キノン：特性、分類、準備、反応 - 化学 - 2025

キノンは、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族塩基を有する有機化合物です。ただし、共役ジアセトン環状分子と見なされます。それらはフェノールの酸化に由来するため、C – OH基はC = Oに酸化されます。

それらは一般に染料および着色剤として役立つ着色された混合物です。それらはまた多くの薬の開発のための基礎として役立ちます。

出典：Wikimedia CommonsのMicha from Sobkowski

1,4-ベンゾキノンの誘導体の1つ（上の画像）は、すべての生物に存在するユビキノンまたはコエンザイムQの成分です。したがって、その名前は「ユビキタス」です。

この補酵素は、電子輸送チェーンの機能に関与しています。このプロセスはミトコンドリア内膜で起こり、生物の主要なエネルギー源であるATPが生成される酸化的リン酸化と結びついています。

キノンは、植物や動物の色素の形で自然に見られます。それらはルバーブ、カッシア、センナ、コンフリー、巨大ナックル、ポリゴン、アロエベラなど、中国で伝統的に使用されている多くのハーブにも含まれています。

フェノール基を助色団（ヒドロキシキノン）として使用するキノンは、黄色、オレンジ、赤褐色、紫など、さまざまな色があります。

物理的及び化学的性質

以下は、1,4-ベンゾキノンの物理的および化学的性質を説明しています。ただし、すべてのキノンの間に存在する構造の類似性を考えると、これらの特性は、それらの構造の違いを知っている他の人に推定することができます。

外見

黄色がかった結晶性固体。

におい

かゆみを刺激します。

沸点

293°C

融点

115.7°C（240.3°F）。したがって、高分子量のキノンは、融点が115.7 5.7Cを超える固体です。

昇華

常温でも昇華できます。

溶解度

エーテルとエタノールで10％以上。

水溶性

18°Cで11.1 mg / mL キノンは一般に、水素結合を受け入れる能力があるため（環の疎水性成分にもかかわらず）、水や極性溶媒に非常に溶けやすくなっています。

密度

3.7（空気を1とした場合）

蒸気圧

77°C（25°C）で0.1 mmHg。

自己発火

1040°F（560°C）。

燃焼熱

656.6 kcal / g。モル）

臭気（しきい）

0.4 m / m ³。

キノンの分類

キノンの3つの主要なグループがあります：ベンゾキノン（1,4-ベンゾキノンと1,2-ベンゾキノン）、ナフトキノン、およびアントラキノン。

ベンゾキノン

それらはすべて共通してC = O基を持つベンゼン環を持っています。ベンゾキノンの例は、エンベリン、ラパノン、プリミンです。

ナフトキノン

ナフトキノンの構造基盤は、その名前が示すように、ナフテン環です。つまり、ナフタレンに由来しています。ナフトキノンの例は、プルンバギン、ローソナ、ジュグロン、ラパコールです。

アントラキノン

アントラキノンは、アントラセン環を構造ベースとして持つことを特徴としています。つまり、3つのベンゼン環が側面でつながったセットです。アントラキノンの例は、バルバロイン、アリザリン、クリソファノールです。

入手

ベンゾキノン

-ベンゾキノンは、触媒としての五酸化二バナジウムおよび溶媒としての硫酸の存在下で、塩素酸ナトリウムによる1,4-ジヒドロベンゼンの酸化によって得られます。

-ベンゾキノンは、酸性溶液中の酸化剤として、二酸化マンガンまたはクロム酸塩によるアニリンの酸化によっても得られます。

-ベンゾキノンは、例えばベンゾキノンと過酸化水素との反応におけるヒドロキノンの酸化プロセスによって生成されます。

ナフトキノン

ナフトキノンは、アルコールの存在下で酸化クロムによるナフタレンの酸化によって合成されます。

アントラキノン

-アントラキノンは、AlCl ₃（Friedel-Craftsアシル化）の存在下でベンゼンと無水フタル酸を縮合させることにより合成され、アントラキノンを形成するアシル化プロセスを経るO-ベンゾイル安息香酸を生成します。

-アントラキノンは、48％硫酸中のクロム酸によるアントラセンの酸化、または気相中の空気による酸化によって生成されます。

反応

-硫酸、塩化第一スズ、ヨウ化水素酸などの還元剤は、ベンゾキノンに作用して、それをヒドロキノンに還元します。

-また、ヨウ化カリウムの溶液は、ベンゾキノンの溶液をヒドロキノンに還元します。これは硝酸銀で再び酸化することができます。

-塩素および塩素酸カリウムなどの塩素化剤は、塩酸の存在下で、ベンゾキノンの塩素化誘導体を形成します。

-1,2-ベンゾキノンはO-フェニルジアミンと縮合してキノキサリンを形成します。

-ベンゾキノンは、有機化学反応の酸化剤として使用されます。

-Baily-Scholl合成（1905）では、アントラキノンがグリセロールと縮合してベザントレンを形成します。最初のステップでは、硫酸を媒体とする銅によってキノンが還元されます。カルボニル基がメチレン基となり、グリセロールが付加されます。

機能と用途

ビタミンK

ナフトキノンの誘導体と脂肪族炭化水素の側鎖との結合によって形成されるビタミンK ₁（フィロキノン）は、凝固プロセスで中心的な役割を果たします。それは凝固因子であるプロトロンビンの合成に介入するからです。

ユビキノン

ユビキノン、またはチトクロームQは、脂肪族炭化水素の側鎖に結合したpbenzoquinoneの誘導体によって形成されます。

ミトコンドリアでのATPの合成と相まって、好気性条件下での電子輸送チェーンに関与しています。

ベンゾキノン

・エンベリンは羊毛を黄色に染める染料です。さらに、染色にはアリザリン（アントラキノン）が使用されます。

-活性化された臭化銀粒子に作用して写真のネガを構成する金属銀に還元する現像システムとして、1,4-ベンゼンジオール（ハイドロキノン）と硫酸ナトリウムのアルカリ溶液が使用されます。

プラストキノン

プラストキノンは、植物の光合成に関与する光化学系IとIIの間の電子輸送チェーンの一部です。

ナフトキノン

-リーシュマニア、トリパノソーマ、トキソプラズマ属の原生動物は、サンデュー（D. lycoides）に存在するナフトキノンに対する感受性を示します。

-Plumbaginは、リウマチの痛みを和らげるために使用されてきたナフトキノンであり、鎮痙、抗菌、抗真菌作用もあります。

-ラパコールと呼ばれるナフトキノンには、抗腫瘍、抗マラリア、抗真菌活性があると報告されています。

-2,3-ジクロロ-1,4-ナフトキノンには抗真菌作用があります。以前は農業で害虫を駆除したり、繊維産業で使用されていました。

-グラム陽性菌、特にストレプトミセスフマヌスに対して選択的活性を示す抗生物質フマキノンが合成されました。

-プラスモディウム属種に対して阻害作用を発揮するナフトキノンがあります。ナフトキノンの誘導体は、キニーネの4倍の抗マラリア効率で合成されています。

-ローソナは、ヘナの葉と茎から分離された色素です。オレンジ色で染毛に使用されています。

・木の染色には、クルミの葉や殻から得られるジュグロナを使用しています。

参考文献

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