過酢酸 – metoree本番管理

過酢酸とは

過酢酸の基本情報

図1. 過酢酸の基本情報

過酢酸とは、刺激臭のある無色の液体の過カルボン酸です。

無水酢酸に過酸化水素および硫酸を加えて、蒸留することで生成されます。酢酸コバルトの存在下、または、紫外線照射下において、アセトアルデヒドと酸素を混合することによって、生成する方法もあります。

110℃に加熱すると爆発しますが、希薄溶液の状態では非常に安定です。また、皮膚などを腐食するため、取り扱いには注意が必要です。通常、酢酸・過酸化水素・過酢酸の平衡混合物として存在しています。

過酢酸には、酢酸へ分解する際に発生する酸素ラジカルにより、芽胞菌を含む多種多様な微生物を障害する働きがあります。このため、菌・真菌・ウイルスといった幅広い病原微生物に対して、殺菌剤として利用されています。

医療分野においては、内視鏡や透析機器の医療用消毒剤としても使用可能です。飲食分野では、「飲料工場におけるペットボトルやプラスチックキャップ等の殺菌」「野菜・果物の微生物制御」「鶏・牛・豚肉の表面殺菌剤」としても、広く用いられています。

他にも、二重結合のエポキシ化 (酸化剤) 、漂白剤などにも用いることが可能です。

過酢酸はエタノールやエーテル等によく溶けます。水と反応して、酢酸と過酸化水素に分解されます。融点は0.1°C、沸点は105°Cです。

過酢酸はエタンペルオキソ酸とも呼ばれます。過酸 (英: peroxy acid) の1種で、オキソ酸におけるヒドロキシ基 (−OH) がヒドロペルオキシド基 (−O−OH) に変化した構造を有しています。

分子式はC₂H₄O₃、示性式はCH₃COO₂H、分子量は76.05です。

過カルボン酸の比較

図2. 過カルボン酸の比較

過酢酸は、過カルボン酸 (英: peroxycarboxylic acid または percarboxylic acid) と呼ばれる有機化合物の1種です。基本的に過カルボン酸は、母体のカルボン酸の名称にペルオキシ (英: peroxy) を付けて命名します。

ただし、過酢酸 (英: peracetic acid) のように一部の過カルボン酸には、頭に「過」 (per) を付けた慣用名の化合物も存在します。慣用名を持つ他の化合物の例は、過安息香酸 (英: perbenzoic acid) などです。

過安息香酸とは安息香酸を過カルボン酸にした有機酸で、ベンゼン環を有する過酸の中で最も単純な構造を持っており、示性式はC₆H₅COOOHです。

有機合成の分野において過酢酸は、酸化剤として用いられています。一般的には無水酢酸と過酸化水素の反応で生じますが、純度が高い過酢酸は潜在的に爆発性があるため、危険だと言われています。通常は危険性が低いメタクロロ過安息香酸 (mCPBA) を使用すべきです。

過カルボン酸を用いた反応

図3. 過カルボン酸を用いた反応

一般的に過酢酸などの過カルボン酸は、1つの酸素原子を放出できるため、酸化力が強いです。例えば、オレフィンの炭素－炭素二重結合へ酸素を付加させることで、エポキシドが生成します。オレフィンのπ電子に対して、過カルボン酸は求電子剤としてふるまうので、電子豊富な二重結合への反応性が高いです。

また、過カルボン酸はケトンの炭素－炭素 (C－C) 結合に酸素を挿入して、エステルを生成可能です。この反応はバイヤー・ビリガー酸化 (英: Baeyer-Villiger oxidation) と呼ばれています。

さらに、過カルボン酸はアミンの酸化にも利用可能です。アミンの窒素原子に酸素原子を付加すると、アミンオキシドが生じます。複素環式化合物を用いても同じ反応が起き、ピリジンはピリジンN-オキシドに酸化します。