살리실산
[ salicylic acid ]
살리실산(salicylic acid)은 벤조산(benzoic aicd)의 2번 위치에 하이드록시 작용기가 존재하는 무색 무취의 화합물이다. 그 이름은 버드나무를 뜻하는 라틴어 Salix에서 유래했으며, 실제로 버드나무 껍데기 추출물로부터 살리실산을 얻을 수 있다.
살리실산은 페놀류 식물호르몬이며, 식물의 성장, 발달, 광합성, 증산 작용, 면역 반응 유도 등의 역할을 한다. 민간요법에서 두통 치료제로 버드나무 껍데기 차를 사용했었고, 살리실산은 진통 및 해열 작용이 있다고 알려져 왔으며, 항염증제로도 사용되어 왔다. 살리실산은 전구약물(prodrug)인 아스피린(aspirin) 합성에 많이 사용되며, 아스피린의 주요한 활성 대사물이다.1)
에스테르, 아마이드 및 살리실산 염 형태로 의약품, 염료, 고무 등의 출발 물질로 사용된다. 철(Fe(III))과 착물을 이루면 보라빛을 나타낸다.
| IUPAC 명명법 | 살리실산(salicylic acid); 2-하이드록시벤조산(2-hydroxybenzoic acid) |
| CAS 번호 | 69-72-7 |
| 분자식 | C7H6O3 |
| 분자량 | 138.12 g/mol |
| 성상 | 무색 고체 |
| 냄새 | 없음 |
| 밀도 | 1.443 g/cm3 |
| 녹는점 | 158.6 °C |
| 끓는점 | 200 °C(분해) |
| 용해도 | 물(2.48 g/L, 25 °C), 에터, 벤젠(0.775 g/100 g, 25 °C), 메탄올, 아세톤, 톨루엔, 클로로폼(2.22 g/100 mL, 25 °C) |
| 반수치사량(LD50) | 480 mg/kg (쥐(mice), 경구 투여) |
목차
구조 및 특성
살리실산 구조(출처: 대한화학회)
살리실산 유사화합물(출처: 대한화학회)
- 이성질체: 살리실산은 단일하이드록시벤조산(monohydroxybenzoic acid)2) 중의 하나이며, 하이드록시 작용기의 위치에 따라 아래 표와 같이 총 3개의 이성질체가 존재한다. 3-하이드록시벤조산(pKa = 4.08)의 하이드록시기가 카복실레이트에 주는 공명 효과(resonance effect)는 거의 없으며, 유발 효과(inductive effect)에 의해 약한 전자끌개 역할을 하기 때문에 벤조산(pKa = 4.202)에 비해 미약하지만 더 산성을 띈다. 4-하이드록시벤조산(pKa = 4.58)은 벤조산과 비교하면 하이드록시기가 전자주개(electron-donating)이기 때문에 생성된 카복실레이트가 덜 안정화되며, 따라서 벤조산보다 낮은 산성을 띈다.
| IUPAC 명명법 | 살리실산(2-하이드록시벤조산); Salicylic acid(2-hydroxybenzoic acid) | 3-하이드록시벤조산; 3-hydroxybenzoic acid | 4-하이드록시벤조산; 4-hydroxybenzoic acid |
| CAS 번호 | 69-72-7 | 99-06-9 | 99-96-7 |
| 분자식 | C7H6O3 | C7H6O3 | C7H6O3 |
| 분자량 | 138.12 g/mol | 138.12 g/mol | 138.12 g/mol |
| 밀도 | 1.443 g/cm3 | 1.40 g/cm3 | 1.46 g/cm3 |
| 녹는점 | 158.6 °C | 201-202 °C | 214.5 °C |
| 끓는점 | 200 °C(분해) | 346 °C | 336 °C |
| 용해도 | 물(2.48 g/L, 25 °C) | 물(7.25 g/L, 25 °C) | 물(5.0 g/L, 25 °C) |
| 산도 상수(pKa) | 2.98 | 4.08 | 4.58 |
살리실산 이성질체들(출처: 대한화학회)
역사
버드나무 껍질은 고대로부터 진통과 해열 효과가 있다고 알려져 민간요법으로 사용되어 왔다. 1838년에 이탈리아 피사 연구소(Institute of Pisa) 화학자인 라파엘 피리아(Raffaele Piria; 1814-1865)는 살리신(salicin)을 설탕과 살리실산으로 변환시키는데 성공하였다. 이후 1844년에 프랑스 화학자 어거스트 카우스(August André Thomas Cahours; 1813-1891)는 메틸 살리실레이트(methyl salicylate)를 가수분해하여 살리실산을 합성하였다.
제법
콜베-슈미트 반응:3) 독일 화학자인 헤르만 콜베(Hermann Kolbe; 1818-1884)와 루돌프 슈미트(Rudolf Schmitt; 1830-1898)가 1874년에 발견한 방법이며, 지금도 사용되고 있다. 페놀에 수산화 소듐(NaOH)과 이산화 탄소(CO2)를 가하여 고온 고압에서(125 °C, 100기압) 살리실산 소듐을 만든 다음, 여기에 황산을 가하여 살리실산을 만드는 두 단계 반응이다.
첫 단계에서 페놀과 수산화 소듐에 의해 생성된 페녹사이드(phenoxide) 친핵체(nucleophile)가 이산화 탄소 친전자체(electrophile)를 공격하여 전자 밀도가 풍부한 오쏘 위치에 카복실화 반응이 일어나며, 반응중 열이 발생하는 발열 반응이다(ΔH° = −90.1 kJ/mol). 이때 탄산 가스의 압력이 매우 중요한데, 상압에서는 수율이 50%이지만 5기압인 경우 수율은 90% 정도가 된다. 이 조건이 슈미트가 개선한 공정이다.
두 번째 단계에서는 살리실산 소듐에 산을 가하면 양성자 첨가반응(protonation)이 일어나 살리실산이 생성되며, 이때 물을 첨가하면 물에 대한 용해도가 좋지 않은 살리실산은 고체로 석출된다. 수산화 포타슘을 사용하면 4-하이드록시벤조산이 얻어진다.
살리실산 콜베 슈미트 합성법(출처: 대한화학회)
생합성:4) 식물에서 페닐알라닌(phenylalanine)의 탈아민화반응(deamination)에 의해 트랜스-시남산(trans-cinnamic acid)이 생성된 후 여러 단계를 거쳐 벤조산(benzoic acid)이 만들어지고 마지막으로 오쏘 위치에 하이드록시가 도입되어 아스피린이 합성된다. 한편, 박테리아에서는 아이소코리스민산(isochorismic acid)으로부터 여러 단계를 거쳐 아스피린이 합성된다.
유도체 및 용도
살리실산과 무수아세트산(acetic anhydride)이 산 촉매 하에 반응하여 살리실산의 하이드록시 작용기가 아세테이트로 전환되어 아스피린이 합성되며, 부산물로 아세트산이 형성된다. 진통제, 해열제, 항혈전 치료제 등으로 사용된다.5)
살살레이트(salsalate)살리실산의 카복실산과 또 다른 살리실산의 하이드록시 작용기가 반응하여 합성되는 살리실산의 에스터 이합체(dimer)를 살살레이트라고 부르며, 부산물로 물이 생성된다. 비스테로이드 항염증제(NSAID: nonsteroidal anti-inflammatory drug)로서 골관절염이나 류마티스 관절염 치료제로 사용된다.6)
살리실산 메틸(methyl salicylate)살리실산의 메틸 에스터이며 무색의 달콤한 냄새를 지닌 점성이 있는 액체이다. 겨울 녹색식물에 함유되어 있고, 음료나 음식의 향료로 사용된다.7)
살리실산 트롤아민(trolamine salicylate)트롤아민(트라이에탄올아민; triethanolamine)과 살리실산의 염(salt) 형태 화합물이다. 냄새가 없다는 장점으로 선크림, 도포용 진통제, 화장품 등에 첨가물로 사용된다. 살리실산은 자외선 차단이나 진통 효과를 나타내고, 트롤아민은 살리실산의 산성을 중화시키는 역할을 한다.8)
살리실산 유도체(출처: 대한화학회)
크림: 살리실산은 각질용해성질이 있으며 외피 제거용 약제로 사용된다. 사미귀, 각질, 건선, 비듬, 여드름 등의 도포용 치료제에 첨가되며, 부작용으로는 피부발진, 살리실산 중독 등이 있다.
참고 문헌
1.
2.
3.
4. Biosynthesis of salicylic acid in plants. Plant Signaling & Behavior 2009, 4 (6), 493–496.
5.
6.
7.
8.
동의어
살리실산(salicyclic acid), 살리실산