Fosfonati
Fosfonații sau acizii fosfonici sunt compuși din organici care conțin grupa C PO (OH) 2 sau C-PO (OR) 2, unde R poate fi o grupare alchil sau arii . Bifosfonații au fost primii compuși din această clasă care au fost sintetizați în 1897 de Baeyer și Hoffman, pentru calitatea lor farmacologică importantă. Începând cu a doua jumătate a secolului al XX-lea, fosfații au fost folosiți ca agenți chelatori importanți: formează o legătură foarte puternică cu atomii de metal, eliminând proprietățile catalitice și găsind aplicații de exemplu în desalinizare. Fosfonații au o solubilitate ridicată în apă .
Abundența în natură
Fosforul este un nutrient esențial pentru toate organismele vii, necesar pentru sinteza acizilor nucleici, fosfolipide și a altor numeroși metaboliți. În majoritatea organismelor, sursa preferată de fosfor este fosfatul anorganic (Pi). Cu toate acestea, deoarece majoritatea sărurilor de fosfat sunt extrem de insolubile, acest ion este rar disponibil în concentrații care susțin creșterea rampantă. Prin urmare, în ciuda faptului că fosforul este al 11-lea cel mai abundent element din scoarța terestră, acesta este un nutrient limitativ în majoritatea ecosistemelor. [1] În consecință, natura a dezvoltat sisteme de transport a fosfatului extrem de eficiente, precum și sisteme de achiziție a fosforului. în esență din toate biomoleculele cunoscute care conțin acest element. [2] Cu toate acestea, studii recente sugerează că alți compuși mai puțin studiați ai fosforului pot fi importanți în biosferă. [3] Acestea includ fosfați și fosfinați, compuși caracterizați prin prezența legăturilor carbon-fosfor (CP) în locul legăturilor foarte stabile labile carbon-oxigen-fosfor prezente în cele mai multe note biomoleculare care conțin fosfor.
Ciliatina aminofosfonat natural (denumirea originală) sau acidul 2-aminoetilfosfonic (2-EPA), care este un analog al aminoacidului β-alanină și aminosulfonat taurină, a fost primul fosfonat identificat (în 1959) [4] și grupul principal de fosfonolipide produse de multe alte microorganisme, animale și chiar plante a fost găsit ulterior, unde se găsește în membrane. [5] Fosfonații sunt destul de frecvenți între diferite organisme, de la procariote la eubacterii, ciuperci, moluște, insecte și altele. [6]
Datele indică importanța mai mult decât probabilă a P în forma de fosfonat în ciclul biogeochimic global al fosforului și, prin extensie, rolul său în productivitatea marină și în dinamica carbonului și azotului din oceane. [7] Descoperirea faptului că fosfonații formează aproximativ 10% din fosforul dizolvat și particulat din oceane a arătat că disponibilitatea fosforului este un factor determinant al productivității fitoplanctonului marin. [8] Prin urmare, pare a fi un atu major al acestui element pentru organismele acvatice; totuși, înțelegerea utilizării sale de către fitoplanctonul eucariot este foarte limitată. Cel mai probabil apar sub formă de polizaharide esterificate cu acid metilfosfonic și acid 2-hidroxietilfosfonic. Acești compuși au fost găsiți în principal în Nitrosopumilus maritimus, unul dintre cele mai abundente organisme de pe planetă și rezident în regiunile bogate în oxigen ale oceanelor deschise. Până la 4% din metanul de pe Pământ provine din apele bogate în oxigen prin scindarea legăturii carbon-fosfor foarte nereactive din metilfosfonat. [9]
Sinteză
Această clasă de compuși este sintetizată prin reacția lui Michaelis-Arbuzov , în care o halogenură de alchil reacționează cu un fosfit.
Ele sunt, de asemenea, utilizate în reacția Horner-Wadsworth-Emmons , o procedură care permite formarea de alchene cu selectivitate ridicată cis / trans .
Notă
- ^ Elser JJ și colab. (2007). „Analiza globală a limitării azotului și a fosforului producătorilor primari din ecosistemele de apă dulce, marine și terestre”. Ecol Lett 10 (12): 1135–1142. PMID 17922835 . doi: 10.1111 / j.1461-0248.2007.01113.x.
- ^ Van Veen HW (1997). „Transportul fosfatului în procariote: molecule, mediatori și mecanisme”. Antonie Van Leeuwenhoek 72 (4): 299-315. PMID 9442271 . doi: 10.1023 / a: 1000530927928.
- ^ Metcalf WW, van der Donk WA. (2009). „Biosinteza produselor naturale cu acid fosfonic și fosfinic”. Annu Rev Biochem 78: 65-94. PMID 19489722 . doi: 10.1146 / annurev.biochem.78.091707.100215.
- ^ Horiguchi M, Kandatsu M. (1959). „Izolarea acidului 2-aminoetan-fosfonic din protozoarele din rumen.”. Natura 184: 901–902. doi: 10.1038 / 184901b0.
- ^ K.-S. Ju • JR Doroghazi • WW Metcalf (2014). „Descoperirea activată de genomică a produselor naturale cu fosfonat și căile lor biosintetice”. J Ind Microbiol Biotechnol 41: 345–356. doi: 10.1007 / s10295-013-1375-2.
- ^ James S. Kittredge, Eugene Roberts (1969). „O legătură carbon-fosfor în natură”. Știința 164 (3875): 37-42. doi: 10.1126 / science.164.3875.37.
- ^ Juan F. Villarreal-Chiu, John P. Quinn și John W. McGrath (2012). „Genele și enzimele metabolismului fosfonatului de către bacterii și distribuția lor în mediul marin”. Față. Microbiol. 3 (19). doi: 10.3389 / fmicb.2012.00019.
- ^ Dyhrman ST, Benitez-Nelson CR, Orchard ED, Haley ST, Pellechia PJ "O sursă microbiană de fosfonați în sistemele marine oligotrofe." Nature Geoscience 2 (10): 696-699. doi: 10.1038 / ngeo639.
- ^ WW Metcalf și colab. (2012). "Sinteza acidului metilfosfonic de către microbii marini: o sursă de metan în oceanul aerob". Știința 337 (6098): 1104-1107. doi: 10.1126 / science.1219875.
