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글리콜산

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1. 개요

글리콜산은 화학식 C₂H₄O₃을 갖는 무색무취의 결정성 물질로, 섬유 산업, 유기 합성, 식품 산업, 의료 및 미용 분야 등 다양한 산업에서 활용된다. 1848년 프랑스 화학자 오귀스트 로랑이 글리신에서 유래한 가상의 산으로 명명했으며, 1851년 독일 화학자 아돌프 슈트레커와 러시아 화학자 니콜라이 니콜라예비치 소콜로프에 의해 처음 합성되었다. 식물에서 광호흡 과정 중 생성되며, 피부 자극을 유발할 수 있고, 섭취 시 독성이 있는 수산으로 대사될 수 있다.

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글리콜산 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
글리콜산의 화학 구조
글리콜산의 화학 구조
글리콜산의 공-막대 모형
글리콜산의 공-막대 모형
글리콜산
글리콜산
IUPAC 명칭2-히드록시에탄산
다른 이름히드록시 아세트산
히드록시아세트산
2-히드록시에탄산
식별 정보
CAS 등록번호79-14-1
ChEBI17497
ChEMBL252557
ChemSpider737
DrugBankDB03085
EC 번호201-180-5
UNII0WT12SX38S
KEGGC00160
SMILESOC(=O)CO
InChI1/C2H4O3/c3-1-2(4)5/h3H,1H2,(H,4,5)
InChIKeyAEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYAR
StdInChI1S/C2H4O3/c3-1-2(4)5/h3H,1H2,(H,4,5)
StdInChIKeyAEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N
PubChem CID757
RTECSMC5250000
화학적 성질
화학식C₂H₄O₃
분자량76.05 g/mol
외관흰색 분말 또는 무색 결정
밀도1.49 g/cm³
용해도70% 용액
다른 용매에 대한 용해도알코올
아세톤
아세트산
에틸 아세테이트
녹는점75 °C
끓는점100 °C (분해)
pKa3.83
증기압1.051 kPa (80 °C)
LogP-1.05
구조
위험성
주된 위험부식성
NFPA 704건강: 3
화재: 1
반응성: 1
인화점129 °C
신호어위험
H 문구H302, H314, H332
P 문구P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+312, P301+330+331, P303+361+353, P304+312, P304+340, P305+351+338, P310, P312, P321, P330, P363, P405, P501
LD501950 mg/kg (rat, oral), 2040 mg/kg (rat, oral)
LC507.7 ppm (rat, 4h), 3.6 ppm (rat, 4h)
관련 화합물
다른 α-히드록시산젖산
관련 화합물글리콜알데히드
아세트산
글리세롤

2. 역사

오귀스트 로랑은 1848년에 "글리콜산"이라는 이름을 처음으로 만들었다. 그는 당시 "글리콜"이라고 불렸던 아미노산 글리신이 가상의 산의 아민일 수 있다고 제안했고, 이 가상의 산을 "글리콜산"이라고 불렀다.[5]

1851년에 아돌프 슈트레커와 니콜라이 니콜라예비치 소콜로프는 히푸르산을 질산이산화 질소로 처리하여 벤조산과 글리콜산의 에스터를 생성했는데, 이를 "벤조글리콜산"이라고 불렀다. 그들은 이 에스터를 묽은 황산으로 수일 동안 끓여 벤조산과 글리콜산을 얻었다.[6][7]

2. 1. 발견

프랑스 화학자 오귀스트 로랑(1807–1853)은 1848년에 "글리콜산"이라는 이름을 처음으로 만들었다. 그는 당시 "글리콜(glycocolle)"이라고 불렸던 아미노산 글리신이 가상의 산의 아민일 수 있다고 제안했고, 이 가상의 산을 "글리콜산"(acide glycolique)이라고 불렀다.[5]

글리콜산은 1851년에 독일 화학자 아돌프 슈트레커(1822–1871)와 러시아 화학자 니콜라이 니콜라예비치 소콜로프(Nikolai Nikolaevich Sokolov, 1826–1877)에 의해 처음으로 합성되었다. 그들은 히푸르산을 질산이산화 질소로 처리하여 벤조산과 글리콜산의 에스터를 생성했는데, 이를 "벤조글리콜산"(Benzoglykolsäure; 벤조일 글리콜산이라고도 함)이라고 불렀다. 그들은 이 에스터를 묽은 황산으로 수일 동안 끓여 벤조산과 글리콜산(Glykolsäure)을 얻었다.[6][7]

2. 2. 합성 방법의 발전

1848년, 프랑스 화학자 오귀스트 로랑(Auguste Laurent, 1807–1853)은 아미노산의 일종인 글리신(당시에는 "글리콜(glycocolle)"이라고 불림)이 가상의 산의 아민일 수 있다고 보고, 이 가상의 산을 "글리콜산"(acide glycolique)이라고 명명했다.[5]

1851년, 독일 화학자 아돌프 슈트레커(Adolph Strecker, 1822–1871)와 러시아 화학자 니콜라이 니콜라예비치 소콜로프(Nikolai Nikolaevich Sokolov, 1826–1877)가 최초로 글리콜산을 합성했다. 이들은 히푸르산을 질산과 이산화질소로 처리하여 벤조산과 글리콜산의 에스터(ester) 화합물 (C6H5C(O)OCH2COOH영어)을 만들고, "벤조글리콜산"(Benzoglykolsäure, 벤조일 글리콜산)이라 칭했다. 이후 묽은 황산으로 수일간 끓여 벤조산과 글리콜산(Glykolsäure)을 얻었다.[6][7]

글리콜산 합성에는 다양한 방법이 존재한다. 주된 방법은 포름알데히드와 합성가스를 이용한 촉매 반응(카르보닐화)으로, 비용이 저렴하다는 장점이 있다.[8] 클로로아세트산과 수산화나트륨을 반응시킨 후, 다시 산성화시켜 제조하는 방법도 있다.

이 외에도 옥살산수소화 반응, 포름알데히드에서 유도된 시아노히드린의 가수분해 반응을 통해서도 글리콜산을 합성할 수 있다.[13] 현대에는 개미산을 사용하지 않는 글리콜산 제조법도 존재한다.

글리콜산은 사탕수수, 사탕무, 파인애플, 멜론, 덜 익은 포도 등 천연 물질에서 분리할 수도 있다.[9] 또한, 에너지 소모가 적은 효소 생화학적 공정을 통해 글리콜산을 제조하는 방법도 개발되었다.[10]

3. 성질

글리콜산은 말단 하이드록시기의 전자 흡인력 때문에 아세트산보다 약간 강한 산이다. 카르복실레이트기는 금속 이온과 배위하여 배위 착물을 형성할 수 있다. 특히 Pb2+ 및 Cu2+와의 착물은 다른 카르복실산과의 착물보다 훨씬 강하다. 이는 하이드록시기가 착물 형성에 관여하고, 아마도 그 수소 이온을 잃는다는 것을 나타낸다.[11] 무색무취의 흡습성을 가진 결정으로, 에 매우 잘 녹는다.

4. 분포

식물은 광호흡 과정에서 글리콜산을 생성한다. 이는 과산화소체 내에서 글리신으로, 엽록체 내에서 타르트론산 반알데히드로 전환되어 재활용된다.[14]

광호흡은 광합성에 있어 비효율적인 부산물 반응이기 때문에, 그 생성을 억제하기 위한 많은 노력이 기울여져 왔다. 한 가지 과정은 기존의 BASS6 및 PLGG1 경로를 사용하지 않고 글리콜레이트를 글리세레이트로 전환하는 것이다. 자세한 내용은 글리세레이트 경로를 참조하라.[15][16]

글리콜산은 사탕수수, 사탕무, 파인애플, 멜론, 덜 익은 포도설탕 작물과 관련이 있다.

5. 응용

글리콜산은 섬유 산업에서 염색무두질제로 사용된다.[12] 유기 합성에서 산화-환원, 에스터화 및 장쇄 중합을 포함한 다양한 반응에 사용되는 유용한 중간체이다. 폴리글리콜산 및 기타 생체적합성 공중합체(예: PLGA)의 제조에 단량체로 사용된다. 상업적으로 중요한 유도체로는 메틸 에스터와 에틸 에스터가 있으며, 이들은 모산과 달리 쉽게 증류 가능하다(끓는점 각각 147–149 °C 및 158–159 °C). 부틸 에스터(끓는점 178–186 °C)는 휘발성이 없고 용해력이 우수하기 때문에 일부 바니시의 성분으로 사용된다.[13]

5. 1. 산업 분야

글리콜산은 섬유 산업에서 염색무두질제로 사용된다.[12] 유기 합성에서는 산화 환원 반응, 에스터화 등의 중간체로 사용되며, 고분자 화학에서는 폴리글리콜산이나 다른 생체적합성이 있는 공중합체단량체로 사용된다.

또한, 글리콜산은 에멀젼 폴리머, 용매, 첨가제로서 잉크도료에 자주 포함되어 유동성 향상과 광택을 부여하며, 식품 산업에서는 향료나 방부제로 사용된다.

5. 2. 식품 산업

글리콜산은 사탕수수, 사탕무, 파인애플, 멜론, 그리고 덜 익은 포도설탕 작물에서 발견된다.[1] 식품 산업에서는 향료나 방부제로 사용된다.[2]

5. 3. 의료 및 미용 분야

글리콜산은 피부 투과성이 우수하여 피부과에서 케미컬 필링에 20~80% 농도로 사용되며, 가정용 스킨케어 제품에는 10% 이하의 농도로 사용된다. 글리콜산은 주름, 여드름, 색소 과다 침착 등을 개선하는 효과가 있다고 알려져 있다. 피부에 사용하면 표피 상층과 반응하여 죽은 피부 세포를 묶고 있는 지질의 결합력을 약화시킨다. 이로 인해 각질이 제거되고 새로운 피부 세포가 드러나게 된다.

6. 광호흡과 글리콜산

식물은 광호흡 과정에서 글리콜산을 생성한다. 이는 과산화소체 내에서 글리신으로, 그리고 엽록체 내에서 타르트론산 반알데히드로 전환되어 재활용된다.[14]

광호흡은 광합성에 있어 비효율적인 부산물 반응이기 때문에, 그 생성을 억제하기 위한 많은 노력이 기울여져 왔다. 한 가지 과정은 기존의 BASS6 및 PLGG1 경로를 사용하지 않고 글리콜레이트를 글리세레이트로 전환한다. 자세한 내용은 글리세레이트 경로를 참조.[15][16]

7. 안전성

글리콜산은 피부에 자극을 주며[17], 모든 녹색 식물에 존재한다.[13] 글리콜산은 강한 자극성이 있다.[20]

섭취하면 독성이 있는 수산으로 대사된다.[21] 2016년에 개정된 독극물 및 독물 지정령에 따라, 7월 15일부터 본품 및 이것을 3.6% 초과 함유하는 제제가 독극물로 지정되었다.[22][23] 따라서 일부 고농도로 함유되었던 화장품 등에는 배합할 수 없게 되었다.[24]

참조

[1] 논문 Hydroxyacetic Acid United States National Library of Medicine 1985
[2] 웹사이트 DuPont Glycolic Acid Technical Information https://web.archive.[...] 2006-07-06
[3] 웹사이트 Glycolic acid https://www.chemsrc.[...] 2018-05-16
[4] 웹사이트 Glycolic Acid MSDS http://ull.chemistry[...] University of Akron 2006-09-18
[5] 논문 Sur les acides amidés et le sucre de gélatine https://babel.hathit[...] 1848
[6] 논문 Untersuchung einiger aus der Hippursäure entstehenden Producte https://babel.hathit[...] 1851
[7] 논문 The acid contained in the barium salt — or considered as the acid hydrate — is consistent with the acid whose amide can be regarded as glycocoll and which therefore obtained from Laurent the name "glycolic acid". 1851
[8] 특허 US Patent 1939
[9] 웹사이트 Glycolic acid, What is Glycolic acid? About its Science, Chemistry and Structure http://www.3dchem.co[...] 2018-04-11
[10] 웹사이트 Glycolic acid http://thaipolychemi[...] 2017-05-02
[11] 서적 Lead: Its Effects on Environment and Health de Gruyter 2017
[12] 웹사이트 DuPont Glycolic Acid Leather Dyeing & Tanning Applications https://web.archive.[...] 2013-04-11
[13] 논문 Hydroxycarboxylic Acids, Aliphatic 2005
[14] 논문 Glycolate and glyoxylate metabolism by isolated peroxisomes or chloroplasts https://academic.oup[...] 2023-08-24
[15] 뉴스 New protein can increase yields, save farmers millions every year http://www.zmescienc[...] 2017-04-03
[16] 논문 Bile Acid Sodium Symporter BASS6 Can Transport Glycolate and Is Involved in Photorespiratory Metabolism in Arabidopsis thaliana 2017-03-28
[17] 웹사이트 Glycolic Acid MSDS https://www.cdc.gov/[...] CDC/NIOSH 2006-06-08
[18] 웹사이트 DuPont Glycolic Acid Technical Information http://www.dupont.co[...] 2006-07-06
[19] 웹사이트 Glycolic Acid MSDS http://ull.chemistry[...] University of Akron 2006-09-18
[20] 웹사이트 Glycolic Acid MSDS http://www.cdc.gov/n[...] CDC/NIOSH 2006-06-08
[21] 논문 実験的蓚酸カルシウム結石症における蓚酸前駆物質に関する研究 https://doi.org/10.5[...] 1995-05
[22] 간행물 毒物及び劇物指定令の一部改正について(通知)平成28年7月1日 薬生発0701第1号 https://www.nihs.go.[...]
[23] 간행물 毒物及び劇物指定令 第二条 https://www.nihs.go.[...] 国立医薬品食品衛生研究所
[24] 논문 美容皮膚科医に必要なZOスキンケアプログラムについての知識 2017-10
[25] 논문 Hydroxyacetic Acid United States National Library of Medicine 1985
[26] 웹인용 DuPont Glycolic Acid Technical Information https://web.archive.[...] 2006-07-06
[27] 웹인용 Glycolic acid https://www.chemsrc.[...] 2018-05-16
[28] 웹인용 Glycolic Acid MSDS http://ull.chemistry[...] University of Akron 2006-09-18



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