stringtranslate.com

Пирофосфат

В химии пирофосфаты представляют собой оксианионы фосфора , содержащие два атома фосфора в связи P- O -P . Существует ряд пирофосфатных солей, таких как пирофосфат динатрия ( Na 2 H 2 P 2 O 7 ) и пирофосфат тетранатрия ( Na 4 P 2 O 7 ) и другие. Часто пирофосфаты называют дифосфатами . Исходные пирофосфаты образуются в результате частичной или полной нейтрализации пирофосфорной кислоты. Пирофосфатную связь также иногда называют фосфоангидридной связью, соглашение об обозначении, которое подчеркивает потерю воды, которая происходит, когда два фосфата образуют новую связь P-O-P , и которое отражает номенклатуру ангидридов карбоновых кислот . Пирофосфаты содержатся в АТФ и других нуклеотидтрифосфатах , которые важны в биохимии. Термин пирофосфат также является названием сложных эфиров , образующихся при конденсации фосфорилированного биологического соединения с неорганическим фосфатом , как и диметилаллилпирофосфат . Эту связь также называют высокоэнергетической фосфатной связью.

Кислотность

Пирофосфорная кислота представляет собой тетрапротонную кислоту с четырьмя различными p K a : [1]

ЧАС 4 П 2 О 7 ⇌ [ЧАС 3 П 2 О 7 ] − + ЧАС + , п K а1 знак равно 0,85
[ЧАС 3 П 2 О 7 ] − ⇌ [ЧАС 2 П 2 О 7 ] 2− + ЧАС + , п K а2 знак равно 1,96
[H 2 P 2 O 7 ] 2− ⇌ [HP 2 O 7 ] 3− + H + , p K a3 = 6,60
[HP 2 O 7 ] 3− ⇌ [P 2 O 7 ] 4− + H + , p K a4 = 9,41

рКа встречаются в двух различных диапазонах, поскольку депротонирование происходит на отдельных фосфатных группах. Для сравнения с p K a для фосфорной кислоты составляют 2,14, 7,20 и 12,37.

При физиологических значениях pH пирофосфат существует в виде смеси дважды и одинарно протонированных форм.

Подготовка

Динатрийпирофосфат получают термической конденсацией дигидрофосфата натрия или частичным депротонированием пирофосфорной кислоты. [2]

Пирофосфаты обычно белые или бесцветные. Соли щелочных металлов растворимы в воде. [3] Они являются хорошими комплексообразователями для ионов металлов (таких как кальций и многие переходные металлы) и находят множество применений в промышленной химии. Пирофосфат — первый представитель целого ряда полифосфатов . [4]

В биохимии

Анион P 2 O4-7сокращенно PP i , что означает неорганический пирофосфат . _ _ Он образуется в результате гидролиза АТФ в АМФ в клетках .

АТФ → АМФ + ПП i

Например, когда нуклеотид встраивается в растущую цепь ДНК или РНК с помощью полимеразы , высвобождается пирофосфат (PPi ) . Пирофосфоролиз — это реакция, обратная реакции полимеризации , в которой пирофосфат реагирует с 3'-нуклеозидимонофосфатом ( NMP или dNMP), который удаляется из олигонуклеотида с высвобождением соответствующего трифосфата ( dNTP из ДНК или NTP из РНК).

Пирофосфат-анион имеет структуру P 2 O4-7, и представляет собой кислотный ангидрид фосфата . Он нестабилен в водном растворе и гидролизуется до неорганического фосфата:

П 2 О4-7+ Н 2 О → 2 ГПО2-4

или в сокращенных обозначениях биологов:

ПП я + Н 2 О → 2 П я + 2 Н +

В отсутствие ферментативного катализа реакции гидролиза простых полифосфатов, таких как пирофосфат, линейный трифосфат, АДФ и АТФ, обычно протекают чрезвычайно медленно во всех средах, кроме сильнокислых. [5]

(Обратной этой реакции является метод получения пирофосфатов путем нагревания фосфатов.)

Этот гидролиз до неорганического фосфата эффективно делает необратимым расщепление АТФ до АМФ и ПП , а также биохимические реакции, связанные с этим гидролизом.

PP i встречается в синовиальной жидкости , плазме крови и моче на уровнях, достаточных для блокирования кальцификации , и может быть естественным ингибитором образования гидроксиапатита во внеклеточной жидкости (ECF). [6] Клетки могут направлять внутриклеточный PP i в ECF. [7] ANK представляет собой неферментативный PPi- канал плазматической мембраны , который поддерживает внеклеточные уровни PPi . [7] Нарушение функции мембранного PP i канала ANK связано с низким внеклеточным PP i и повышенным внутриклеточным PP i . [6] Эктонуклеотидпирофосфатаза/фосфодиэстераза (ENPP) может повышать внеклеточный PP i . [7]

С точки зрения учета высокоэнергетических фосфатов , гидролиз АТФ до АМФ и PP i требует двух высокоэнергетических фосфатов, поскольку для восстановления АМФ в АТФ необходимы две реакции фосфорилирования .

АМФ + АТФ → 2 АДФ
2 АДФ + 2 П i → 2 АТФ

Концентрация неорганического пирофосфата в плазме имеет референсный диапазон 0,58–3,78  мкМ (интервал прогнозирования 95%). [8]

Терпены

Изопентенилпирофосфат превращается в геранилпирофосфат , предшественник десятков тысяч терпенов и терпеноидов . [9]

Изопентенилпирофосфат (IPP) и диметилаллилпирофосфат (DMAPP) конденсируются с образованием геранилпирофосфата , предшественника всех терпенов и терпеноидов.

В качестве пищевой добавки

Различные дифосфаты используются в качестве эмульгаторов , стабилизаторов , регуляторов кислотности , разрыхлителей , секвестрантов и средств, удерживающих воду в пищевой промышленности. [10] Они классифицируются по нумерации E под номером E450: [11]

E450(a): дифосфат натрия дигидрофосфат ; тридифосфат натрия; тетрадифосфат натрия (TSPP); дифосфат тетракалия
E450(b): пентатрифосфат натрия и пентакалийтрифосфат .
E450(c): полифосфаты натрия и калия.

В частности, для стабилизации взбитых сливок используются различные составы дифосфатов . [12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ядав, Прерна; Блак, Оливье; Рудт, Андреас; Зельдер, Феликс (2021). «Индуцированное зондирование, основанное на активности: механистическое исследование обнаружения пирофосфата с помощью «гибкого» комплекса Fe-сален». Границы неорганической химии . 8 (19): 4313–4323. дои : 10.1039/d1qi00209k. ПМЦ  8477187 . ПМИД  34603734.
  2. ^ Белл, Р.Н. (1950). «Пирофосфаты натрия (дифосфаты натрия)». Неорганические синтезы . Неорганические синтезы. Том. 3. С. 98–101. дои : 10.1002/9780470132340.ch24. ISBN 9780470132340.
  3. ^ К.Майкл Хоган. 2011. Фосфат. Энциклопедия Земли. Ред. темы. Энди Йоргенсен. Главный редактор CJCleveland. Национальный совет по науке и окружающей среде. Вашингтон
  4. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  5. ^ Ван Вазер-младший, Гриффит Э.Дж., Маккалоу Дж.Ф. (январь 1955 г.). «Структура и свойства конденсированных фосфатов. VII. Гидролитическая деструкция пиро- и триполифосфатов». Варенье. хим. Соц . 77 (2): 287–291. дои : 10.1021/ja01607a011.
  6. ^ Аб Хо AM, Джонсон MD, Кингсли DM (июль 2000 г.). «Роль гена ank мыши в контроле кальцификации тканей и артрита». Наука . 289 (5477): 265–70. Бибкод : 2000Sci...289..265H. дои : 10.1126/science.289.5477.265. ПМИД  10894769.
  7. ^ abc Рутч Ф, Вайнганкар С, Джонсон К, Голдфайн I, Мэддукс Б, Шауэрте П, Калхофф Х, Сано К, Бойсверт В.А., Суперти-Фурга А, Теркельтауб Р (февраль 2001 г.). «Дефицит нуклеозидтрифосфатпирофосфогидролазы PC-1 при идиопатической детской артериальной кальцификации». Я Джей Патол . 158 (2): 543–54. doi : 10.1016/S0002-9440(10)63996-X. ПМК 1850320 . ПМИД  11159191. 
  8. ^ Райан Л.М., Козин Ф., Маккарти DJ (1979). «Количественное определение неорганического пирофосфата в плазме человека. I. Нормальные значения при остеоартрите и болезни отложения кристаллов дигидрата пирофосфата кальция». Ревмирующий артрит . 22 (8): 886–91. дои :10.1002/арт.1780220812. ПМИД  223577.
  9. ^ Эберхард Брейтмайер (2006). «Геми- и монотерпены». Терпены: ароматизаторы, ароматизаторы, фармацевтика, феромоны . стр. 10–23. дои : 10.1002/9783527609949.ch2. ISBN 9783527609949.
  10. ^ Кодекс Алиментариус 1А , 2-е изд., 1995 г., стр. 71, 82, 91.
  11. ^ DJ Jukes, Законодательство Великобритании о пищевых продуктах: краткое руководство , Elsevier, 2013, стр. 60–61
  12. ^ Рикардо А. Молинс, Фосфаты в продуктах питания , с. 115

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Найдите дифосфат  или пирофосфат в Викисловаре, бесплатном словаре.