히스타민 (51-45-6) 물리화학적 성질
히스타민
내인성 이미다졸 유래 아민으로, 제약 연구, 분석 품질 관리 및 제형 연구에서 시약 또는 기준물질로 흔히 취급됨.
| CAS 번호 | 51-45-6 |
| 계열 | 이미다졸 / 생물유래 아민 |
| 형태 | 분말 또는 결정 고체 |
| 일반 등급 | BP, EP, FCC, 시약 등급, USP |
히스타민은 이미다졸 계열에 속하는 소형 이종 방향족 생물유래 아민으로, 구조적으로는 1H-이미다졸 고리에 C-4 (또는 번호 매김에 따라 C-5) 위치에 2-아미노에틸 곁사슬이 치환되어 있음. 이 분자는 방향족 이미다졸 고리(퓨롤형 N–H 1개, 피리딘형 N 1개)와 2탄소 연결체로 분리된 1차 알리파틱 아민을 포함함. 방향족 염기 부위와 유연한 1차 아민의 조합으로 히스타민은 용액에서 독특한 이중 염기성 및 타우토머/프로토트롭 특성을 나타내어 수용매 내에서 수용체 결합과 이온화에 중요한 영향을 미침.
전자적으로 이미다졸 고리는 비편재화된 파이 시스템과 고리 프로토네이션 및 메틸화 부위를 제공하며, 에틸 곁사슬 상의 1차 아미노기는 고리 질소에 비해 강한 염기성을 가짐. 이러한 특성은 수용액 내에서 두 개의 관련 해리 평형(아래에 요약된 pKa값)과 양-음 전하를 띠는 구조적 특성을 만들어내며, 자유염기는 양이온성 히스타민늄 종으로 프로톤화될 수 있어 수용성에 유리함. 분자는 적당한 극성(위상 극성 표면적 54.7)을 가지며 수소 결합 공여자 2개와 수용자 2개를 포함하고, 지질친화성은 낮아(XLogP/XLogP3 약 −0.7) 이들 특성은 기본형 및 약제로 사용되는 염 모두의 수용성 용해도와 일치함.
기능적으로 및 산업적으로 히스타민은 포유류 내에서 중심 내인성 매개체(신경전달물질, 위산 분비 조절자, 혈관 확장제, 기관지 수축제)이며 제약 및 진단 목적으로도 사용됨(예: 위산 분비 기능 평가를 위한 히스타민 인산염 제제). 또한 생화학 및 약리학 연구에서 분석 표준물질 및 시약으로 널리 사용됨.
이 물질의 일반 상업 등급으로는 BP, EP, FCC, 시약 등급, USP 등이 보고됨.
기본 물리화학적 특성
밀도 및 고체 상태 형태
실험적 기술에 따르면 히스타민은 고체임. 결정학적 메모에서는 "무색 긴 각기둥 결정" 및 클로로포름에서 바늘 형태 결정("클로로포름에서 바늘")이 관찰됨. 일부 제형에서는 흡습성(델리퀘센트)으로도 기술되며, 특정 염 형태(디하이드로클로라이드)에서는 에탄올에서 각기둥 결정 형성도 보고됨. 현재 데이터 기준에서는 정확한 부피밀도 값은 제공되지 않음.
녹는점
여러 실험적 녹는점 관찰 결과는 다음과 같음: - 139 °C - 83–84 °C - 86 °C 염 형태(디하이드로클로라이드)의 경우 기록된 녹는점 범위는 244–246 °C(염/결정체 문맥). 자유염기의 단일 확정 녹는점이 필요한 경우, 이러한 차이는 시료 이력, 염 형태, 건조 및 조건에 따른 변동을 나타냄.
용해도 및 용해 거동
용해도 관찰: - "14.1 [μg/mL] (pH 7.4에서 결과 평균)" — pH 7.4에서 14.1 \(\mu\mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}\)으로 해석됨. - "1 g이 약 4 mL 물에 용해; 수용액은 리트머스 시험지에 산성" — 기술된 조건에서 약 250 \(\mathrm{mg}\,\mathrm{mL}^{-1}\)의 정성적 농도 (자유염기형 시료 거동으로 해석됨). - "물, 알코올, 뜨거운 클로로포름에는 잘 녹음; 에테르에는 조금 용해." 염 형태(예: 디하이드로클로라이드, 인산염)는 훨씬 높은 녹는점과 향상된 수용성 보임; 결정형 디하이드로클로라이드는 "물 및 메탄올에 잘 용해 / 디하이드로클로라이드 /"로 기술됨. 수용액은 아민의 프로톤화로 인해 산성을 띠며, 생리학적 및 산성 pH에서 프로톤화된 형태가 우세함.
화학적 특성
산-염기 거동 및 품질적 pKa
보고된 해리상수: - 염기성 pKa: 9.756 - 추가 보고된 pKa 세트: pKa1 = 9.68; pKa2 = 5.88
이 값들은 두 개 주요 이온화 가능한 부위(알리파틱 1차 아민-높은 pKa로 생리학적 pH에서 주요 프로톤화 부위, 이미다졸 고리 질소-고리 프로톤화/탈프로톤화 평형의 낮은 pKa)를 반영함. 생리적 pH(약 7.4)에서 히스타민은 주로 단일 프로톤화된 양이온(히스타민늄) 상태로 존재하며, 고리는 미세 환경에 따라 프로톤을 수용 또는 기증할 수 있음. 이중 부위 산염기 거동은 생물학적 수용체(H1~H4 수용체)와 중성 및 이온화된 형태 간 전환에 의한 막 투과성 및 수용체 결합 조절에 중요한 역할을 함.
반응성 및 안정성
히스타민은 "공기 중에서는 안정하나 빛에 의해 영향을 받음"으로 기술됨. 생체 조건에서 효소적 대사(히스타민-N-메틸트랜스퍼라제에 의한 메틸화 및 디아민 옥시다제에 의한 산화적 탈아민화)에 취약함. 화학적으로 1차 아민과 이미다졸 고리는 친핵성 및 친전자성 반응 부위로서, 고리 메틸화, N-알킬화, 산화/탈아민화 등이 일반적인 반응임. 염 형태(디하이드로클로라이드, 인산염 등)는 반응성을 변화시키고 수용성 및 취급 편리성을 크게 향상시킴. 자유염기의 장기 보관 시 빛과 산화 조건 노출을 피해야 함.
분자 파라미터
분자량 및 분자식
- 분자식: C5H9N3 — \(\mathrm{C_5H_9N_3}\)로 표기.
- 분자량(보고값): 111.15.
- 정확/모노아이소토픽 질량(보고값): 111.079647300.
LogP 및 구조적 특징
보고된 분배계수: - XLogP: −0.7 - 실험적 LogP: −0.70
이 낮거나 음의 LogP 값들은 수용액에서 주로 이온화된 극성 이종 방향족 아민 특성과 일치함. 위상 극성 표면적(TPSA)은 54.7로 보고되며, 수소 결합 공여자 수 = 2, 수용자 수 = 2로 기술됨. 구조적으로 2개의 회전 가능한 결합(RotatableBondCount = 2)으로 약간의 입체적 유연성을 주는 에틸아민 곁사슬과 견고한 이미다졸 고리를 가짐.
구조 식별자 (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
(위 식별자들은 평문 구조 식별자로 제공됨.)
식별자 및 동의어
레지스트리 번호 및 코드
- CAS: 51-45-6 원문 자료에 보고된 추가 등록 식별자는 다음과 같음:
- EC 번호: 200-100-6
- UNII: 820484N8I3
- ChEBI: CHEBI:18295
- ChEMBL: CHEMBL90
- DrugBank: DB05381 (위에 명시적으로 보고된 식별자만 나열됨.)
동의어 및 브랜드 독립명
보고된 동의어 (선택된 제공자 제출 문자열): 히스타민(histamine); 2-(1H-이미다졸-5-일)에탄아민; 1H-이미다졸-4-에탄아민; 2-(4-이미다졸일)에틸아민; 5-이미다졸에틸아민; 히스타민 기본형(Histamine Base); 히스타민, 자유 염기(Free Base); 베타-아미노에틸이미다졸(beta-Aminoethylimidazole); 이미다졸-4-에틸아민; 4-(2-아미노에틸)-1H-이미다졸; L-히스타민; [2-(1H-이미다졸-5-일)에틸]아민 디히드로클로라이드; Histaminum (TN); Istamina. 전체 제출자 목록에는 추가 동의어 및 염 묘사가 포함되어 있으며, 여기에는 제공된 문자열만 나타냄.
산업 및 의약품 적용
원료의약품 또는 중간체로서의 역할
히스타민은 진단 제형에서 의약품으로 사용된다(예: 위산 분비 기능 평가를 위한 진단 보조제로 사용되는 히스타민 인산염 주사제). 역사적으로 및 실험적으로 조절된 환경에서 위 분비 능력을 평가하고 히스타민 수용체 생리학을 탐구하기 위해 투여되었다. 활성 소분자로서 히스타민은 H1–H4 수용체 아형에 대한 작용과 염증, 기관지 수축 및 위 분비의 전임상 모델에서의 역할에 대해 약리학적으로 광범위하게 연구되고 있다.
제형 및 개발 맥락
일반적인 의약품 형태는 히스타민 인산염 및 히스타민 디히드로클로라이드와 같은 염이며, 이들 염은 수용성 개선 및 앰플/용액 제제에서 정의된 투여량을 제공한다. 보고된 제형 세부사항은 밀리리터당 용액 내 히스타민 인산염 주사 강도를 나타내는데(예: 특정 USP 제형의 경우 1 mg 염 = 0.36 mg 염기/mL), 진단 제품에서는 다른 농도 및 앰플 크기가 사용된다. 연구 및 품질관리(QC) 맥락에서는 LC‑MS, GC‑MS 및 NMR 기반 분석법의 분석 표준으로 히스타민이 널리 사용되며, 여러 질량 스펙트럼 및 NMR 데이터셋이 참조 및 방법 개발용으로 보고되어 있다.
규격 및 등급
일반적인 등급 유형 (Pharmaceutical, Analytical, Technical)
히스타민에 적용할 수 있는 일반적인 상업적 등급 범주는 BP, EP, FCC, Reagent Grade, USP가 있으며(각각 보고된 상업 등급 라벨로 제시), 이 등급은 조달 및 규격에 사용되는 일반적인 품질 단계와 대응한다: 약전 등급(USP, EP, BP), 시약/분석 표준, 그리고 관련되는 경우 식품 화학 코드(FCC).
일반적인 품질 속성 (정성적 서술)
품질 속성은 일반적으로 시험법(동일성 및 효능), 수분 함량, 잔류 용매, 지정된 불순물 및 분해 생성물, 주사제 등급의 미생물 한도 조절로 정의된다. 염 형태(자유염기 대 디히드로클로라이드 또는 인산염)는 용해도, 융점 및 취급에 영향을 미치므로 중요한 규격 변수이다. 분석 표준의 경우 추적성과 공인된 순도(시험법)가 주요 속성이다. 구체적인 수치 한도 및 시험 기준은 본문에 제공되지 않음.
안전성 및 취급 개요
독성학적 프로파일 및 노출 고려사항
임상 및 실험 관찰에 따르면 히스타민은 뚜렷한 약리학적 효과를 일으킬 수 있다: 홍조 및 저혈압을 동반한 혈관 확장, 기관지 수축(H1 매개), 위산 분비 자극(H2 매개), 모세혈관 투과성 증가에 따른 부종, 고용량 시 중추 신경계 영향. 인체 과다 복용 또는 대량 노출 시 두통, 혈압의 현저한 저하, 기관지 경련, 호흡곤란, 금속성 미각, 구토 및 설사를 유발할 수 있다. 국소 안과용 적용 시 일시적 결막 충혈 및 부종이 발생하였으며, 감수성 개인에서는 점안제가 안압 상승을 일으켰다. 보고된 규제 위험 문구는 H301 (삼킬 경우 독성), H315 (피부 자극 유발), H317 (알레르기 피부 반응 가능성), H319 (심각한 눈 자극 유발), H334 (흡입 시 알레르기, 천식 증상 또는 호흡 곤란 유발 가능성), H335 (호흡기 자극 유발 가능성)를 포함한다. 호흡기 및 피부 감작 가능성으로 인해 고형물 형태에서는 공기 중 분진 및 에어로졸의 주의 깊은 관리가 필요하다.
독성 행동은 동물 모델에서 종별로 다르며, 일부 종에서는 비교적 낮은 용량에서 질식에 의해 급성 치사 가능성이 있으나, 항히스타민 전투여는 특정 상황에서 보호 효과를 나타낸다. 대사는 주로 간에서 일어나며(히스타민-N-메틸트랜스퍼레이스에 의한 메틸화 및 디아민 산화효소에 의한 산화적 탈아민화), 낮은 약리 활성 대사체를 생성하여 소변으로 배설된다.
저장 및 취급 지침
화학 범주 및 보고된 데이터를 기반으로 한 취급 권장 사항: - 고체 및 벌크 물질은 광분해를 최소화하기 위해 빛을 차단한 서늘하고 건조하며 통풍이 잘 되는 장소에 보관(빛에 영향 받는 것으로 보고됨). - 적절한 개인보호장비(PPE) 착용: 장갑, 안구 보호구, 실험복; 분진 또는 분말 작업 시에는 분진 차단 및 국소 배기 환기 또는 호흡 보호구 사용. - 흡입, 섭취, 피부 및 눈 접촉을 피할 것; 화합물은 감수성 개체에 호흡기 및 피부 감작을 일으킬 수 있음. - 수용액 제제는 산성이며 피부 및 눈을 자극할 수 있음에 유의할 것. - 구체적인 운송, 규제 및 긴급 대응 정보는 제품별 안전보건자료(SDS) 및 현지 법규를 참조할 것.
상세한 위험성, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS) 및 현지 법규를 참고해야 한다.
