ヒスタミン (51-45-6) 物理的および化学的特性
ヒスタミン
内因性のイミダゾール由来アミンであり、製薬研究、分析的品質管理、製剤研究において試薬や基準物質として一般的に取り扱われる。
| CAS番号 | 51-45-6 |
| 化学ファミリー | イミダゾール類 / 生物由来アミン |
| 一般的な形状 | 粉末または結晶性固体 |
| 一般的なグレード | BP, EP, FCC, 試薬グレード, USP |
ヒスタミンは、イミダゾール類に属する小さなヘテロ芳香族生物由来アミンであり、構造的には1H-イミダゾールの4位（または番号付けによっては5位）に2-アミノエチル側鎖を有する。分子は芳香族イミダゾール環を含み、2つの環内窒素（ピロール型N–Hとピリジン型N）および2炭素架橋で隔てられた一次脂肪族アミン基を持つ。この芳香族塩基性部位と柔軟な一次アミン基の組み合わせにより、ヒスタミンは溶液中で独特の二重塩基性と互変異性（プロトトロピー）挙動を示し、生理学的媒体での受容体結合およびイオン化に重要な影響を与える。
電子的には、イミダゾール環は非局在化されたπ系を提供し、環のプロトン化およびメチル化の部位となる。一方、エチル鎖上の一次アミノ基は環内の窒素に比べて強塩基性である。これらの特徴により、水溶液中には2つの解離平衡が存在し（以下に記載のpKa値参照）、双極子的/極性プロファイルが形成され、遊離塩基は陽イオン性ヒスタミニウム種へプロトン化されるため、親水性が高い。分子は適度な極性（トポロジカル極性表面積54.7）を有し、水素結合供与体と受容体がそれぞれ2つあり、低脂溶性（報告されているXLogP/XLogP3値は約−0.7）であることから、基底および特に医薬品に用いられる塩形態ともに良好な水溶解性を示す。
機能的かつ産業的には、ヒスタミンは哺乳類の主要な内因性メディエーター（神経伝達物質、胃酸分泌調節因子、血管拡張薬、気管支収縮薬）であり、医薬品および診断薬として使用される（例：胃酸分泌機能評価用のヒスタミンリン酸塩製剤）。また、生化学的・薬理学的研究における分析標準物質および試薬として広く利用されている。
この物質に報告されている一般的な商業グレードには、BP、EP、FCC、試薬グレード、USPが含まれる。
基本的な物理化学的特性
密度と固体状態の形態
実験的な記述では、ヒスタミンは固体として特徴づけられている。結晶学的な記録では、「無色の長い柱状結晶」ならびにクロロホルム由来の針状結晶形態（「クロロホルム由来の針状結晶」）が報告されている。物質は一部の製剤で吸湿性を示し、エタノール中の塩形態（ジヒドロ塩酸塩）では柱状結晶を形成するとされる。現時点のデータでは正確な実体密度値は得られていない。
融点
複数の融点観測値が報告されている： - 139 °C - 83–84 °C - 86 °C 塩形態に関する注記：ジヒドロ塩酸塩では、244–246 °Cの融点範囲が報告されている（塩/結晶性文脈での報告）。遊離塩基の単一の決定的な融点を求める場合、これらの値の違いは試料の履歴、塩形態、乾燥・調整条件による変動を示している。
溶解性および溶解挙動
溶解性に関する記述は以下の通り： - 「14.1 [μg/mL]（pH 7.4での結果の平均）」— ここではpH 7.4における14.1 \(\mu\mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}\)として解釈。 - 「約4 mLの水に1 g溶解；水溶液はリトマス試験紙で酸性」— 記載された塩基性サンプルの条件下で約250 \(\mathrm{mg}\,\mathrm{mL}^{-1}\)に相当する定性的濃度。 - 「水、アルコール、熱クロロホルムには非常に溶けやすく、エーテルにはわずかに溶ける」 塩形態（例：ジヒドロ塩酸塩、リン酸塩）は融点が顕著に高く、水溶性も向上する。結晶性ジヒドロ塩酸塩は「水とメタノールに非常によく溶ける」と記載されている。水溶液はアミンのプロトン化により酸性となり、生理的および酸性pHでプロトン化種が優勢である。
化学的特性
酸–塩基挙動および定性的pKa
報告されている解離定数： - 塩基性pKa：9.756 - その他報告pKaセット：pKa1 = 9.68; pKa2 = 5.88
これらの値は主に2つのイオン化可能な部位を反映している：脂肪族一次アミン（より高いpKaで生理的pH下での主なプロトン化部位）およびイミダゾール環の窒素（環のプロトン化／脱プロトン化平衡に対応するより低いpKa）。生理的pH（約7.4）では、ヒスタミンは主に単一にプロトン化されたカチオン（ヒスタミニウム）として存在し、環は微小環境に応じてプロトンを受容または供与できる。この二重の酸–塩基特性は生物学的な受容体相互作用（H1～H4受容体）および中性形態と帯電形態との間の変換を支え、膜透過性や受容体結合を制御している。
反応性および安定性
ヒスタミンは「空気中では安定だが光の影響を受ける」と実験的安定性・保存期限の記録で述べられている。生体内条件下ではヒスタミン-N-メチルトランスフェラーゼによるメチル化やジアミンオキシダーゼによる酸化的脱アミノ化といった酵素的代謝を受けやすい。化学的には、一次アミンとイミダゾール環は求核的・求電子的変換の部位であり、環のメチル化、N-アルキル化、酸化/脱アミノ化が一般的な反応クラスである。塩（例：ジヒドロ塩酸塩、リン酸塩）を形成しやすく、これにより反応性が修飾され、水中での安定性および取り扱いの利便性は大幅に向上する。遊離塩基の長期保存時には光および酸化条件への曝露を避けるべきである。
分子パラメータ
分子量および化学式
- 分子式：C5H9N3 — \(\mathrm{C_5H_9N_3}\)として表示。
- 分子量（報告値）：111.15。
- 正確質量/単一同位体質量（報告値）：111.079647300。
LogPおよび構造的特徴
報告されている分配係数： - XLogP：−0.7 - 実験的LogP：−0.70
低いまたは負のLogP値は、主に帯電種として存在する極性ヘテロ芳香族アミンに一致する。トポロジカル極性表面積（TPSA）は54.7、及び水素結合供与体数=2、水素結合受容体数=2が報告されている。構造中には2つの回転可能結合（報告値RotatableBondCount=2）があり、エチルアミン側鎖に適度な配座的柔軟性を与え、一方でイミダゾール環は剛直である。
構造識別子（SMILES、InChI）
- SMILES: C1=C(NC=N1)CCN
- InChI: InChI=1S/C5H9N3/c6-2-1-5-3-7-4-8-5/h3-4H,1-2,6H2,(H,7,8)
- InChIKey: NTYJJOPFIAHURM-UHFFFAOYSA-N
（上記識別子はプレーンテキスト形式の構造識別子として提供されている。）
識別子および同義語
登録番号およびコード
- CAS: 51-45-6 出典資料で報告されている追加の登録識別子は以下の通り：
- EC番号: 200-100-6
- UNII: 820484N8I3
- ChEBI: CHEBI:18295
- ChEMBL: CHEMBL90
- DrugBank: DB05381 (上記に明示的に報告されている識別子のみが記載されています。)
同義語およびブランド非依存名
報告された同義語（選択された、提供者が供給した文字列のまま）：ヒスタミン；2-(1H-イミダゾール-5-イル)エタンアミン；1H-イミダゾール-4-エタンアミン；2-(4-イミダゾリル)エチルアミン；5-イミダゾールエチルアミン；ヒスタミン塩基；ヒスタミン、遊離塩基；β-アミノエチルイミダゾール；イミダゾール-4-エチルアミン；4-(2-アミノエチル)-1H-イミダゾール；L-ヒスタミン；[2-(1H-イミダゾール-5-イル)エチル]アミンジヒドロ塩酸塩；Histaminum (TN)；Istamina。完全な提供者リストには追加の同義語および塩記述子が含まれますが、ここでは供給された文字列のみを提示しています。
産業および医薬品用途
原薬または中間体としての役割
ヒスタミンは医薬品として診断用調製剤に使用されており（例：胃酸分泌機能評価の診断補助として用いられるヒスタミンリン酸塩注射剤）、歴史的かつ実験的に制御された環境下で胃分泌能力の評価やヒスタミン受容体の生理学的検討を目的に投与されたことがあります。活性小分子として、ヒスタミンはH1〜H4受容体サブタイプに対する作用および炎症、気管支収縮、胃分泌の前臨床モデルにおいて広範に薬理学的研究が行われています。
製剤および開発における文脈
一般的な製剤形態には、ヒスタミンリン酸塩やヒスタミンジヒドロ塩酸塩などの塩が含まれ、これらの塩は水溶性の向上およびアンプル・溶液製剤における明確な投与量設定を可能にします。報告された製剤の詳細には、ヒスタミンリン酸塩注射剤の濃度が溶液1mLあたりの含有量で示されており（例：特定のUSP製剤では1 mg塩＝ベース換算で0.36 mg/mL）、診断製品ではその他の濃度やアンプルサイズも使用されています。研究および品質管理の文脈では、ヒスタミンはLC-MS、GC-MS、NMRベースの分析標準として広く使用されており、複数の質量スペクトルおよびNMRデータセットが参照および方法開発のために報告されています。
規格および等級
典型的な等級タイプ（医薬品用、分析用、工業用）
ヒスタミンに適用される商用等級カテゴリには、BP、EP、FCC、試薬級、およびUSPが含まれます（各種の商用等級ラベルのまま提示）。これらの等級は調達および規格に用いられる一般的な品質レベルに対応しており、薬局方規格（USP、EP、BP）、試薬・分析標準、および該当する場合の食品化学規格（FCC）に分類されます。
一般的な品質特性（定性的説明）
異なる等級を定義する品質特性には、一般的に同定および含量の試験（アッセイ）、含水率、残留溶媒、特定の不純物および分解生成物、注射用等級の微生物学的限度が含まれます。塩形態（遊離塩基対ジヒドロ塩酸塩またはリン酸塩）は、溶解性、融点、取り扱いに影響を与えるため重要な規格要素です。分析標準の場合、トレーサビリティおよび認証された純度（アッセイ値）が主要な特性となります。ここでは具体的な数値的限度および試験基準は示していません。
安全性および取扱い概要
毒理学的プロファイルと曝露に関する考慮事項
臨床および実験的観察により、ヒスタミンは顕著な薬理作用を引き起こすことが知られています：血管拡張に伴う紅潮および低血圧、気管支収縮（H1受容体媒介）、胃酸分泌の刺激（H2受容体媒介）、毛細血管透過性の増加による浮腫、中枢神経系作用（高用量で）など。ヒトにおいて過量摂取または大量曝露は、頭痛、著明な血圧低下、気管支痙攣、呼吸困難、金属味、嘔吐および下痢を引き起こすことがあります。局所的な眼科用途では一過性の結膜充血や浮腫が報告されており、感受性のある個体では点眼により眼圧上昇が生じる場合があります。提供された危険有害情報に関連する規制上のハザード・ステートメントには、H301（経口摂取で有害）、H315（皮膚刺激性）、H317（皮膚過敏症を引き起こすおそれ）、H319（重篤な眼刺激性）、H334（吸入によりアレルギー、喘息または呼吸困難を引き起こすおそれ）、H335（呼吸器刺激性）が含まれます。呼吸器感作および皮膚感作の可能性があるため、固形形態における空気中粉塵およびエアロゾルの適切な管理が必要です。
動物モデルにおける毒性挙動は種依存性であり、実験動物では一部の種で比較的低用量で窒息による急性致死性を示しますが、抗ヒスタミン剤による前投与は一部の状況で保護効果を示します。代謝は主に肝臓で行われ（ヒスタミンN-メチルトランスフェラーゼによるメチル化およびジアミンオキシダーゼによる酸化的脱アミノ化）、薬理活性の低い代謝物を尿中に排泄します。
保管および取り扱い上の指針
化学的分類および報告データに基づく取り扱い推奨事項： - 固体およびバルク材料は冷暗所で乾燥かつ換気の良い場所に保管し、光による劣化を最小限に抑える（「光により影響を受ける」と報告されていることに留意）。 - 適切な個人用防護具（手袋、眼の保護具、実験用コート）を着用し、粉塵や粉末の作業時は粉塵封じ込め装置および局所排気換気、または必要に応じて呼吸器保護具を使用する。 - 吸入、経口摂取、皮膚接触および眼への接触を避ける。感受性の高い個体では呼吸器および皮膚感作を引き起こす可能性がある。 - 水性調製液の場合、溶液は酸性であり皮膚および眼を刺激する恐れがある。 - 輸送、規制および緊急対応に関する具体的情報は製品固有の安全データシート（SDS）および適用される現地法規を参照のこと。
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。
