Methanol
最も単純なアルコールであり、主要な工業用化学物質、そして宇宙の指標。
メタノール(メチルアルコール、木精、ウッドスピリットとも呼ばれる)は、メチル基がヒドロキシル基に結合した最も単純な脂肪族アルコールである(CH₃OH)。軽く、揮発性が高く、無色で可燃性の液体であり、エタノールに似た特徴的なアルコール臭を持つが、急性毒性ははるかに高い。「木精」という名称は、木材の乾留による歴史的な製造法に由来する。現在では、主に一酸化炭素の水素化によって工業的に製造されている。世界の年間生産量は2000万トンを超え、ホルムアルデヒド、酢酸、メチルtert-ブチルエーテルなどの化学物質の前駆体として主要に使用される。健康なヒトの体内にも微量のメタノールが自然に存在し、呼気中に平均4.5ppm、内因性生産量は1日あたり約0.45グラムで、その一部は果物のペクチンに由来する。また、嫌気性細菌や植物プランクトンによっても生成される。宇宙空間では、星形成領域にメタノールが豊富に存在し、天文学的な指標として機能する。2016年には、恒星TW Hydraeの周囲の惑星形成円盤で検出された。歴史的には、古代エジプト人は木の熱分解から得たメタノールをミイラ作りに使用した。ロバート・ボイルは1661年にツゲの木の蒸留によって純粋なメタノールを初めて単離し、「pyroxylic spirit」と名付けた。1834年、フランスの化学者デュマとペリゴがその組成を決定し、ギリシャ語の語根から「アルコール性液体」と「木」を意味する「méthylène」という用語を作り出した。「メチル」という言葉は1840年頃に続き、「メタノール」は1892年に採用された。最初の合成プロセスは1905年にポール・サバティエによって発表され、BASFは1923年に亜鉛/酸化クロム触媒を用いた高圧法を商業化した。銅触媒を用いた現代の低圧メタノール製造法は、1960年代後半にICIによって開発された。第二次世界大戦中、メタノールはロケット燃料(M-Stoff)やヒドラジンとの混合物(C-Stoff)、航空機エンジンの水-メタノールアンチノック剤として使用された。自動車燃料としてのメタノールへの関心は1970年代の石油危機の際にピークに達し、1990年代半ばまでに米国では2万台以上のフレックス燃料車が生産されたが、その後生産は減少した。
Quick Facts
- Chemical formula
- CH3OH
- Also known as
- methyl alcohol
- wood alcohol
- wood spirit
- Annual production
- over 20 million tons
- Primary industrial use
- precursor to formaldehyde
- acetic acid
- MTBE
- Toxicity
- more acutely toxic than ethanol
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背景と経緯
メタノールは、軽く、揮発性が高く、無色で可燃性の液体である。エタノールに似た特徴的なアルコール臭を持つが、急性毒性ははるかに高い。その化学構造は、メチル基が極性のヒドロキシル基に結合したものである。健康なヒトの体内にも微量のメタノールが自然に存在し、平均的な内因性生産量は1日あたり0.45グラムで、果物に含まれるペクチンの代謝に由来する可能性がある。例えば、リンゴ1キログラムからは最大0.6グラムのメタノールが生成されうる。宇宙空間では、星形成領域にメタノールが豊富に存在し、そのスペクトル輝線を通じて検出され、そのような領域の指標として機能する。歴史的には、古代エジプト人は木の熱分解から得たメタノールをミイラ作りに使用した。純粋なメタノールは1661年にロバート・ボイルがツゲの木の蒸留によって初めて単離した。「メタノール」という用語は、1892年に国際化学命名法会議で採用された。工業生産は木材の乾留から合成法へと進化し、重要な現代のプロセスとして、1960年代後半にICIが開発した銅触媒を用いた低圧メタノール法がある。第二次世界大戦中、メタノールはドイツ軍のロケット燃料としてM-Stoffという名称で、またヒドラジンとの約50/50混合物であるC-Stoffとして、さらに過給航空機エンジンのアンチノック剤として使用された。
読者ガイド
メタノールの重要性は、基本的な工業用化学物質としての役割と、代替燃料としての可能性という二重の性質にある。ホルムアルデヒド、酢酸、MTBEの前駆体として、ポリマー、溶剤、ガソリン添加剤の生産を支えている。メタノールから炭化水素への転換(MTH)やメタノールからガソリンへの転換(MTG)プロセスでの使用は、天然ガスから液体燃料への経路を提供する。エネルギーキャリアとして、メタノールは水素や天然ガスよりも貯蔵が容易であるが、エネルギー密度はガソリンよりも低い。生分解性があり、環境毒性が低く、地下水中での半減期が短い。輸送分野では、メタノールは最小限の改造で内燃機関に使用でき、船舶燃料として使用した場合、硫黄酸化物、窒素酸化物、粒子状物質の排出を大幅に削減する。星間空間での検出は、星形成領域の貴重な指標にもなっている。技術的な成功にもかかわらず、自動車燃料としてのメタノールへの関心は1990年代後半にメタノール価格の上昇とガソリン価格の低下により衰退したが、中国は引き続き輸送燃料として大量に使用している。
