Dioksetaner

1,2-dioksetan

1,3-dioksetan

Dioksetaner er heterosykliske organiske kjemiske forbindelser som består av en firleddet ring som har to karbon og to oksygenatomer . 1,2-dioksetan er således et organisk peroksyd , mens 1,3-dioksetan er et syklisk acetal .

Historie og biologisk betydning

En dioksetanon er ustabil og brytes ned mens den deles av CO ₂ . Dette skaper et keton i elektronisk eksitert tilstand, som igjen avgir energi som lys.

Noen naturlig forekommende 1,2-dioksetaner eller deres α-keto-derivater ( dioksetanon , α-peroksy laktoner ) er årsaken til bioluminescens . På 1960-tallet kom biokjemikere til den konklusjonen at disse forbindelsene i ildfluer (inkludert ildfluer , Lampyridae , engelske ildfluer ) og andre skapninger som bioluminescens viste, på grunn av ustabilitet, en "løpende" forekomster besitter. I 1968 ble det første eksemplet på en stabil dioksetan funnet ved University of Alberta i Edmonton . Denne 3,3,4-trimetyl-1,2-dioksetan oppløses i benzen med en gul farge . Etter at oppløsningen var oppvarmet til 333 Kelvin (60 ° C), spaltes stoffet sakte og ikke - som forventet - eksplosivt til aceton og acetaldehyd med utslipp av lyseblått lys.

Det andre eksemplet på en dioksetan, det symmetriske 3,3,4,4-tetrametyl-1,2-dioksetanet, ble presentert like etterpå. De gule krystallene av stoffet sublimerte selv når de lagres i kjøleskapet. Oppløsningen i benzen sendte også sakte ut blått lys med spaltning. Fargen på det utsendte lyset kunne endres ved passende erstatning med forbindelser som fluorescerer under UV-lys . Siden 3,3,4,4-tetrametyl-1,2-dioksetan ble gjenstand for studier for mange forskere for å belyse mekanismene for bioluminescens, ble det snart en av de mest godt studerte symmetriske forbindelsene verden over.

presentasjon

Biosyntesen av dioksetaner og dioksetanon foregår fra en luciferin , som vanligvis er et derivat av et nitrogenholdig polysyklus som inneholder imidazol som et strukturelt element. Organismene omdanner dette luciferin med molekylært oksygen, i nærvær av Ca ²⁺ -ioner, via spesielle, artsspesifikke luciferaser for å danne det lysemitterende sluttproduktet. På laboratorieskala kan dioksetaner fremstilles fra cis -2-butenderivater slik som 2,3-dimetyl-2-buten ved reaksjon med oksygen eller med hydrogenperoksyd og brom og påfølgende syklisering av hydroperoksyd dannet med en base .

bruk

Selvlysende smykker som armbånd, halskjeder og ringer inneholder kunstige derivater av dioksetaner, som også inneholder en karbonylgruppe ; disse dioksetanonene - som 1,2-dioksetandion - brytes ned med eliminering av karbondioksid og lysutslipp. Andre dioksetaner brukes i klinisk analyse for å oppdage de laveste konsentrasjonene av kroppsvæsker (for eksempel blod ). Dioksetaner kan brukes i hensiktsmessig strukturerte deteksjonssystemer sammen med luciferases for høyspesifikk kvalitativ og kvantitativ deteksjon av ATP (deteksjonsgrense ^10-11 mol ), NADH og oksygen som er egnet for minimale mengder .

Se også

• Oksetan

Individuelle bevis

1. ^ Karl R. Kopecky, Cedric Mumford: Luminescens i termisk nedbrytning av 3,3,4-trimetyl-1,2-dioksetan . I: Canadian Journal of Chemistry . 47 (4), 1969, s. 709, doi : 10.1139 / v69-114 .
2. ^ Karl R. Kopecky, John E. Filby, Cedric Mumford, Peter A. Lockwood, Jan-Yih Ding: Klargjøring og termolyse av noen 1,2-dioksetaner . I: Canadian Journal of Chemistry . 53 (8), 1975, s. 1103, doi : 10.1139 / v75-154 .
3. ↑ T. Lindel: Heterocyclenchemie ( Memento av den opprinnelige fra 5 mars 2016 i Internet Archive ) Omtale: The arkivet koblingen ble satt inn automatisk og har ennå ikke blitt sjekket. Vennligst sjekk originalen og arkivlenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. (PDF; 4,8 MB), TU Braunschweig @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / www.oc.tu-bs.de
4. ↑ US patent nr. 5.330.900 til Tropix Inc.
5. ^ Wissenschaft-Online-Lexika: Entry on luciferases in the Lexikon der Chemie , åpnet 2. april 2008.