「テトラメチルアンモニウム」の版間の差分

テトラメチルアンモニウム
	優先IUPAC名 N,N,N-Trimethylmethanaminium
	別称 Tetramethylammonium; Tetramethylazanium; Tetramine
識別情報
CAS登録番号	51-92-3
PubChem	6380
ChemSpider	6140
UNII	H0W55235FC
ChEBI	CHEBI:46020 ;
	SMILES C[N+](C)(C)C;
	InChI InChI=1S/C4H12N/c1-5(2,3)4/h1-4H3/q+1 Key: QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N;
特性
化学式	C4H12N+
モル質量	74.14 g/mol
関連する物質
関連する等電子的化合物	ネオペンタン
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テトラメチルアンモニウム（Tetramethylammonium，TMA）またはテトラミン^[2]は、構造式(CH₃)₄N⁺（Me₄N⁺）で表される最も単純な第四級アンモニウムカチオンである。中心の窒素原子に4つのメチル基が結合しており、ネオペンタンと等電子的である。正電荷を帯びており、対イオンと結合した状態でのみ単離される。一般的な塩としては、塩化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等がある。テトラメチルアンモニウム塩は、化学合成に使用され、薬理学的研究に広く用いられている。

呼称について

毒物学の文献では、天然に存在するテトラメチルアンモニウム（アニオンは特定されていない）は、しばしば「テトラミン」という名前で呼ばれている。残念な事に、この非体系的な名称は、有毒な殺鼠剤（テトラメチレンジスルホテトラミン（英語版））等、他の化学物質にも使用されている。同様に、薬理学の文献でテトラメチルアンモニウムによく使われる頭字語「TMA」は、メスカリンの類縁物質である3,4,5-トリメトキシアンフェタミン（英語版）を指す事もある。

自然界での分布

TMAは多くの海洋生物、主に刺胞動物や軟体動物から検出または分離されており、特にヒトが食用とするNeptunea（通称：ツブ貝）の幾つかの種から検出されている^[3]^[4]。また、アフリカのCourbonia virgata（フウチョウボク科）という植物からも検出されている^[5]。

調製、反応、溶液特性

テトラメチルアンモニウムイオンを含む単純な塩を調製する最も簡単な方法の1つは、トリメチルアミンとハロゲン化メチルの反応である。

Me₃N + Me−I → Me₄N⁺I⁻

この方法で[¹⁴C]修飾TMAが作られている^[6]。

この反応は一般的なハロゲン化物に適しているが、より複雑なアニオンを持つテトラメチルアンモニウム塩を塩の複分解によって調製する事も可能である。例えば、テトラメチルアンモニウム水酸化物から水素化ホウ素テトラメチルアンモニウムが以下のように作られる^[7]。

Me₄N⁺[OH]⁻ + Na⁺[BH₄]⁻ → Me₄N⁺[BH₄]⁻ + Na⁺ + HO⁻

TMA塩は、第四級アンモニウム化合物の特徴である相間移動触媒特性の一部を有しているが、TMAカチオンの親水性が比較的高い為、非典型的な挙動を示す傾向がある^[8]。

TMAカチオンは親水性である^[9]。TMAヨウ化物のオクタノール-水分配係数（英語版）P_o-wは、1.2×10^-4（log P≒-3.92）である^[6]。

TMAのカチオンでは、メチル基が中心のN原子の周りに四面体状に配置されている事が、様々な塩のX線結晶学的研究から明らかになっている^[10]^[11]。分子モデルを用いた測定から、TMAイオンの直径は0.6nmと推定されている^[12]。より正確な物理化学的測定からは、TMAのイオン半径は0.322nmとされている^[13]^[14]。イオン半径の決定方法については、Aueらの論文に詳しい^[13]。

薬理学

テトラメチルアンモニウムの薬理学的な文献は豊富である^[15]。一般的にTMAは、外因性のアセチルコリンによって生じる効果の殆どを模倣するコリン作動薬（cholinomimetic）である^[16]。

TMAの薬理学的実験は、その塩の1つ、典型的には塩化物、臭化物、ヨウ化物を用いて行われて来た。これらの陰イオンはTMA陽イオンの作用を妨害しないと予想されたからである。しかし、初期の薬理学の文献には、「水酸化テトラメチルアンモニウム」または「水和テトラメチルアンモニウム」の使用に関する記述がある。これらは、異なるTMA塩の重量ベースの投与量を比較することを容易にするためのものであるが^[17]、その強い塩基性が生理学的条件とは相容れないであろう水酸化テトラメチルアンモニウムを実際に使用する事はなかった^[3]。

1989年迄のTMAの薬理学を毒物学的観点から徹底的にレビューしたのがAnthoniらである^[3]。ニコチン性およびムスカリン性アセチルコリン受容体に対するTMAの作用は、まず交感神経および副交感神経の神経伝達を刺激し、次に脱分極を伴って遮断する。また、TMAは平滑筋、心筋、外分泌腺の後神経終末に存在するムスカリン受容体の作動薬としても作用する。骨格筋では、ニコチン性アセチルコリン受容体の刺激による脱分極の結果、TMAは最初に筋収縮を起こし、次に麻痺を起こす。

吸収・分布・代謝・排泄（ADME）

吸収：TMAは消化管から容易に吸収される^[3]。ラットの空腸を用いた研究では、TMAの吸収は単純な拡散とキャリアーを介した輸送の組み合わせで、60～90分以内にほぼ100％吸収されることが示された。一方、テトラエチルアンモニウムイオンやテトラプロピルアンモニウムイオンの吸収率は30％程度であった^[18]。

分布：放射性同位元素で標識したヨウ化テトラメチルアンモニウムをマウスに腹腔内投与した処、TMAは速やかに全身に分布し、最も濃度が高かったのは腎臓と肝臓であった^[6]。同様の結果がNeefらによってラットを用いて報告されている^[19]。

代謝・排泄：ラットに放射性同位元素で標識したヨウ化テトラメチルアンモニウムを非経口投与した処、ほぼ全量が尿中に排泄され、代謝の変化は認められなかった^[19]。

毒性

TMA（「テトラミン」の名称で）のヒトへの毒性は、主にNeptunea 種を摂取した後の偶発的な中毒という観点から研究されている^[3]。症状としては、吐き気、嘔吐、頭痛、眩暈、視力障害・一時的失明、複視、羞明、平衡感覚欠如、酩酊感、蕁麻疹などが挙げられる。これらの症状は30分以内に現れるが、通常は数時間後には回復する。TMA（植物Courbonia virgata 由来）を摂取してヒトが死亡したという記録は1件のみである。これらの症状の多くは、自律神経系の神経伝達の障害に基づいて説明出来るが、中枢性の影響も明確に示されている様である^[3]。

動物実験では、TMAを含むNeptunea の抽出物をマウス、ネコ、魚に非経口投与したところ、主に骨格筋に影響があり、筋痙攣、痙攣、平衡感覚の喪失、運動麻痺、最終的には呼吸停止が見られた^[3]。

TMAのヒトに対する経口致死量は3-4mg/kgと推定されている^[3]^[5]。ラットの致死量は、～45～50 mg/kg（経口投与）および～15 mg/kg（腹腔内投与）と推定されている^[20]。

急性毒性

塩化TMAのLD₅₀：25mg/kg（マウス，腹腔内投与）、40mg/kg（マウス，皮下投与）

塩化TMAのLC₅₀：462mg/L（96時間）（ファットヘッド・ミノウ、Pimephales promelas）^[21]^[22]

出典

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+{{chembox
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+毒物学の文献では、天然に存在するテトラメチルアンモニウム（アニオンは特定されていない）は、しばしば「テトラミン」という名前で呼ばれている。残念な事に、この非体系的な名称は、有毒な殺鼠剤（{{仮リンク|テトラメチレンジスルホテトラミン|en|Tetramethylenedisulfotetramine}}）等、他の化学物質にも使用されている。同様に、薬理学の文献でテトラメチルアンモニウムによく使われる頭字語「TMA」は、[[メスカリン]]の類縁物質である3,4,5-{{仮リンク|トリメトキシアンフェタミン|en|Trimethoxyamphetamine}}を指す事もある。
+==自然界での分布==
+TMAは多くの海洋生物、主に刺胞動物や軟体動物から検出または分離されており、特にヒトが食用とする''Neptunea''（通称：[[ツブ貝]]）の幾つかの種から検出されている<ref name = Ant>{{cite journal | last1 = Anthoni | first1 = U. | last2 = Bohlin | first2 = L. | last3 = Larsen | first3 = C. | last4 = Nielsen | first4 = P. | last5 = Nielsen | first5 = N. H. | last6 = Christophersen | first6 = C. | year = 1989 | title = Tetramine: Occurrence in marine organisms and pharmacology | journal = Toxicon | volume = 27 | pages = 707–716 | doi=10.1016/0041-0101(89)90037-8}}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Dolan | first1 = L. C. | last2 = Matulka | first2 = R. A. | last3 = Burdock | first3 = G. A. | year = 2010 | title = Naturally occurring food toxins | journal = Toxins (Basel) | volume = 2 | pages = 2289–2332 | pmc=3153292 | pmid=22069686 | doi=10.3390/toxins2092289}}</ref>。また、アフリカの''Courbonia virgata''（[[フウチョウボク科]]）という植物からも検出されている<ref name = Hen>{{cite journal | last1 = Henry | first1 = A. J. | year = 1948 | title = The toxic principle of ''Courbonia virgata'': its isolation and identification as a tetramethylammonium salt | journal = Br. J. Pharmacol. Chemother. | volume = 3 | pages = 187–188 | pmc=1509833 | pmid=18883998 | doi=10.1111/j.1476-5381.1948.tb00373.x}}</ref>。
+== 調製、反応、溶液特性 ==
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+テトラメチルアンモニウムイオンを含む単純な塩を調製する最も簡単な方法の1つは、[[トリメチルアミン]]と[[ハロゲン化アルキル|ハロゲン化メチル]]の反応である。
+:Me<sub>3</sub>N + Me&minus;I → Me<sub>4</sub>N<sup>+</sup>I<sup>−</sup>
+この方法で[<sup>14</sup>C]修飾TMAが作られている<ref name = Tsu>{{cite journal | last1 = Tsubaki | first1 = H. | last2 = Nakajima | first2 = E. | last3 = Komai | first3 = T. | last4 = Shindo | first4 = H. | year = 1986 | title = The relation between structure and distribution of quaternary ammonium ions in mice and rats. Simple tetraalkylammonium and a series of m-substituted trimethylphenylammonium ions | journal = J. Pharmacobio-Dyn. | volume = 9 | pages = 737–746 | doi=10.1248/bpb1978.9.737| doi-access = free }}</ref>。
+この反応は一般的なハロゲン化物に適しているが、より複雑なアニオンを持つテトラメチルアンモニウム塩を塩の[[複分解]]によって調製する事も可能である。例えば、[[水酸化テトラメチルアンモニウム|テトラメチルアンモニウム水酸化物]]から[[水素化ホウ素テトラメチルアンモニウム]]が以下のように作られる<ref>{{cite journal | last1 = Banus | first1 = M. D. | last2 = Bragdon | first2 = R. W. | last3 = Gibb | first3 = T. R. P. | year = 1952 | title = Preparation of quaternary ammonium borohydrides from sodium and lithium borohydrides | journal = J. Am. Chem. Soc. | volume = 74 | pages = 2346–2348 | doi=10.1021/ja01129a048}}</ref>。
+:Me<sub>4</sub>N<sup>+</sup>[OH]<sup>−</sup> + Na<sup>+</sup>[BH<sub>4</sub>]<sup>−</sup> → Me<sub>4</sub>N<sup>+</sup>[BH<sub>4</sub>]<sup>−</sup> + Na<sup>+</sup> + HO<sup>−</sup>
+TMA塩は、[[第四級アンモニウム化合物]]の特徴である[[相間移動触媒]]特性の一部を有しているが、TMAカチオンの[[親水性]]が比較的高い為、非典型的な挙動を示す傾向がある<ref>{{cite journal | last1 = Fedorynski | first1 = M. | last2 = Ziolkowska | first2 = W. | last3 = Jonczyk | first3 = A. | year = 1993 | title = Tetramethylammonium salts: highly selective catalysts for the preparation of gem-dichlorocyclopropanes from electrophilic alkenes and chloroform under phase-transfer catalysis conditions | journal = J. Org. Chem. | volume = 58 | pages = 6120–6121 | doi=10.1021/jo00074a047}}</ref>。
+TMAカチオンは親水性である<ref>{{cite journal | last1 = Koga | first1 = Y. | last2 = Westh | first2 = P. | last3 = Nishikawa | first3 = K. | last4 = Subramanian | first4 = S. | year = 2011 | title = Is a methyl group always hydrophobic? Hydrophilicity of trimethylamine-N-oxide, tetramethyl urea and tetramethylammonium ion | journal = J. Phys. Chem. B | volume = 115 | pages = 2995–3002 | doi=10.1021/jp108347b}}</ref>。TMAヨウ化物の{{仮リンク|オクタノール-水分配係数|en|Octanol-water partition coefficient}}''P''<sub>o-w</sub>は、1.2×10<sup>-4</sup>（log P≒-3.92）である<ref name = Tsu/>。
+TMAのカチオンでは、メチル基が中心のN原子の周りに四面体状に配置されている事が、様々な塩の[[X線結晶構造解析|X線結晶学]]的研究から明らかになっている<ref>{{cite journal | last1 = McLean | first1 = W. J. | last2 = Jeffrey | first2 = G. A. | year = 1967 | title = Crystal structure of tetramethylammonium fluoride tetrahydrate | journal = J. Chem. Phys. | volume = 47 | pages = 414–417 | doi=10.1063/1.1711910}}</ref><ref>{{cite journal | last1 = McCullough | first1 = J. D. | year = 1964 | title = The crystal structure of tetramethylammonium perchlorate | journal = Acta Crystallogr | volume = 17 | pages = 1067–1070 | doi=10.1107/s0365110x64002687| doi-access = free }}</ref>。分子モデルを用いた測定から、TMAイオンの直径は0.6nmと推定されている<ref>{{cite journal | last1 = McCleskey | first1 = E. W. | last2 = Almers | first2 = W. | year = 1985 | title = The Ca channel in skeletal muscle is a large pore | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. USA | volume = 82 | pages = 7149–7153 | doi=10.1073/pnas.82.20.7149| pmc = 391328 | pmid=2413461}}</ref>。より正確な物理化学的測定からは、TMAのイオン半径は0.322nmとされている<ref name = Aue>{{cite journal | last1 = Aue | first1 = D. H. | last2 = Webb | first2 = H. M. | last3 = Bowers | first3 = M. T. | year = 1976 | title = A thermodynamic analysis of solvation effects on the basicities of alkylamines. An electrostatic analysis of substituent effects | journal = J. Am. Chem. Soc. | volume = 98 | pages = 318–329 | doi=10.1021/ja00418a002}}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Palomo | first1 = J. | last2 = Pintauro | first2 = P. N. | year = 2003 | title = Competitive absorption of quaternary ammonium and alkali metal cations into a Nafion cation-exchange membrane | journal = J. Membrane Sci. | volume = 215 | pages = 103–114 | doi=10.1016/s0376-7388(02)00606-3}}</ref>。イオン半径の決定方法については、Aueらの論文に詳しい<ref name = Aue/>。
+==薬理学==
+テトラメチルアンモニウムの薬理学的な文献は豊富である<ref>Over 1300 citations in PubMed, as of October 2012.</ref>。一般的にTMAは、外因性の[[アセチルコリン]]によって生じる効果の殆どを模倣する[[コリン作動薬]]（cholinomimetic）である<ref>''Drill's Pharmacology in Medicine, 4th Ed.'' (1971), J. R. DiPalma, Ed., p. McGraw-Hill, NJ.</ref>。
+TMAの薬理学的実験は、その塩の1つ、典型的には塩化物、臭化物、ヨウ化物を用いて行われて来た。これらの陰イオンはTMA陽イオンの作用を妨害しないと予想されたからである。しかし、初期の薬理学の文献には、「[[水酸化テトラメチルアンモニウム]]」または「水和テトラメチルアンモニウム」の使用に関する記述がある。これらは、異なるTMA塩の重量ベースの投与量を比較することを容易にするためのものであるが<ref>{{cite journal | last1 = Burn | first1 = J. H. | last2 = Dale | first2 = H. H. | year = 1915 | title = The action of certain quaternary ammonium bases | journal = J. Pharmacol. Exp. Ther. | volume = 6 | pages = 417–438 }}</ref>、その強い塩基性が生理学的条件とは相容れないであろう水酸化テトラメチルアンモニウムを実際に使用する事はなかった<ref name = Ant/>。
+年迄のTMAの薬理学を毒物学的観点から徹底的にレビューしたのがAnthoniらである<ref name = Ant/>。[[ニコチン性アセチルコリン受容体|ニコチン性]]および[[ムスカリン性アセチルコリン受容体|ムスカリン性]][[アセチルコリン受容体]]に対するTMAの作用は、まず[[交感神経系|交感神経]]および[[副交感神経系|副交感神経]]の神経伝達を刺激し、次に[[脱分極]]を伴って遮断する。また、TMAは[[平滑筋]]、[[心筋]]、[[外分泌腺]]の後神経終末に存在するムスカリン受容体の[[作動薬]]としても作用する。[[骨格筋]]では、ニコチン性アセチルコリン受容体の刺激による脱分極の結果、TMAは最初に[[筋収縮]]を起こし、次に[[麻痺]]を起こす。
+===吸収・分布・代謝・排泄（ADME）===
+'''吸収'''：TMAは消化管から容易に吸収される<ref name = Ant/>。ラットの[[空腸]]を用いた研究では、TMAの吸収は単純な拡散とキャリアーを介した輸送の組み合わせで、60～90分以内にほぼ100％吸収されることが示された。一方、[[テトラエチルアンモニウム|テトラエチルアンモニウムイオン]]や[[テトラプロピルアンモニウム|テトラプロピルアンモニウムイオン]]の吸収率は30％程度であった<ref>{{cite journal | last1 = Tsubaki | first1 = H. | last2 = Komai | first2 = T. | year = 1986 | title = Intestinal absorption of tetramethylammonium and its derivatives in rats | journal = J. Pharmacobio-Dyn. | volume = 9 | pages = 747–754 | doi=10.1248/bpb1978.9.747| doi-access = free }}</ref>。
+'''分布'''：放射性同位元素で標識したヨウ化テトラメチルアンモニウムをマウスに[[腹腔]]内投与した処、TMAは速やかに全身に分布し、最も濃度が高かったのは[[腎臓]]と[[肝臓]]であった<ref name = Tsu/>。同様の結果がNeefらによってラットを用いて報告されている<ref name = Neef>{{cite journal | last1 = Neef | first1 = C. | last2 = Oosting | first2 = R. | last3 = Meijer | first3 = D. K. F | year = 1984 | title = Structure-pharmacokinetics relationship of quaternary ammonium compounds | journal = Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmakol. | volume = 328 | pages = 103–110 | doi=10.1007/bf00512058}}</ref>。
+'''代謝'''・'''排泄'''：ラットに放射性同位元素で標識したヨウ化テトラメチルアンモニウムを非経口投与した処、ほぼ全量が尿中に排泄され、代謝の変化は認められなかった<ref name = Neef/>。
+==毒性==
+TMA（「テトラミン」の名称で）のヒトへの毒性は、主に''Neptunea'' 種を摂取した後の偶発的な中毒という観点から研究されている<ref name = Ant/>。症状としては、[[吐き気]]、[[嘔吐]]、[[頭痛]]、[[眩暈]]、視力障害・一時的[[失明]]、[[複視]]、[[羞明]]、[[平衡感覚]]欠如、[[酩酊]]感、[[蕁麻疹]]などが挙げられる。これらの症状は30分以内に現れるが、通常は数時間後には回復する。TMA（植物''Courbonia virgata'' 由来）を摂取してヒトが死亡したという記録は1件のみである。これらの症状の多くは、[[自律神経系]]の神経伝達の障害に基づいて説明出来るが、[[中枢神経系|中枢性]]の影響も明確に示されている様である<ref name = Ant/>。
+動物実験では、TMAを含む''Neptunea'' の抽出物をマウス、ネコ、魚に非経口投与したところ、主に骨格筋に影響があり、[[筋線維束性攣縮|筋痙攣]]、痙攣、平衡感覚の喪失、運動麻痺、最終的には呼吸停止が見られた<ref name = Ant/>。
+TMAのヒトに対する経口致死量は3-4mg/kgと推定されている<ref name = Ant/><ref name = Hen/>。ラットの致死量は、～45～50 mg/kg（経口投与）および～15 mg/kg（腹腔内投与）と推定されている<ref>{{cite journal | last1 = Anthoni | first1 = U. | last2 = Bohlin | first2 = L. | last3 = Larsen | first3 = C. | last4 = Nielsen | first4 = P. | last5 = Nielsen | first5 = N. H. | last6 = Christophersen | first6 = C. | year = 1989 | title = The toxin tetramine from the "edible" whelk ''Neptunea antiqua'' | journal = Toxicon | volume = 27 | pages = 717–723 | doi=10.1016/0041-0101(89)90038-x}}</ref>。
+===急性毒性===
+塩化TMAの[[半数致死量|LD<sub>50</sub>]]：25mg/kg（マウス，腹腔内投与）、40mg/kg（マウス，皮下投与）
+塩化TMAの[[LC50|LC<sub>50</sub>]]：462mg/L（96時間）（[[ファットヘッド・ミノウ]]、''Pimephales promelas''）<ref>R. J. Lewis (Ed.) (2004), ''Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, 11th Ed.'' p. 3409, Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ.</ref><ref>http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/a?dbs+hsdb:@term+@DOCNO+7987</ref>
+==関連項目==
 * [[水酸化テトラメチルアンモニウム]] (tetramethylammonium hydroxide)
 * [[塩化テトラメチルアンモニウム]] (tetramethylammonium chloride)
+==出典==
-{{aimai}}
+{{reflist}}
 {{デフォルトソート:てとらめちるあんもにうむ}}
+[[Category:第4級アンモニウム化合物]]
+[[Category:カチオン]]