ジエチルエーテル

ジエチルエーテル(diethyl ether)とは、エチル基とエチル基がエーテル結合した分子構造をしている有機化合物である。密度は0.708 g/cm3。特徴的な甘い臭気を持つ、無色透明の液体である。単にエーテルというときはこのジエチルエーテルのことを指す場合が多い。エチルエーテル硫酸エーテルとも。IUPAC名ではエトキシエタンとも呼ばれる。溶媒や燃料として使われる。

Diethyl ether
識別情報
CAS登録番号 60-29-7 
PubChem 3283
ChemSpider 3168 
UNII 0F5N573A2Y 
KEGG D01772 
ChEBI
ChEMBL CHEMBL16264 
RTECS番号 KI5775000
特性
化学式 C4H10O
モル質量 74.12 g mol−1
示性式 CH3CH2OCH2CH3
又は (CH3CH2)2O
外観 無色の液体
匂い pungent, sweetish odor[1]
密度 0.7134 g/cm3, liquid
融点

−116.3 °C, 157 K, -177 °F

沸点

34.6 °C, 308 K, 94 °F ([2])

への溶解度 69 g/L (20 °C)
蒸気圧 440 mmHg (20°C)[1]
磁化率 -55.1·10−6 cm3/mol
屈折率 (nD) 1.353 (20 °C)
粘度 0.224 cP (25 °C)
構造
双極子モーメント 1.15 D (gas)
熱化学
標準生成熱 ΔfHo -271.2 ± 1.9 kJ/mol
標準燃焼熱 ΔcHo -2732.1 ± 1.9 kJ/mol
標準モルエントロピー So 253.5 J/mol·K
標準定圧モル比熱, Cpo 172.5 J/mol·K
危険性
安全データシート(外部リンク) External MSDS
主な危険性 Extremely Flammable, harmful to skin, decomposes to explosive peroxides in air and light[1]
NFPA 704
4
2
1
Rフレーズ R12 R19 R20/22 R66 R67
Sフレーズ S9 S16 S29 S33
引火点 −45 °C (−49 °F; 228 K) ([3])
発火点 160 °C (320 °F; 433 K) [3]
爆発限界 1.9-48.0% [4]
許容曝露限界 TWA 400 ppm (1200 mg/m3)[1]
半数致死濃度 LC50 73,000 ppm (rat, 2 hr)
6500 ppm (mouse, 1.65 hr)[5]
関連する物質
関連するエーテル ジメチルエーテル
メトキシプロパン
関連物質 ジエチルスルフィド
ブタノール (異性体)
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

利用

有機溶媒

溶媒抽出法に用いられる。にやや溶けやすく、オクタノール/水分配係数は0.89。比重が水より小さいため、有機層は水層の上に位置する。グリニャール反応などの有機金属化学溶剤としてもよく使われる。またアセチルセルロースなどの合成に使われる。

麻酔薬

有害性が問題視されたクロロホルムに替わる吸入麻酔薬として、医療用麻酔に用いられた。

特徴として、導入(意識を失うまでの所要時間)が遅く、筋弛緩作用が強く、呼吸器循環系への抑止作用は弱く、また7 - 10 %の気体濃度で使用するため酸素欠乏に陥りにくい[6]。 さらに、麻酔深度の調節全域(マージン)が極めて広く、致死量が高いことから、導入に他の麻酔薬を適用し、維持麻酔薬として使う手法が確立されている。

しかし、極めて引火点が低く、低い誘電率から静電気を帯びやすいため、近代的な密閉され電子機器が並ぶ手術室ではガス爆発リスクが高く、先進国では使用されなくなっている。発展途上国では現在も維持麻酔薬の主流であるが、新興国では手術室の改善が先行したがゆえの爆発死亡事故が複数生じている。

副作用としては、刺激性が強いための原因となり、唾液腺気管支を刺激して多量に唾液などの分泌物を分泌させることがあり、吸引の準備が一般的である。

燃料

ジエチルエーテルは発火点が低く(160 ℃)、セタン価が85 - 96と高いことから、ディーゼルエンジンの燃焼助剤として利用できる。

飲用

19世紀から20世紀初頭にかけて、エタノールの代替品としてエーテルの飲用が行われることがあった。飲用の効果はエタノールとよく似ており、始めは上機嫌になり、そのうち酩酊して眠ってしまう。特にアイルランドでは禁酒運動家がエタノールの代替として許容されると考えたために大流行したが、ロシアフランスなどでも流行していた。アメリカ合衆国では、エタノールよりも害が少ないと考えられ、医師の会合から結婚式や裁縫会に至るまで幅広く飲まれていた[7]

実際にはエタノールの数倍程度の経口毒性があり、ヒトにおける最小致死量は260 mg/kgである。

ポーランドでは、湯で割って、少量の砂糖蜂蜜シナモンクローブなどを加えて飲まれた。鉱夫らはコーヒーラズベリージュースに加えて飲んでいた。ストレートで少しずつ飲むのは、効きが良いが危険な方法である。エーテルは体温沸騰するためしゃっくりを引き起こし、極端な場合にはが破裂することもあった[8]

合成

ジエチルエーテルは酸を触媒としてエタノール脱水縮合で合成できる。エタノールを硫酸のような強酸と混ぜると、酸が解離してヒドロニウムイオンが生じる。 これがエタノールの酸素原子プロトン化することで、エタノール分子は正電荷を持つ。

そこでプロトン化されていないエタノールの求核性の酸素原子が、プロトン化したエタノール分子の水と置換して、ジエチルエーテルが生じる。

この反応は可逆性であり、エーテルの収率を高めるためには、反応系からエーテルを留出させる必要がある。また温度が高いとエタノールが脱水してエチレンを生じるので、この反応は150 ℃以下で行う必要がある。

工業的には、エチレンから気相水和でエタノールを合成する際の副産物として合成されている。またエタノールからアルミナ触媒とした気相脱水でもジエチルエーテルを合成出来る。

代謝

エーテルの代謝にはシトクロムP450が関わっているとされる[9]

エーテルはアルコール脱水素酵素を阻害するためエタノールの代謝を遅くする効果がある[10]

危険性

ジエチルエーテルは引火点 45 ℃と非常に引火性が高い。絶縁性が高いため静電気が発生しやすいことも相まって、火花放電による引火の危険がある(自己発火性はない)。冷暗所、遮光保管が必要であるが、冷蔵庫で保管する場合には防爆仕様のものを用いる。また、発火点は160 ℃なので、炎や火花がなくても高温の器具などで容易に着火する。実験室などでは、エーテルを加熱する際に水蒸気を利用することで温度が100 ℃以上にならないようにする。

大気中の酸素や直射日光によって酸化され、爆発性の過酸化物ジエチルエーテルペルオキシドを生成しやすい。抗酸化剤として微量のジブチルヒドロキシトルエン(BHT)が添加されている場合がある。再蒸留の際に爆発する恐れがあるので、過酸化物が蓄積していないか事前に確認する必要がある。過酸化物は、金属ナトリウムベンゾフェノンを用いた蒸留か、活性アルミナカラムを通すことで除去できる[11]

法規制

麻薬及び向精神薬の不正取引の防止に関する国際連合条約の付表IIに記載されており、麻薬向精神薬原料としての規制を受ける。

日本では消防法に定める第4類危険物特殊引火物に該当する[12]。また有機溶剤中毒予防規則に定める第二種有機溶剤であり、労働安全衛生法上の規制を受ける[13]

歴史

この化合物を初めて合成したのは8世紀イスラムの科学者ジャービル・イブン=ハイヤーン[14]とも、1275年スペインの化学者ライムンドゥス・ルルス[14]とも言われているが確たる証拠はない。一般には1540年にドイツの医師ヴァレリウス・コルドゥスが「甘い礬油」(oleum dulce vitrioli)と名付け効能を記したのが最初だとされている。ほぼ同じ頃、パラケルススがエーテルの鎮痛効果を発見している。その後1730年ドイツの医師August Siegmund Frobeniusがエーテルという名を付けた。

1818年マイケル・ファラデーがエーテルに笑気ガスと似た麻酔作用があることを発見した。エーテルは液体で瓶に入れて持ち運べることから、欧米の大学生の間で「エーテル遊び」(Ether frolics)が流行することになる[15]。これを医学に応用しようとする試みもあり、イギリスでは1840年頃にエーテルとアヘンを処方することが行われていた。 [16]また、フランスの小説家ジャン・ロランはエーテル吸引常用者で、小説「仮面の孔」はエーテル吸引の幻覚に影響されたとも言われる。

1842年1月、当時医学生だったウィリアム・クラーク(William Edward Clarke)は抜歯術を受ける患者に対してエーテル麻酔を用いたが、自身この成果を過小評価しておりその後突き詰めることもしなかった。 1842年3月30日に、ジョージア州ジェファソンの開業医クロウフォード・ロングは、エーテルを全身麻酔薬として利用し腫瘍除去術を成功させ、その後繰り返しエーテル麻酔術を利用しまた公開した。ウィリアム・T・G・モートン1846年10月16日にマサチューセッツ総合病院でエーテル麻酔を利用した手術を成功させた。このことは電報により欧米社会へ広く宣伝され、モートンは一躍著名になり「麻酔の父」と呼ばれるようになった[17]

出典

  1. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0277
  2. Diethyl ether”. ChemSpider. 2017年1月19日閲覧。
  3. Ethyl Ether MSDS”. J.T. Baker. 2010年6月24日閲覧。
  4. Carl L. Yaws, Chemical Properties Handbook, McGraw-Hill, New York, 1999, page 567
  5. Ethyl ether”. 生活や健康に直接的な危険性がある. アメリカ国立労働安全衛生研究所(NIOSH). 2021年3月8日閲覧。
  6. 福原武彦『薬の作用機序』武見太郎監修、メヂカルフレンド社〈最新医療秘書講座〉、1981年、56-58頁。ISBN 9784839206062。
  7. Miller, Richard Lawrence (2002), “Ether”, The Encyclopedia of Addictive Drugs, Westport, Connecticut: Greenwood Press, pp. 153–154, ISBN 0-313-31807-7, http://books.google.com/books?id=G7As-qawdzMC&pg=PA153&dq=ether+drinking&hl=en&ei=9RPWTIuwDYGWvAPakI2lCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CDwQ6AEwBQ#v=onepage&q=ether%20drinking&f=false 2010年11月7日閲覧。
  8. Zandberg, Adrian (2010). “"Villages… Reek of Ether Vapours": Ether Drinking in Silesia before 1939”. Medical History 54 (3): 387–396. PMC: 2890321. PMID 20592886. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2890321/.
  9. 109. Aspergillus flavus mutant strain 241, blocked in aflatoxin biosynthesis, does not accumulate aflR transcript. Matthew P. Brown and Gary A. Payne, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695 fgsc.net
  10. P. T. Normann, A. Ripel and J. Morland (1987). “Diethyl Ether Inhibits Ethanol Metabolism in Vivo by Interaction with Alcohol Dehydrogenase”. Alcoholism: Clinical and Experimental Research 11 (2): 163–166. doi:10.1111/j.1530-0277.1987.tb01282.x. PMID 3296835.
  11. W. L. F. Armarego and C. L. L. Chai (2003). Purification of laboratory chemicals. Boston: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750675710
  12. 危険物について”. www.city.isehara.kanagawa.jp. 伊勢原市 (2016年12月1日). 2020年12月29日閲覧。
  13. 有機溶剤を正しく使いましょう”. 厚生労働省 (2012年). 2020年12月30日閲覧。
  14. Toski, Judith A; Bacon, Douglas R; Calverley, Rod K (2001). The history of Anesthesiology (4 ed.). Lippincott Williams & Wilkins. p. 3. ISBN 978-0781722681
  15. Norman A. Bergman (1992). “Michael Faraday and his contribution to anesthesia”. Anesthesiology 77 (4): 812-816. PMID 1416178.
  16. Grattan, N. Treatment of Uterine Haemorrhage. Provincial Medicine and Surgical Journal. Vol. 1, No. 6 (Nov. 7, 1840), p. 107.
  17. Hill, John W. and Kolb, Doris K. Chemistry for changing times: 10th edition. Page 257. Pearson: Prentice Hall. Upper saddle river, New Jersey. 2004.

関連項目

外部リンク

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