気の不十分な場所では呼吸用保護具を使用してください。密閉容器に入れ、強力な酸化剤や直射日光から保護し、冷涼で乾燥した換気の良い場所に保管してください。標準的な実験室／工業的手法に従い、不適合物質と区分してください。廃棄物は適用される環境および規制要件に従い処理してください。詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および地域の法令を参照してください。
