ニトログリセリン
1,2,3-trinitroxypropane[要出典
別称
三硝酸グリセリン
識別情報
CAS登録番号 55-63-0
PubChem
4510
ChemSpider
4354
UNII
G59M7S0WS3
EC番号
200-240-8
国連/北米番号
0143, 0144, 1204, 3064, 3319
DrugBank
DB00727
KEGG
D00515
o:n(:o)OCC(COn(:o):o)On(:o):o
C(C(CO[N+](=O)[O-])O[N+](=O)[O-])O[N+](=O)[O-]
InChI=1S/C3H5N3O9/c7-4(8)13-1-3(15-6(11)12)2-14-5(9)10/h3H,1-2H2
Key: SNIOPGDIGTZGOP-UHFFFAOYSA-N
InChI=1/C3H5N3O9/c7-4(8)13-1-3(15-6(11)12)2-14-5(9)10/h3H,1-2H2
Key: SNIOPGDIGTZGOP-UHFFFAOYAR
特性
化学式
C3 H5 N3 O9
モル質量
227.0865 g mol−1
示性式
C3 H5 (ONO2 )3
精密質量
227.002578773 g mol−1
外観
無色液体
密度
1.6 g cm−3 (at 15 °C )
融点
14 °C , 287 K, 57 °F
沸点
50-60 °C , 323-333 K, 122-140 °F (分解)
log POW
2.154
構造
配位構造
四面体形 C1, C2, C3平面三角形 N7, N8, N9
分子の形
四面体形 C1, C2, C3平面 N7, N8, N9
熱化学
標準生成熱 Δf H o -370 kJ mol-1 [ 1]
標準燃焼熱 Δc H o -1529 kJ mol-1 [ 1]
薬理学
生物学的利用能
< 1 %
投与経路
静脈、経口、舌下、局所、経皮
代謝
肝臓
消失半減期
3 min
法的状況
Pharmacist Only (S3) (AU )
胎児危険度分類
C(US )
爆発性
衝撃感度
高い
摩擦感度
高い
爆速
7700 m s−1
RE係数
1.50
危険性
EU分類
E T+ N
EU Index
603-034-00-X
NFPA 704
Rフレーズ
R3 R26/27/28 R33 R51/53
Sフレーズ
S1/2 S33 S35 S36/37 S45 S61
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。
ニトログリセリン （英 : nitroglycerin ）とは、有機化合物 で、爆薬 の一種であり、狭心症 治療薬としても用いられる。
グリセリン 分子の3つのヒドロキシ基 を、硝酸 と反応させてエステル化 させたものだが、これ自身は狭義のニトロ化合物 ではなく、硝酸エステル である。また、ペンスリット やニトロセルロース などの中でも「ニトロ」と言われたら一般的にはニトログリセリン、またはこれを含有する狭心症剤を指す。甘苦味がする無色油状液体。水にはほとんど溶けず、有機溶剤 に溶ける。
わずかな振動 で爆発 することもあるため、取り扱いはきわめて難しいが、一般的に原液のまま取り扱われるようなことはなく、正しく取り扱っていれば爆発するようなことは起きない。昔は取り扱い方法が確立していなかったため、さまざまな爆発事故が発生していた。実際の爆発事故は製造上の欠陥か取り扱い上の問題がほとんどである。日本 において原液のまま工場 から出荷されることはない。綿などに染みこませて着火すると爆発せずに激しく燃焼 するが、高温の物体上に滴下したり金槌 で叩くなど強い衝撃を加えると爆発する。
1846年 にイタリア の化学者 、アスカニオ・ソブレロ が初めて合成に成功した。出来上がった新物質を調べようと自分の舌全体でなめてみたところ、こめかみがずきずきしたという記録があるが、これは彼自身の毛細血管 が拡張 されたためである。爆発力がすさまじく、一滴を加熱しただけでガラスのビーカー が割れて吹き飛ぶほどの威力があり、ソブレロは危険すぎて爆薬としては不向きであると判断した。しかしその後、アルフレッド・ノーベル らの工夫により実用化された。
ニトログリセリンの製造プラントの模型 ニトログリセリンの原料となるグリセリンは油脂 の加水分解によって得られるが、第一次世界大戦中には爆薬として大量の需要が生じたため、発酵 による大量生産法を各国が探索した。中央同盟国 側ではドイツのカール・ノイベルグ らによって糖 を酵母によってエタノール発酵 させる際に亜硫酸ナトリウム を加えるとグリセリン が生じることが、連合国 側ではアメリカ で培養液をアルカリ性 にすると同様にグリセリンが生じることが見出され、大量に生産されるようになった。
グリセリンを硝酸と硫酸の混酸 で硝酸エステル化するとニトログリセリンになる。
ニトログリセリンの合成
ニトログリセリンは低速爆轟 を起こしやすいため、衝撃感度 が高く小さな衝撃でも爆発しやすい。そのため、アセトン 、水 などと混ぜて感度を下げるか、ニトロゲル化して取り扱う。
ニトログリセリンは8 °C で凍結 し、14 °C で融けるが、一部が凍結すると感度が高くなる。つまり、液体のときよりも弱い衝撃でも爆発しやすくなる。膠化 した物でも、凍結と解凍を繰り返すと液体のニトログリセリンが染み出して危険である。ダイナマイト などに加工された状態であっても凍結は避けなければならない。自然な気温で凍結したり溶けたりしないように保管時の温度管理は必須である。
融かす場合には湯煎 するなどして間接的に加熱する。直接火にかけると火にあたっている部分の温度が高くなって微少気泡が発生し、そこがホットスポット となって爆発する。そのため、気泡が入らないように瓶の縁に空気を残さない、かき混ぜない、振らない、などの取り扱い上の注意が必要である。これらの問題は膠化してしまえば無くなるが、膠化する作業中に微少気泡が入ると同じように爆発するので加工には注意が必要である。
血管拡張作用があるので狭心症 の薬になる[ 5] [ 6]
体内で加水分解 されて生じる硝酸が、さらに還元 されて一酸化窒素 (NO) になり、それがグアニル酸シクラーゼを活性化し 環状グアノシン一リン酸 （cGMP）の産生を増やす結果、細胞内のカルシウム 濃度が低下するため血管平滑筋が弛緩し、血管拡張を起こさせることが判明している。
現在医薬品 として用いられている物は硝酸イソソルビド などのニトロ基 を持つ硝酸系の薬品が主である。経口投与するとニトログリセリンは初回通過効果 のため代謝され効果を示さない。ニトログリセリンは経皮や舌下投与でないと有効でない。また半減期が短く薬効が不安定である。医薬品のニトログリセリンを使用する場合であっても添加剤を加えて爆発しないように加工されている。ただし、それらを加工して爆薬を作ることは可能である。
血管拡張作用の結果として血圧低下が起こるため、アルコールやシルデナフィル （バイアグラ）などとの併用は禁忌である。
加熱や摩擦によって爆発するため、爆薬としてダイナマイト の原料になる。最初に開発されたものはニトログリセリンを珪藻土 にしみ込ませたものだったが、その後、ニトログリセリンとニトロセルロース （強綿薬=硝化度の高い綿火薬）を混合してゲル化したもの(ゼリグナイト 、成分比ではニトログリセリンが7割以上を占める)を開発したことにより、珪藻土ダイナマイトの製造は10年弱で終了している。
ニトロセルロースにニトログリセリンを加えて錬ってゲル化（膠状）したもの(こちらはニトロセルロースの割合が高い)をダブルベース火薬 （それをさらに炭素の粉でコーティングした粒を拳銃や小銃の薬莢内に入れて発射薬として）、さらにニトログアニジン を加えた物をトリプルベース火薬 と呼び、主に大口径火砲の装薬として使用される。
日本の消防法 において、第5類危険物 (自己反応性物質)である硝酸エステル類に属する。
アメリカ合衆国では、医薬品のニトロも爆薬・兵器として扱われ、敵対国への輸出は禁止されている。
ニトログリセリンの性質は様々な物語で取り上げられている。アンリ＝ジョルジュ・クルーゾー 監督のサスペンス映画 『恐怖の報酬 』（1953年 ）では、油田火災を爆風で消火するため、ニトログリセリンをごくごく普通のトラック で運ぶことになった男たちの恐怖が描かれている。また、1978年にはウィリアム・フリードキン 監督によりロイ・シャイダー 出演でリメイクされている（恐怖の報酬 ）。
稲垣理一郎著「Dr.STONE 」という漫画にも登場している。
ライアル・ワトソン 「生命潮流」に書かれたとする、グリセリンの結晶化に関する「間違った逸話」が、ニトログリセリンに置き換えられて語られることもある。「……熱力学に詳しいある二人の科学者が偶然に結晶化したグリセリンを入手し、これを種結晶にしたら実験室の全グリセリンが密閉容器内のものを含めて自然に結晶化し、その日を境に世界中のグリセリンが 17.8 °C で結晶化するようになった……」という、結晶を作り難いグリセリン[ 7]
ドラッグレース 用競技車 やチューニングカー で使用されるナイトラス・オキサイド・システム （「nitro」と呼ばれることがある）は亜酸化窒素 (N2 O、またの名を笑気) を使用している。
亜酸化窒素はニトログリセリンと同じ窒素化合物ではあるが、化学的特性は全く異なるもので、爆発性もない。体積 比にして約21 % の酸素含有量である空気 に対し、約33 % である N2 O を利用し、吸気量に限界のある内燃機関 で、より多くのガソリン を燃焼させるために用いられている。
^ a b “Nitroglycerin ”. NIST . 2021年3月8日 閲覧。
^ “旭化成グループのニトログリセリン製造施設で爆発、1人不明…1キロ離れた住宅も被害 ”. 読売新聞オンライン (2022年3月1日). 2022年3月1日 閲覧。 ^ “火薬製造会社の爆発、行方不明だった社員の死亡確認…遺体の一部をＤＮＡ鑑定 ”. 読売新聞オンライン (2022年3月15日). 2022年11月2日 閲覧。 ^ 爆発事故、ニトログリセリン結晶が原因か カヤク・ジャパンが報告書 (朝日新聞2023年1月28日記事) ^ これはニトログリセリン製造工場に勤務していた狭心症 を患う従業員が、自宅では発作が起こるのに工場では起こらないことから発見されたという。
^ 狭心症の薬の原料はダイナマイトと同じ？ニトログリセリンの特徴と作用について(財団法人心臓血管研究所附属病院2022年9月5日記事) ^ グリセリンを -193 °C に冷却後、一日以上の時間をかけてゆっくりと温度を上げ、17.8 °C にすることで種結晶がなくても結晶化する。
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