Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фитан
Скелетная формула фитана
Имена
Название ИЮПАК
2,6,10,14-Тетраметилгексадекан [1]
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
1744639
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.010.303 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 211-332-2
MeSHфитан
UNII
  • InChI = 1S / C20H42 / c1-7-18 (4) 12-9-14-20 (6) 16-10-15-19 (5) 13-8-11-17 (2) 3 / h17-20H, 7-16H2,1-6H3 ☒N
    Ключ: GGYKPYDKXLHNTI-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • CCC (C) СССС (C) СССС (C) СССС (C) C
Характеристики
С 20 Ч 42
Молярная масса282,556  г · моль -1
ВнешностьБесцветная жидкость
ЗапахБез запаха
Плотность791 мг мл -1 (при 20 ° C)
Точка кипения 301,41 ° C (574,54 ° F, 574,56 K) при 100 мПа
Родственные соединения
Родственные алканы
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Фитан - это изопреноидный алкан, который образуется, когда фитол , составляющий хлорофилл , теряет свою гидроксильную группу. [2] Когда фитол теряет один атом углерода, он дает пристан . [2] Помимо фитола, были предложены и другие источники фитана и пристана. [3] [4]

Пристан и фитан являются обычными составляющими нефти и использовались в качестве заместителей для окислительно-восстановительных условий осадконакопления , а также для корреляции нефти и ее материнской породы (т.е. для выяснения места образования нефти). В экологических исследованиях пристан и фитан являются целевыми соединениями для расследования разливов нефти .

Химия [ править ]

Фитан - это неполярное органическое соединение, которое при комнатной температуре представляет собой прозрачную бесцветную жидкость. Это голова к хвосту связан регулярным изопреноид с химической формулой С 20 Н 42 . [2]

Фитан имеет множество структурных изомеров . Среди них кроцетан представляет собой изопреноид, связанный « хвост к хвосту», и часто элюируется совместно с фитаном во время газовой хроматографии (ГХ) из-за его структурного сходства.

Фитан также имеет много стереоизомеров из-за его трех стереоуглеродов : C-6, C-10 и C-14. В то время как пристан имеет два стереоуглерода, С-6 и С-10. О прямом измерении этих изомеров с помощью газовой хроматографии не сообщалось. [2]

Химическая структура археола с двумя фитанильными группами.
Химическая структура α-токоферола.
Химическая структура триметил-2-метил-2- (4,8,12-триметилтридецил) хромана, типа MTTC.

Заместитель из фитан является phytanyl . Фитанильные группы часто обнаруживаются в липидах мембран архей метаногенных и галофильных архей [4] (например, в археолах ). Фитен - это одноканальная ненасыщенная версия фитана. Фитен также присутствует в качестве фитила функциональной группы во многих органических молекулах, имеющих биологическое значение, таких как хлорофилл , токоферол (витамин E) и филлохинон (витамин K 1 ). Соответствующий спирт фитену - фитол. Геранилгераненпредставляет собой полностью ненасыщенную форму фитана, и его соответствующий заместитель представляет собой геранилгеранил .

Источники [ править ]

Считается, что основным источником фитана и пристана является хлорофилл . [5] Хлорофилл - один из важнейших фотосинтетических пигментов растений, водорослей и цианобактерий , а также самый распространенный тетрапиррол в биосфере. [6] Гидролиз хлорофилла a , b , d и f во время диагенеза в морских отложениях или во время кормления беспозвоночных [7] высвобождает фитол , который затем превращается в фитан или пристан.

Структура хлорофилла а с боковой цепью, содержащей фитильную группу.

Другой возможный источник фитана и пристана - липиды архейного эфира . Лабораторные исследования показывают, что при термическом созревании метаногенных архей образуются пристан и фитан из дифитанилглицериловых эфиров ( архей ). [8] [9] [10]

Кроме того, пристан может быть производным токоферолов [11] и метилтриметилтридецилхроманов (МТТС). [12]

Сохранение [ править ]

В подходящей среде биомолекулы, такие как хлорофилл, могут быть преобразованы и сохранены в узнаваемых формах в качестве биомаркеров . Превращение во время диагенеза часто вызывает химическую потерю функциональных групп, таких как двойные связи и гидроксильные группы .

Пристан и фитан образуются в результате диагенеза фитола в кислородных и бескислородных условиях соответственно.

Исследования показали, что пристан и фитан образуются в результате диагенеза фитола в различных окислительно-восстановительных условиях . [13] Пристан может быть образован в окислительных условиях путем окисления фитола до фитеновой кислоты, которая затем может подвергнуться декарбоксилированию до пристена, прежде чем окончательно восстановится до пристана. Напротив, фитан, вероятно, является результатом восстановления и дегидратации фитола (через дигидрофитол или фитен) в относительно бескислородных условиях. [13] Однако различные биотические и абиотические процессы могут контролировать диагенез хлорофилла и фитола, а точные реакции более сложны и не коррелируют строго с окислительно-восстановительными условиями. [3] [4]

В термически незрелых отложениях пристан и фитан имеют конфигурацию, в которой преобладает стереохимия 6R, 10S (эквивалентная 6S, 10R), которая унаследована от C-7 и C-11 в фитоле. Во время термического созревания изомеризация на C-6 и C-10 приводит к смеси 6R, 10S, 6S, 10S и 6R, 10R. [2]

Геохимические параметры [ править ]

Соотношение пристан / фитан [ править ]

Пристан / фитан (Pr / Ph) - это соотношение содержаний пристана и фитана. Это показатель окислительно-восстановительных условий в средах осадконакопления. Индекс Pr / Ph основан на предположении, что пристан образуется из фитола в результате окислительного пути, в то время как фитан образуется посредством различных восстановительных путей. [13] [14] В небиодеградированной сырой нефти Pr / Ph менее 0,8 указывает на соленость или гиперсоленость, связанную с эвапоритовыми и карбонатными отложениями, тогда как в терригенных , речных и дельтовых отложениях с пониженным содержанием органических веществ обычно образуется сырая нефть. масло с Pr / Ph выше 3. [15] Обычно применяется Pr / Ph, поскольку пристан и фитан легко измеряются с помощью газовой хроматографии.

Однако индекс следует использовать с осторожностью, поскольку пристан и фитан могут не быть результатом разложения одного и того же прекурсора (см. * Источник *). Кроме того, пристан, но не фитан, может быть получен в восстановительной среде путем катализируемого глиной разложения фитола и последующего восстановления. [16] Кроме того, во время катагенеза Pr / Ph имеет тенденцию к увеличению. [17] Это изменение может быть связано с преимущественным высвобождением связанных с серой фитолов из материнских пород во время раннего созревания. [18]

Pristane / нКл 17 и фитан / Nc 18 отношения [ править ]

Пристан / н-гептадекан (Pr / nC 17 ) и фитан / н-октадекан (Ph / C 18 ) иногда используются для корреляции нефти и ее нефтематеринской породы (т.е. для выяснения места образования нефти). Нефть из горных пород, отложенных в условиях открытого океана, показывала Pr / nC 17 <0,5, в то время как нефть из внутренних торфяных болот имела отношение больше 1. [19]

Коэффициенты следует использовать с осторожностью по нескольким причинам. Как Pr / nC 17, так и Ph / nC 18 уменьшаются с термической зрелостью нефти, поскольку изопреноиды менее термически стабильны, чем линейные алканы . Напротив, биодеградация увеличивает эти отношения, потому что аэробные бактерии обычно атакуют линейные алканы раньше изопреноидов. Следовательно, биодеградированное масло похоже на недеградированное масло с низкой зрелостью в том смысле, что оно демонстрирует низкое содержание н-алканов по сравнению с пристаном и фитаном. [15]

Шкала биоразложения [ править ]

Pristane и фитано более устойчивы к биодеградации , чем н-алканы , но в меньшей степени , чем стеран и гопаны . Значительное истощение и полное устранение пристана и фитана соответствуют шкале биодеградации биомаркеров 3 и 4, соответственно. [20]

Изотопный анализ соединений [ править ]

Изотопы углерода [ править ]

Углерод изотопного состав пристан и фитаны в целом отражает кинетическое фракционирование изотопов , которое происходит в процессе фотосинтеза . Например, δ 13 C (PDB) фитана в морских отложениях и нефтях использовался для восстановления древних уровней CO 2 в атмосфере , которые влияют на фракционирование изотопов углерода, связанное с фотосинтезом, за последние 500 миллионов лет. [21] В этом исследовании [21] парциальное давление CO 2 достигло более 1000 ppm в максимумах по сравнению с 410 ppm сегодня.

Состав изотопов углерода пристана и фитана в сырой нефти также может помочь ограничить их источник. Пристан и фитан из общего прекурсора должны иметь значения δ 13 C, отличающиеся не более чем на 0,3 ‰. [22]

Изотопы водорода [ править ]

Изотопный состав водорода фитола в морском фитопланктоне и водорослях изначально сильно истощен, с δD (VSMOW) в диапазоне от -360 до -280 ‰. [23] При термическом созревании преимущественно высвобождаются легкие изотопы, в результате чего пристан и фитан постепенно становятся тяжелее по мере созревания.

Пример: ограничение Pr / Ph как индикатора окислительно-восстановительного потенциала [ править ]

Выводы Pr / Ph о окислительно-восстановительном потенциале исходных отложений всегда должны подкрепляться другими геохимическими и геологическими данными, такими как содержание серы или индекс гомогопана C 35 (т.е. содержание гомогопана C 35 по сравнению с содержанием C 31 -C 35 гомогопаны). Например, нефть Багевала-1 из Индии имеет низкое значение Pr / Ph (0,9), высокое содержание серы (1,2 мас.%) И высокий индекс гомогопана C35, что соответствует аноксии во время отложения материнской породы. [24]

Однако вывод о кислородном состоянии среды осадконакопления только на основе отношения Pr / Ph может вводить в заблуждение, поскольку соленость часто контролирует Pr / Ph в гиперсоленых средах. В другом примере снижение Pr / Ph во время отложения пермской последовательности Купфершифера в Германии совпадает с увеличением количества триметилированных 2-метил-2- (4,8,12-триметилтридецил) хроманов, ароматического соединения, которое считается маркеры солености. [25] Таким образом, это снижение Pr / Ph должно указывать на увеличение солености, а не на увеличение аноксии.

См. Также [ править ]

  • Фитол
  • Пристан
  • Биомаркер
  • Crocetane
  • Археол
  • Токоферолы
  • Sterane
  • Hopane

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Фитан - Резюме соединения» . PubChem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 27 марта 2005 г. Идентификационные и связанные записи . Проверено 14 марта 2012 года .
  2. ^ a b c d e Moldowan, JM; Уолтерс, С.К .; Петерс, К.Э. (декабрь 2004 г.). "Органическая химия". Руководство по биомаркерам . Руководство по биомаркерам . С. 18–44. DOI : 10.1017 / CBO9780511524868.004 . ISBN 9780511524868.
  3. ^ a b Ронтани, Жан-Франсуа; Фолькман, Джон К. (01.01.2003). «Продукты разложения фитола как биогеохимические индикаторы в водной среде». Органическая геохимия . 34 (1): 1–35. DOI : 10.1016 / S0146-6380 (02) 00185-7 . ISSN 0146-6380 . 
  4. ^ a b c Ронтани, Жан-Франсуа; Бонин, Патрисия (ноябрь 2011 г.). «Производство пристана и фитана в морской среде: роль прокариот». Исследования в области микробиологии . 162 (9): 923–933. DOI : 10.1016 / j.resmic.2011.01.012 . PMID 21288485 . 
  5. ^ Дин, РА; Уайтхед, Э.В. (1961-01-01). «Наличие фитана в нефти». Буквы тетраэдра . 2 (21): 768–770. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (01) 99264-0 . ISSN 0040-4039 . 
  6. ^ Бейкер, EW; Лауда, JW (1986). «Порфирины в геологической летописи». В Johns, RB (ред.). Биологические маркеры в осадочной записи . Эльзевир. С. 125–224.
  7. ^ Блумер, Макс; Авиган, Джоэл (1968-05-01). «О происхождении пристана в морских организмах» . Журнал липидных исследований . 9 (3): 350–352. ISSN 0022-2275 . PMID 5646185 .  
  8. ^ Rowland, SJ (1990-01-01). «Производство ациклических изопреноидных углеводородов путем лабораторного созревания метаногенных бактерий». Органическая геохимия . 15 (1): 9–16. DOI : 10.1016 / 0146-6380 (90) 90181-X . ISSN 0146-6380 . 
  9. ^ Navale, Вивек (1994-06-01). «Сравнительное исследование низкотемпературных и высокотемпературных продуктов пиролиза диэфирного липида моноглицерина из архебактерий». Журнал аналитического и прикладного пиролиза . 29 (1): 33–43. DOI : 10.1016 / 0165-2370 (93) 00786-M . ISSN 0165-2370 . 
  10. ^ Пиз, ТЗ; Ван Влит, ES; Барре, JS; Дикинс, HD (1998-01-01). «Моделирование разложения простых эфиров глицерина путем водного пиролиза и мгновенного пиролиза». Органическая геохимия . 29 (4): 979–988. DOI : 10.1016 / S0146-6380 (98) 00047-3 . ISSN 0146-6380 . 
  11. ^ Brassell, SC; П.А. Шенк; де Леу, JW; Гуссенс, Х. (ноябрь 1984 г.). «Токоферолы как вероятные предшественники пристана в древних отложениях и сырой нефти». Природа . 312 (5993): 440–442. Bibcode : 1984Natur.312..440G . DOI : 10.1038 / 312440a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4329068 .  
  12. ^ Ли, Маоуэн; Лартер, Стив Р .; Тейлор, Пол; Джонс, Д. Мартин; Боулер, Бернард; Бьорёй, Мальвин (1 февраля 1995 г.). «Биомаркеры или не биомаркеры? Новая гипотеза происхождения пристана с участием производных метилтриметилтридецилхроманов (МТТХ), образующихся во время диагенеза из хлорофилла и алкилфенолов». Органическая геохимия . 23 (2): 159–167. DOI : 10.1016 / 0146-6380 (94) 00112-E . ISSN 0146-6380 . 
  13. ^ a b c Eglinton, G .; SC Brassell; Simoneit, BRT; Дидык, Б.М. (март 1978 г.). «Органические геохимические индикаторы палеоэкологических условий седиментации». Природа . 272 (5650): 216–222. Bibcode : 1978Natur.272..216D . DOI : 10.1038 / 272216a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 128737515 .  
  14. ^ DM McKIRDY; Пауэлл, Т.Г. (май 1973 г.). «Связь между соотношением пристана и фитана, составом сырой нефти и геологической средой в Австралии». Природа Физическая наука . 243 (124): 37–39. Bibcode : 1973NPhS..243 ... 37P . DOI : 10.1038 / physci243037a0 . ISSN 2058-1106 . 
  15. ^ a b Питерс, KE; Уолтерс, С.К .; Moldowan, JM (2004), "Source- и возрастные параметры , связанные с биомаркеров", биомаркера Guide ., Cambridge University Press, стр 483-607, DOI : 10,1017 / cbo9781107326040.004 , ISBN 9781107326040
  16. ^ Шенк, Пенсильвания; Lange, F. de; Boon, JJ; Rijpstra, C .; Irene, W .; Леу, JW де (1977). «Взаимосвязь между липидами из Fontinalis antipyretica, его детритом и нижележащим осадком: судьба восковых и стерильных эфиров» . Взаимодействие отложений и пресной воды; Материалы международного симпозиума .
  17. ^ Volkman, JK (1986). «Ациклические изопреноиды как биологические маркеры» . Биологические маркеры в осадочной записи. : 1817–1828.
  18. ^ Де Грааф, Вим; Дамсте, Яап С. Синнингхе; де Леу, Ян В. (1992-12-01). «Лабораторное моделирование естественного сульфирования: I. Образование мономерных и олигомерных изопреноидных полисульфидов путем низкотемпературных реакций неорганических полисульфидов с фитолом и фитадиенами». Geochimica et Cosmochimica Acta . 56 (12): 4321–4328. Bibcode : 1992GeCoA..56.4321D . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (92) 90275-N . ISSN 0016-7037 . 
  19. ^ Lijmbach, WM (1975-01-01). «СП (1) О происхождении нефти» . Мировой нефтяной конгресс. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  20. ^ Петерс, KE; Уолтерс, С.К .; Moldowan, JM (2004), "Параметры биоразложения", биомаркер Guide ., Cambridge University Press, стр 645-708, DOI : 10,1017 / cbo9781107326040.007 , ISBN 9781107326040
  21. ^ a b Дамсте, Яап С. Синнингхе; Схоутен, Стефан; Блейс, Брайан; Weijers, Johan WH; Витковски, Кейтлин Р. (01.11.2018). «Молекулярные окаменелости фитопланктона показывают вековую тенденцию Pco2 в фанерозое» . Успехи науки . 4 (11): eaat4556. Bibcode : 2018SciA .... 4.4556W . DOI : 10.1126 / sciadv.aat4556 . ISSN 2375-2548 . PMC 6261654 . PMID 30498776 .   
  22. ^ Hayes, JM; Freeman, Katherine H .; Попп, Брайан Н .; Хохам, Кристофер Х. (01.01.1990). «Изотопные анализы, специфичные для соединений: новый инструмент для реконструкции древних биогеохимических процессов». Органическая геохимия . Материалы 14-го Международного совещания по органической геохимии. 16 (4): 1115–1128. DOI : 10.1016 / 0146-6380 (90) 90147-R . ISSN 0146-6380 . PMID 11540919 .  
  23. ^ Сессии, Alex L .; Бургойн, Томас У .; Шиммельманн, Арндт; Хейс, Джон М. (1999-09-01). «Фракционирование изотопов водорода в биосинтезе липидов». Органическая геохимия . 30 (9): 1193–1200. DOI : 10.1016 / S0146-6380 (99) 00094-7 . ISSN 0146-6380 . 
  24. Перейти ↑ KE Peters (2), ME Clark (3) (1995). «Распознавание инфракембрийской материнской породы на основе биомаркеров в нефти Багевала-1, Индия». Бюллетень AAPG . 79 (10). DOI : 10.1306 / 7834da12-1721-11d7-8645000102c1865d . ISSN 0149-1423 . 
  25. ^ Шварк, L; Vliex, M; Шеффер, П. (1998-12-01). «Геохимическая характеристика слоистых карбонатов Мальм Зета из Франконского Альба, Юго-Западная Германия (II)». Органическая геохимия . 29 (8): 1921–1952. DOI : 10.1016 / S0146-6380 (98) 00192-2 . ISSN 0146-6380 .