Pentacycloanammoxsäure
Pentacycloanammoxsäure ist eine ungewöhnliche Fettsäure. Sie enthält fünf anellierten Cyclobutan-Ringe, diese stehen cis zueinander.[2] Es handelt sich demnach um ein Ladderan.
| Strukturformel | |||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | Pentacycloanammoxsäure | ||||||||||||
| Andere Namen |
(+)-Pentacycloanammoxsäure | ||||||||||||
| Summenformel | C20H30O2 | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||
| Molare Masse | 302,22 g·mol−1 | ||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||
Vorkommen
BearbeitenPentacycloanammoxsäure kommt in Membranlipiden von Anammox-Bakterien vor, darunter Kuenenia stuttgartiensis und Candidatus Brocadia anammoxidans.[3][4] Diese Lipide umgeben die Anammoxosomen, in denen der Anammox-Prozess stattfindet. Die Membranen sind sehr kompakt und dicht, unter anderem durch starke London-Kräfte, und bilden eine Barriere gegen die Diffusion kleiner Moleküle.[4]
Biosynthese
Bearbeiten34 Gene, die möglicherweise für die Biosynthese von Ladderan-Lipiden (inklusive der Pentacycloanammoxsäure) verantwortlich sind, wurden identifiziert. Diese wurden in Escherichia coli exprimiert, was jedoch nicht zur Biosynthese von Pentacycloanammoxsäure oder anderen Ladderan-Verbindungen geführt hat.[3] Ein ungewöhnliches Acyl-Carrier-Protein, das möglicherweise eine Rolle in der Biosynthese von Ladderanen spielt, wurde ebenfalls identifiziert.[5]
Es wurde vermutet, dass eine mehrfach ungesättigte Fettsäure ein Vorläufer der Pentacycloanammoxsäure ist[3][6], neuere Forschungsergebnisse sprechen allerdings gegen diese Annahme.[7] Vermutlich werden die Fettsäure- und die Ladderan-Struktur separat aufgebaut und dann verbunden.[4][6] Experimente mit 13C-markiertem Acetat haben gezeigt, dass die Alkylkette der Verbindung vermutlich über den gleichen Syntheseweg wie andere Fettsäuren gebildet wird. 13C aus Acetat wurde auch in die Ladderan-Struktur eingebaut, allerdings in einem Muster, das gegen eine Bildung über eine Fettsäure als Zwischenstufe spricht.[6]
Synthese
BearbeitenEine Synthese des Methylesters der Pentacycloanammoxsäure wurde 2004 publiziert.[8] Eine weitere, enantioselektive Synthese wurde 2006 publiziert.[9]
Eigenschaften
BearbeitenDie Ladderan-Struktur der Pentacycloanammoxsäure hat eine hohe Ringspannung von mindestens 75 kcal/mol, was etwa die dreifache Ringspannung eines Cyclobutan-Moleküls ist. Die Bildungsenthalpie dieser Ladderan-Struktur ist gegenüber einer Referenz von zwei Molekülen 1,3,5-Hexatrien etwa 20 kcal/mol höher.[9]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. Volume Four, Second Edition, Springer, 2010, ISBN 978-0-387-95042-6, S. 920.
- ↑ a b c Pouya Javidpour, Samuel Deutsch, Vivek K. Mutalik et al.: Investigation of Proposed Ladderane Biosynthetic Genes from Anammox Bacteria by Heterologous Expression in E. coli. In: PLOS ONE. Band 11, Nr. 3, 14. März 2016, S. e0151087, doi:10.1371/journal.pone.0151087.
- ↑ a b c J. Philipp Wagner, Peter R. Schreiner: Nature Utilizes Unusual High London Dispersion Interactions for Compact Membranes Composed of Molecular Ladders. In: Journal of Chemical Theory and Computation. Band 10, Nr. 3, 11. März 2014, S. 1353–1358, doi:10.1021/ct5000499.
- ↑ Andreas Dietl, Thomas R. M. Barends: Dynamics in an unusual acyl carrier protein from a ladderane lipid‐synthesizing organism. In: Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. Band 90, Nr. 1, Januar 2022, S. 73–82, doi:10.1002/prot.26187.
- ↑ a b c Jayne E. Rattray, Marc Strous, Huub J. M. Op den Camp et al.: A comparative genomics study of genetic products potentially encoding ladderane lipid biosynthesis. In: Biology Direct. Band 4, Nr. 1, Dezember 2009, doi:10.1186/1745-6150-4-8.
- ↑ Jayne E. Rattray, Jan A. J. Geenevasen, Laura van Niftrik et al.: Carbon isotope-labelling experiments indicate that ladderane lipids of anammox bacteria are synthesized by a previously undescribed, novel pathway. In: FEMS Microbiology Letters. Band 292, Nr. 1, März 2009, S. 115–122, doi:10.1111/j.1574-6968.2008.01483.x.
- ↑ Vincent Mascitti, E. J. Corey: Total Synthesis of (±)-Pentacycloanammoxic Acid. In: Journal of the American Chemical Society. Band 126, Nr. 48, 1. Dezember 2004, S. 15664–15665, doi:10.1021/ja044089a.
- ↑ a b Vincent Mascitti, E. J. Corey: Enantioselective Synthesis of Pentacycloanammoxic Acid. In: Journal of the American Chemical Society. Band 128, Nr. 10, 1. März 2006, S. 3118–3119, doi:10.1021/ja058370g.