ホルミル（2597-44-6）物理的および化学的性質
ホルミル
反応性のフラグメントとして機構研究、気相化学、研究開発および分析ワークフロー向けの手法開発によく用いられる1炭素カルボニルラジカル（ホルミル、HCO•）です。
| CAS番号 | 2597-44-6 |
| ファミリー | ホルミルラジカル（カルボニルフラグメント） |
| 典型的形態 | 反応性気体種 |
| 一般的なグレード | EP |
ホルミルは分子式 \(\ce{CHO}\) の1炭素カルボニルラジカルです。これは開殻型の単価ラジカルであり、正式にはホルムアルデヒドから水素1個を除去して得られ、単独の非対電子は主に炭素原子に存在し、カルボニル酸素とのπ結合相互作用が認められます。構造上、このフラグメントは最小のアシルラジカルの代表であり、カルボニル基の電子的特徴（部分的二重結合性）とラジカルの反応性（非常に求電子的で通常条件下で短寿命）を兼ね備えています。
非常に低分子量の開殻種であるため、ホルミルは実際には安定な分離化合物としてではなく、一過性の気相またはマトリックス封入中間体として存在します。回転可能な結合はほとんどなく、複雑度も低く、トポロジカル極性表面積も小さいですが、ラジカルおよび極性カルボニル構造により、その反応性が相挙動や分配に大きく影響します。酸塩基化学は、孤立ラジカルとして安定したプロトン化平衡が存在しないため、通常意味で適用できません。凝縮相条件下では、水和、ラジカルの水素原子抽出、再結合、酸化などの迅速な反応が支配し、古典的な溶解度平衡よりもその運命を決定づけます。
本物質に対して一般的に報告されている商業グレードはEPです。
基本物理特性
密度
本データコンテキストでは実験的に確立された密度値はありません。常温常圧下での小さな気体ラジカルであるため、バルク密度は物質仕様として意味を持ちません。生成時の気相分圧密度は生成方法および条件に依存します。
融点
本データコンテキストでは実験的に確立された融点値はありません。ホルミルラジカルは標準的な実験室条件下で分離可能な結晶性物質ではありません。
沸点
本データコンテキストでは実験的に確立された沸点値はありません。この種は生成温度で一過性の気相種として挙動します。
蒸気圧
本データコンテキストでは実験的に確立された蒸気圧値はありません。不安定なラジカルであり、通常は気相または低温マトリックス中で一過性的に観察されるため、蒸気圧の記述は適用されません。
引火点
本データコンテキストでは実験的に確立された引火点値はありません。ホルミルラジカルはバルク液体として扱われず、引火点試験は適用されません。
化学的性質
溶解性および相挙動
ホルミルラジカルは非常に小さい気相の反応性中間体であり、従来の溶媒中において安定かつ意味のある溶解度値は存在しません。凝縮相と接触すると、水素抽出、ラジカル再結合、不飽和系への付加などの二分子反応や、溶存O2との反応によるペルオキシ中間体形成によって迅速に消費されます。計算された記述子（トポロジカル極性表面積：17.1、水素結合アクセプター数：1）に基づく予測は極性表面積が限定的であることを示しますが、ラジカル性および高い反応性により、標準的な分配係数や平衡溶解度記述子の実用性は限定的です。
反応性および安定性
特長は開殻電子構造であり、ラジカルトラップ、分子状酸素、不飽和結合、水素供与体に対して高い化学反応性を示します。典型的な反応経路は閉殻カルボニル生成物への再結合、O2存在下でのホルミルペルオキシ種への酸化、水素原子の抽出または転移などです。常温条件下では熱的および化学的に不安定であり、通常は気相、プラズマ、炎、マトリックス封入条件下、またはラジカル反応系で非常に低い定常状態濃度でインシチュ生成される場合にのみ観察されます。
熱力学データ
標準エンタルピーおよび熱容量
本データコンテキストでは実験的に確立された値はありません。過渡ラジカルの熱化学的特性評価は通常、高レベル電子構造計算や特殊な分光法・動力学研究から得られ、通常のバルク熱量計測法では得られません。
分子パラメータ
分子量および分子式
- 分子式: \(\ce{CHO}\)
- 分子量: 29.018（報告値） — 単位: \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 正確質量: 29.002739651
- 単一同位体質量: 29.002739651
追加の計算記述子：重原子数 2、複雑度 2、形式電荷 0、回転可能結合数 0、トポロジカル極性表面積 17.1。
SMILES: [CH]=O
InChI: InChI=1S/CHO/c1-2/h1H
InChIKey: CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N
LogPおよび極性
- XLogP3‑AA（計算値）：1.2
計算されたXLogP値は中性の小分子フラグメントとしては適度な脂溶性を示唆していますが、実際のラジカルの分配挙動は反応性と短寿命に支配されます。TPSAが17.1で水素結合アクセプターが1箇所であることはカルボニル酸素の存在を示しますが、溶液中の水素結合相互作用は一過性であり、ラジカル種は平衡溶媒和を確立する前に迅速に化学反応を起こします。
構造的特徴
ホルミルは平面状（sp2様）のカルボニルフラグメントであり、非対電子は炭素と酸素間である程度非局在化しています。酸素原子による共鳴安定化が部分的にラジカル中心を安定化しますが、長期間の持続性は付与しません。このフラグメントは重原子（CおよびO）2個と水素1個のみを含み、立体的遮蔽は最小限です。標準的な分子力学法によるコンフォーマー生成は、これらの力場でラジカル電子構造に対する対応がないため適用できません。
識別子および異名
登録番号およびコード
- CAS: 2597-44-6
- ChEBI ID: CHEBI:29327
- ニッカジ番号: J247.870F
- Wikidata: Q27110014
SMILES: [CH]=O
InChI: InChI=1S/CHO/c1-2/h1H
InChIKey: CFHIDWOYWUOIHU-UHFFFAOYSA-N
異名および構造名
登録メタデータに含まれるデポジター提供の異名およびラベル：
ホルミル; 2597-44-6; RefChem:1085542; ホルミルラジカル; ハイドリドオキシドカルボン（.）; HCO（.）; CHEBI:29327
（追加の非推奨または除去済みの異名は履歴注釈に存在しますが、主要異名としてはここには再掲していません。）
産業および商業用途
代表的用途および産業セクター
分離された塊状物質としてのホルミルは商業製品ではありません。産業におけるその重要性は、気相反応化学、燃焼および炎の化学、大気中酸化過程、ラジカル反応の機構研究において一過性の反応性中間体として現れることにあります。単炭素化合物の酸化経路のモデリングを行う研究者や、ラジカル鎖機構を研究する者にとって関心の対象となっています。
合成または製剤における役割
ホルミルは主に合成ラジカル化学および機構的経路における短寿命中間体として機能し、試薬や製剤成分として用いられるものではありません。合成の文脈では、反応速度論を調査したり単電子移動ステップを行うために制御された条件下で現場生成（in situ）されることがありますが、安定で出荷可能な物質としては利用されていません。
安全性および取り扱い概要
急性および職業上の毒性
ホルミルラジカル自体は、確立された暴露限度を持つ従来の毒性物質ではなく、非常に反応性の高い一過性の種です。ホルミルを発生させるシステムに関連する職業性および急性の危険性には、反応性カルボニル化合物（例えばホルムアルデヒド）、燃焼生成物および酸化剤への暴露が含まれます。生成されるラジカルは二次的な有害または刺激性物質を生成する連鎖反応に関与する可能性があるため、ラジカル中間体を生成するプロセスにおいては適切な設備管理、防じんマスクの着用および無制御暴露の回避が必要です。
保管および取り扱い上の考慮事項
ホルミルは塊状物質として保管されず、実験またはプロセス化学で必要な場合は現場で生成および消費されなければなりません。したがって取り扱いの考慮点は生成点の管理に集中します：適宜不活性雰囲気の使用、着火源の排除、関連する揮発性カルボニルの放出防止のための封じ込め、および排気ガスの洗浄または消却です。標準的な実験室および産業衛生の実践を適用すべきであり：局所排気装置、適切な個人防護具の装着、反応性中間体およびその副生成物への作業者曝露を最小限に抑える手順が必要です。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）および現地法規を参照してください。
