카르보시스테인 (638-23-3) 물리적 및 화학적 성질
카르보시스테인
S‑카복시메틸‑L‑시스테인으로, 소분자 점액용해 원료의약품(API) 및 제형 개발, 분석 품질 관리 및 연구개발 워크플로우를 위한 연구용 화학물질로 사용되는 극성 티오에터 아미노산 유도체입니다.
| CAS 번호 | 638-23-3 |
| 계열 | 아미노산 유도체 |
| 일반적 형태 | 분말 또는 결정상 고체 |
| 일반 등급 | EP, JP |
카르보시스테인은 L‑시스테인의 S‑카복시메틸 유도체로서 아미노산 유래 티오에터 계열에 속합니다. 구조적으로 L‑알파 아미노산이며, 시스테인 티올의 수소가 카복시메틸기로 치환되어 전체적으로는 중성 공유결합 분자이나 이온화 가능한 기능기(하나 이상의 카복실기 및 아미노기)를 지닙니다. 분자골격은 짧은 알리파틱 골격과 황-탄소 결합, 그리고 두 개의 말단 카복실레이트/카복실기를 조합하여 다수의 수소결합 공여체 및 수용체를 갖는 조밀하고 극성 높은 구조를 형성합니다.
전자적 측면에서 카르보시스테인은 티오에터 결합 내 국소화된 황 원자(설폭사이드/설폰보다 낮은 산화 상태)와 탈프로톤 시 강한 전자 끌어당김 기능을 하는 카복실레이트기를 결합합니다. 일차 아민과 카복실기가 존재하여 전형적인 아미노산 산염기 특성을 나타내며, 생리적 조건에서는 주로 양성자화된 아민과 탈양성자화된 카복실레이트 형태의 좀짓 이온(zwiterion)으로 존재합니다. 높은 위상적 극성 표면적과 낮은 분배 계수는 강한 친수성과 제한된 수동적 막 투과성을 의미하며, 티오에터는 자유 티올에 비해 이황화물 형성에 대한 민감도를 낮추지만 산화 대사(설폭시드화) 부위로 남아 있습니다.
기능적으로, 카르보시스테인은 점액 구성 변경 및 가래 점도 감소 능력으로 인해 의약품에서 점액용해제 및 거담제로 사용됩니다. 또한 시험관 내 항산화 및 항염증 효과를 나타냅니다. 이 물질에 대한 일반 상업 등급은 EP, JP가 보고되어 있습니다.
기본 물리화학적 특성
밀도 및 고상 상태
본 데이터 내에서는 이 특성에 대한 실험적으로 확립된 값이 없습니다.
고상 형태: 카르보시스테인은 일반적으로 결정성 아미노산 염으로 존재하며, L 이성질체 형태를 띠고 하나의 확정된 입체 중심(2R 구성)을 포함합니다.
녹는점
녹는점(보고값): 185–187 \(\,^\circ\mathrm{C}\)
이 비교적 높은 녹는점 범위는 고도로 극성을 띤 소분자 결정성 아미노산 유도체가 고상에서 광범위한 분자간 수소결합을 형성하는 것과 일치합니다.
용해도 및 용출 거동
수용해도(보고값): 1.6 \(\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\)
높은 위상적 극성 표면적(TPSA = 126 Ų)과 다수의 수소결합 공여체(3) 및 수용체(6)를 감안할 때, 카르보시스테인은 친수성이며 극성 용매(물)에서 우선적으로 용해됩니다. 카복실기의 이온화로 인해 pH에 따른 용해도 및 용출 속도가 영향을 받으며, 제형 및 생리적 pH 범위 내에서 대부분 이온화 되어 수용해도를 높임과 동시에 중성 부근 pH에서 좀짓 이온 형태를 형성하여 결정성 및 용출 동역학에도 영향을 미칩니다.
화학적 성질
산염기 거동 및 정성 pKₐ
보고된 해리 상수: \(\mathrm{p}K_a = 1.84\)
보고된 \(\mathrm{p}K_a\) 값은 강산성 부위(아마도 카복실 프로톤)에 해당합니다. 생리적 pH에서는 카복실기가 효과적으로 탈프로톤화 되고 아미노기는 프로톤화되어 좀짓 이온 형태가 형성됩니다. 본 데이터 내에서는 다른 이온화 부위(예: 아미노기)의 추가 실험적 해리 상수는 제공되지 않습니다.
반응성 및 안정성
카르보시스테인은 자유 티올이 아닌 티오에터(설파닐) 결합을 포함하므로 자유 시스테인에 비해 직접적인 티올-이황화물 교환반응이 줄고, 화학적 산화에 의한 이황화물 형성도 제한됩니다. 그러나 황 원자는 대사 및 화학적 산화(설폭시드화)를 통해 설폭사이드 및 드물게 설폰 유도체로 변환될 수 있습니다. 보고된 대사 변화에는 설폭시드화, 아세틸화 및 탈카복실화가 포함되며, 설폭시드화가 주요 생체 내 대사 경로입니다. 중성 수용액 저장 하에서는 가수분해 불안정성이 주된 우려사항은 아니나, 강력한 산화제나 고온 환경 아래에서는 탈카복실화 및 산화 열화가 발생할 수 있으므로 제형 및 제조 과정에서 강력한 산화제 및 과도한 열 노출을 최소화해야 합니다.
분자 매개변수
분자량 및 분자식
분자식: \(\ce{C5H9NO4S}\)
분자량(보고값): 179.20 g·mol^{-1}
정확/단일 동위원소 질량: 179.02522894
작은 분자량 및 단일 입체 중심은 저분자량의 키랄 아미노산 유도체임을 나타냅니다.
LogP 및 구조적 특징
보고된 분배계수: XLogP = -3.1 (계산값); LogP (실험/기타 보고값) = -4.24
강한 음의 분배계수는 두드러진 친수성과 낮은 내재적 친지질성을 입증합니다. 낮은 LogP에 기여하는 구조적 요소로는 두 개의 카복실기(또는 하나의 카복실 및 카복시메틸 치환기), 프로톤화 가능한 아민, 그리고 다수의 수소결합 기능기가 있습니다. 분자 위상 극성 표면적(TPSA) = 126 Ų는 소분자치고 높으며, 수동적 막 투과가 제한되고 친수성 용매에서의 용해도를 나타냅니다.
추가 계산된 지표: 수소결합 공여자 수 = 3; 수소결합 수용자 수 = 6; 회전 결합 수 = 5; 무거운 원자 수 = 11; 형식 전하 = 0 (중성 공유 결합 부모체).
구조 식별자 (SMILES, InChI)
SMILES: C([C@@H](C(=O)O)N)SCC(=O)O
InChI: InChI=1S/C5H9NO4S/c6-3(5(9)10)1-11-2-4(7)8/h3H,1-2,6H2,(H,7,8)(H,9,10)/t3-/m0/s1
InChIKey: GBFLZEXEOZUWRN-VKHMYHEASA-N
이들 식별자는 단일 확정 입체 중심을 가진 L-이성질체 시스테인의 S-카복시메틸 유도체에 해당합니다.
식별자 및 동의어
등록 번호 및 코드
CAS 번호: 638-23-3
유럽공동체(EC) 번호: 211-327-5
UNII: 740J2QX53R
추가 등록 및 데이터베이스 식별자는 규제 및 화학정보 리소스에서 확인 가능하며, 위는 화합물과 관련된 주요 등록 코드입니다.
동의어 및 브랜드에 독립적인 명칭
대표 동의어(사용 가능한 명명에서 선별): Carbocysteine; Carbocisteine; S‑Carboxymethyl‑L‑cysteine; 3‑(Carboxymethylthio)alanine; (2R)-2‑amino‑3-(carboxymethylsulfanyl)propanoic acid. 공급망 및 표기 목적으로 더 광범위한 신고자 제공 동의어 및 INN/USAN 변형명이 존재합니다.
산업 및 의약품 적용
원료의약품 또는 중간체로서의 역할
카르보시스테인은 점액 용해 및 거담 작용을 지닌 원료의약품으로 사용됩니다. 점액 단백질 조성을 조절하고 가래 점도를 감소시켜 점액 배출을 용이하게 하며, 폐쇄성 호흡기 질환에서 점액 축적과 관련된 감염 위험을 줄일 수 있습니다. 이 화합물은 또한 시험관 내에서 항산화 및 항염증 활성을 나타내어 호흡기 질환 치료제로서의 약리 효과에 기여합니다.
규제 상태는 국가별로 다르며, 여러 지역에서는 경구 및 국소 제형의 일반의약품 또는 처방점액용해제로 판매되고 있습니다. 일부 규제 검토에서 소아에서 심각한 폐 부작용이 보고되어 임상 및 규제 상황에 따라 승인된 용도가 달라집니다.
제형 및 개발 맥락
카르보시스테인은 경구 투여용 제형(정제, 캡슐, 시럽)으로 조제되며 비강 국소 제형에도 사용되었습니다. 주요 제형 고려 사항으로는 양쪽성 이온성 성질, 중간 정도의 수용성(1.6 \(\mathrm{g}\,\mathrm{L}^{-1}\)), 산화 대사/분해에 대한 감수성이 있으며, 항산화제, pH 조절 및 산화제 차단이 일반적인 안정화 전략입니다. 낮은 지용성과 높은 TPSA는 수용성 분산을 위해 용해 부형제의 필요성을 줄여주지만, 결정 습관 및 다형성은 용출 및 생체이용률에 영향을 미칠 수 있으므로 개발 과정에서 특성화되어야 합니다.
특정 시장 또는 제형에 대한 상세한 적용 요약이 필요한 경우 해당 규제 및 제품 개발 문서를 참조하십시오.
규격 및 등급
일반 등급 유형(의약품용, 분석용, 기술용)
카르보시스테인은 의약품 완제 제조용 의약품 등급, 분석용 표준물질, 연구 및 비임상용 기술 등급 등 일반 산업 등급 범주로 공급됩니다. 상업적으로 보고된 등급에는 EP와 JP가 포함됩니다.
의약품 등급 물질은 해당하는 약전 단일규격 요구사항을 준수해야 하며, 분석용 물질은 분석 및 표준 시험에 사용됩니다.
일반 품질 속성(정성적 설명)
구매 및 품질 관리와 관련된 품질 속성에는 입체화학적 순도(L‑이성질체 함량), 함량(활성 성분), 잔류 용매, 수분 함량, 입자 크기/결정성, 산화성 및 기타 분해물 한계가 포함됩니다. 일반적인 규격은 동일성(IR, NMR, MS), 크로마토그래피에 의한 함량 및 불순물 프로파일링에 중점을 둡니다. 황 중심의 특성으로 인해 산화 불순물(설폭사이드) 관리에 특히 신경 씁니다.
현재 데이터 상황에서는 공급사 별 분석 함량 백분율 또는 불순물 한계는 제공되지 않습니다.
안전성 및 취급 개요
독성 프로필 및 노출 고려사항
카르보시스테인은 성인 지시된 용법에서 점액 용해제로서 치료적 여유가 있는 것으로 간주되나, 소아 치료 후 심각하며 때로는 치명적인 역설적인 호흡 반응(호흡곤란 악화, 호흡 곤란 포함)이 보고되어 소아 사용과 용량은 규제 및 임상 감독을 필요로 합니다. 위험성 통보에서는 일부 보고(약 11%에서 H314로 보고됨)에서 피부 부식/자극 위험이 지적되어 특정 조건이나 제형/불순물에 따라 심각한 피부 및 눈 손상을 일으킬 수 있음을 나타냅니다.
전신 독성 및 약동학 정보에 따르면 경구 흡수가 빠르며 최대 혈중 농도는 1–1.7시간 내에 도달하고 소변으로 30–60%가 미변화체로 배설됩니다. 대사는 설폭시드화 및 기타 간 대사 과정을 포함하며, 대사능 변이가 노출에 영향을 미칠 수 있습니다.
보관 및 취급 지침
카르보시스테인은 미세하며 친수성인 양쪽성 유기 고체로서 일반적인 주의 사항을 따릅니다. 적절한 개인 보호장비(장갑, 눈 보호구, 실험복)를 착용하고, 분진 발생을 통제하며 흡입 및 피부·눈 접촉을 피하십시오. 보관 시 밀폐 용기에 넣어 강한 산화제 및 과도한 열로부터 멀리 두고 서늘하고 통풍이 잘 되는 곳에 보관하여 산화 분해를 억제하고 안정성을 유지해야 합니다. 누출 대응, 소화 매체 선택 및 폐기와 관련한 세부 정보는 제품별 안전보건자료(SDS)를 참고하고 현지 규제 및 작업장 안전 절차를 준수하십시오.
위험성, 운송 및 규제 관련 상세 정보는 제품별 안전보건자료(SDS)와 현지 법규를 참고하십시오.
