피탄

Phytane
피탄
Skeletal formula of phytane
이름
IUPAC 이름
2,6,10,14-테트라메틸헥사데카인[1]
식별자
3D 모델(JSmol)
1744639
체비
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.010.303 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 211-332-2
메슈 피탄
펍켐 CID
유니
  • InCHI=1S/C20H42/c1-7-18(4)12-9-14-20-20(6)16-10-15-19-19(5)13-8-11-17-3/h17-20H,7-16H2,1-6H3 ☒N
    키: GGYKPYDKXLHNTI-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • CCC(C)CCC(C)CCC(C)CCC(C)CCCC(C)C
특성.
C20H42
어금질량 282.556 g·190−1
외관 무색 액체
냄새 무취의
밀도 791 mg mL−1(20°C에서)
비등점 100mPa에서 301.41°C(574.54°F; 574.56K)
관련 화합물
관련 알칸
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
☒ NVERIFI (?란checkY☒N?
Infobox 참조 자료

피탄은 엽록소의 성분인 피톨이 히드록실군을 잃으면서 형성된 이소프레노이드 알칸이다.[2] 피톨은 탄소 원자를 하나 잃으면 프리스타인을 생산한다.[2] 피탄과 프리스탄의 다른 공급원들도 피톨보다 제안되었다.[3][4]

프리스탄과 피탄은 석유에서 흔한 성분이며, 석유와 그 원천 암석의 상관관계(즉, 기름이 형성된 곳에서 용출)를 위해 뿐만 아니라 퇴적된 리독스 조건의 대용품으로 사용되어 왔다. 환경 연구에서 프리스타인과 피탄은 석유 유출 조사를 위한 표적 화합물이다.

화학

피탄은 무극성 유기 화합물로 상온에서 맑고 무색의 액체다. 화학식 CH와2042 머리와 꼬리로 연결된 일반 이소프라노이드다.[2]

피탄에는 구조적인 이소메르가 많다. 이 가운데 크로케탄은 꼬리와 꼬리가 연결된 이소프렌로이드로, 가스크로마토그래피(GC) 시 피탄과 공융제(coelte)를 함께 사용하는 경우가 많아 구조적인 유사성이 있다.

피탄은 또한 세 개의 스테레오 카본인 C-6, C-10, C-14 때문에 스테레오 아미노머를 많이 가지고 있다. 반면에 프리스탄은 두 개의 스테레오 카본인 C-6과 C-10을 가지고 있다. 이러한 이소머의 직접 측정은 가스 크로마토그래피를 사용하여 보고된 바 없다.[2]

두 개의 피타닐 그룹이 있는 아고골의 화학적 구조.
α-토코페롤의 화학 구조
MTTC의 일종인 트리메틸 2-메틸-2-(4,8,12-트리메틸트리데실)크롬의 화학구조.

피탄의 대체물은 피타닐이다. 피타닐 집단은 메탄겐과 할로필릭 고대의[4] 고고 막 지질에서 자주 발견된다. 피테네는 피탄의 단일 불포화 버전이다. 피테네는 또한 엽록소, 토코페롤(비타민E), 필로키논(비타민K1)과 같은 생물학적 중요성이 있는 많은 유기 분자에서도 기능성 집단 피틸로 발견된다. 피테네의 그에 상응하는 술은 피톨이다. 게라닐제라닌은 완전히 불포화 된 형태의 피탄이며, 이에 상응하는 대체물은 게라닐제라닐이다.

원천

피탄과 프리스탄의 주요 공급원은 엽록소라고 생각된다.[5] 엽록소는 식물, 해조류, 시아노박테리아에서 가장 중요한 광합성 색소 중 하나이며, 생물권에서 가장 풍부한 테트라피롤이다.[6] 해양 퇴적물에서 diagenesis를 하는 동안 또는 무척추동물 먹이를[7] 주는 동안 엽록소 a, b, d, f의 가수 분해는 피톨을 방출하고, 피탄이나 프리스탄으로 변환된다.

엽록소 a의 구조, 피틸 그룹을 포함하는 사이드 체인.

피탄과 프리스탄의 또 다른 가능한 공급원은 고고 에테르 지질이다. 실험실 연구에 따르면 메탄노제 고대의 열적 성숙은 디피타닐 글리세릴 에테르(아카에톨)로부터 프리스탄과 피탄을 발생시킨다고 한다.[8][9][10]

또 프리스탄은 토코페롤과[11] 메틸트리메틸트라이드실크롬(MTTC)에서 파생될 수 있다.[12]

보존

적절한 환경에서는 엽록소와 같은 생체 분자를 바이오마커로 인식 가능한 형태로 변형하여 보존할 수 있다. diagenesis 중의 변환은 종종 이중 결합과 히드록실 그룹과 같은 기능 그룹의 화학적 손실을 유발한다.

프리스타인과 피탄은 각각 난독성과 무옥시 조건에서 피톨의 디아게네시스(diagenesis)로 형성된다.

연구 결과 프리스탄과 피탄은 서로 다른 리독스 조건에서 피톨의 디아게네시스를 통해 형성되는 것으로 나타났다.[13] 프리스탄은 피톨 산화에 의해 피텔 산화에 의해 산화 조건에서 형성될 수 있으며, 피톨 산화는 프리스틴에 디카르복시화를 거쳐 마침내 프리스탄으로 환원될 수도 있다. 이와는 대조적으로, 피탄은 상대적으로 음산한 조건에서 피톨의 감소와 탈수(디히드롭히톨이나 피테네를 통한)로 인해 발생할 가능성이 높다.[13] 그러나 다양한 생물학적, 아바이오틱스 작용이 엽록소와 피톨의 다이오메네시스를 조절할 수 있으며, 정확한 반응은 더욱 복잡하고 리독스 조건과 엄격히 상관관계가 없다.[3][4]

열적으로 미성숙한 퇴적물에서 프리스탄과 피탄은 피톨의 C-7과 C-11로부터 계승되는 6R,10S 입체화학(6S, 10R에 상당함)이 지배하는 구성을 가지고 있다. 열 성숙 시 C-6과 C-10에서 이소머라이징은 6R, 10S, 6S, 10S, 6R, 10R의 혼합으로 이어진다.[2]

지질학적 변수

프리스탄/피탄 비율

프리스탄/피탄(Pr/Ph)은 프리스탄과 피탄의 풍부함의 비율이다. 그것은 퇴적 환경에서의 리독스 조건의 대용물이다. Pr/Ph 지수는 산화통로에 의해 피톨로부터 프리스탄이 형성되는 반면, 피탄은 다양한 환원 경로를 통해 생성된다는 가정에 근거한다.[13][14] non-biodegraded 원유에서 Pr/Ph 0.8이하suboxic 조건에 oxic에 따라 고염의 조건 evaporite과 탄산염 퇴적과 관련된 선호organic-lean 육성,fluvial,and 삼각주의 퇴적물 대개 Pr/Ph와 3위에서 원유를 만들고 염분을 나타낸다.왜냐하면 프리스탄과 피탄.m. 있[15]Pr/Ph 일반적으로 적용된다기체 크로마토그래피를 이용하여 쉽게 처리한다.

단, 프리스탄과 피탄은 동일한 전구체의 저하로 인해 발생하지 않을 수 있으므로 지수를 주의하여 사용해야 한다( *출처* 참조). 또한, 피탄은 아니지만, 프리스탄은 피톨의 점토-카탈리시스 분해와 그에 따른 감소를 통해 환경을 줄이는 데 생산될 수 있다.[16] 또한, 카타게네시스 기간 동안 Pr/Ph가 증가하는 경향이 있다.[17] 이러한 변화는 이른 성숙기에 원천 암석으로부터 유황 결합 피톨의 우선 방출에 기인할 수 있다.[18]

프리스탄/nC17 및 피탄/nC18 비율

프리스탄/n-헵타데칸(Pr/nC17)과 피탄/n-옥타데칸(Ph/C18)은 기름과 그 원천 암석의 상관관계(즉, 기름이 형성된 곳에서 용출)에 쓰이기도 한다. 옥외 개방 조건에서 침전된 암석 오일은 Pr/nC17< 0.5를 나타냈으며, 내륙의 이탄 늪지대의 오일은 비율이 1보다 높았다.[19]

이 비율은 여러 가지 이유로 주의해서 사용해야 한다. 이소프로노이드들은 선형 알칸에 비해 열적으로 안정성이 떨어지기 때문에 석유 열 성숙도에 따라 Pr/nC1718 모두 감소한다. 이와는 대조적으로, 생물분해는 유산소세균이 일반적으로 이소프로노이드보다 먼저 선형 알칸을 공격하기 때문에 이러한 비율을 증가시킨다. 따라서 생분해유는 프리스탄과 피탄에 비해 n-alkane의 풍부도가 낮다는 점에서 저순도 비분해유와 유사하다.[15]

생물분해척도

프리스탄과 피탄은 n-alkane보다 생분해에는 더 강한 내성을 가지고 있지만, 스테레인과 호판보다는 덜 내성을 가지고 있다. 프리스탄과 피탄의 상당한 고갈과 완전 제거는 각각 바이오마커 생물분해 척도 3과 4에 해당한다.[20]

복합 특정 동위원소 분석

탄소 동위 원소

프리스탄과 피탄의 탄소 동위원소 구성은 일반적으로 광합성 과정에서 발생하는 운동동위원소 분율을 반영한다. 예를 들어 해양 퇴적물과 기름에 함유된 피탄의 ΔC13(PDB)는 지난 5억년 동안 광합성과 관련된 탄소 동위원소 분율에 영향을 미치는 고대 대기 중 CO레벨을2 재구성하는 데 사용되었다.[21] 이2 연구에서 CO의 부분압력은 최대치에서 1000ppm 이상에 도달했는데, 이때는 410ppm에 달했다.[21]

원유에 함유된 프리스타인과 피탄의 탄소 동위원소 성분도 그 원천을 구속하는 데 도움이 될 수 있다. 공통 전구체의 프리스탄과 피탄은 0.3㎛ 이하의13 ΔC 값을 가져야 한다.[22]

수소 동위 원소

해양 식물성 플랑크톤과 조류에서 피톨의 수소 동위원소 구성은 -360 ~ -280˚의 ΔD(VSMOW)로 고갈된 상태에서 시작한다.[23] 열적 성숙은 우선 가벼운 동위원소를 방출하여, 성숙과 함께 프리스탄과 피탄은 점진적으로 무거워지게 한다.

사례 연구: Redox 지표로서의 Pr/Ph 제한

선원 침전물의 리독스 잠재력에 대한 Pr/Ph의 추론은 황 함량 또는 C 호모호판35 지수(C-C3135 호모호판과 비교한 C35 호모호판의 풍부함)와 같은 다른 지질학적 및 지질학적 데이터로 항상 뒷받침되어야 한다. 예를 들어 인도산 Baghuala-1 기름은 Pr/Ph(0.9), 고황(1.2wt.%) 및 C35 호모호판지수가 높아 선원암 퇴적 시 아녹시아와 일치한다.[24]

그러나 Pr/Ph 비율에서만 퇴적 환경의 난독성 상태에 대한 결론을 도출하는 것은 과민성 환경에서 염도가 Pr/Ph를 제어하는 경우가 많기 때문에 오해의 소지가 있다. 또 다른 예로 독일에서 PermianKupperschiper 시퀀스 증착 시 Pr/Ph의 감소는 염분 표시로 추정되는 방향족 화합물인 트리메틸 2-메틸-2-(4,8,12-트리메틸트리데실트라이드실)크롬의 증가와 일치한다.[25] 따라서 이러한 Pr/Ph의 감소는 무옥시아의 증가가 아니라 염도 증가를 나타내야 한다.

참고 항목

참조

  1. ^ "phytane - Compound Summary". PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information. 27 March 2005. Identification and Related Records. Retrieved 14 March 2012.
  2. ^ a b c d e Moldowan, J. M.; Walters, C. C.; Peters, K. E. (December 2004). "Organic chemistry". The Biomarker Guide. The Biomarker Guide. pp. 18–44. doi:10.1017/CBO9780511524868.004. ISBN 9780511524868.
  3. ^ a b Rontani, Jean-François; Volkman, John K. (2003-01-01). "Phytol degradation products as biogeochemical tracers in aquatic environments". Organic Geochemistry. 34 (1): 1–35. doi:10.1016/S0146-6380(02)00185-7. ISSN 0146-6380.
  4. ^ a b c Rontani, Jean-François; Bonin, Patricia (November 2011). "Production of pristane and phytane in the marine environment: role of prokaryotes". Research in Microbiology. 162 (9): 923–933. doi:10.1016/j.resmic.2011.01.012. PMID 21288485.
  5. ^ Dean, R. A.; Whitehead, E. V. (1961-01-01). "The occurrence of phytane in petroleum". Tetrahedron Letters. 2 (21): 768–770. doi:10.1016/S0040-4039(01)99264-0. ISSN 0040-4039.
  6. ^ Baker, E.W.; Louda, J.W. (1986). "Porphyrins in the geological record". In Johns, R.B. (ed.). Biological Markers in the Sedimentary Record. Elsevier. pp. 125–224.
  7. ^ Blumer, Max; Avigan, Joel (1968-05-01). "On the origin of pristane in marine organisms". Journal of Lipid Research. 9 (3): 350–352. ISSN 0022-2275. PMID 5646185.
  8. ^ Rowland, S. J. (1990-01-01). "Production of acyclic isoprenoid hydrocarbons by laboratory maturation of methanogenic bacteria". Organic Geochemistry. 15 (1): 9–16. doi:10.1016/0146-6380(90)90181-X. ISSN 0146-6380.
  9. ^ Navale, Vivek (1994-06-01). "Comparative study of low and high temperature hydrous pyrolysis products of monoglycerol diether lipid from archaebacteria". Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 29 (1): 33–43. doi:10.1016/0165-2370(93)00786-M. ISSN 0165-2370.
  10. ^ Pease, T. K.; Van Vleet, E. S.; Barre, J. S.; Dickins, H. D. (1998-01-01). "Simulated degradation of glyceryl ethers by hydrous and flash pyrolysis". Organic Geochemistry. 29 (4): 979–988. doi:10.1016/S0146-6380(98)00047-3. ISSN 0146-6380.
  11. ^ Brassell, S. C.; P. A. Schenck; de Leeuw, J. W.; Goossens, H. (November 1984). "Tocopherols as likely precursors of pristane in ancient sediments and crude oils". Nature. 312 (5993): 440–442. Bibcode:1984Natur.312..440G. doi:10.1038/312440a0. ISSN 1476-4687. S2CID 4329068.
  12. ^ Li, Maowen; Larter, Steve R.; Taylor, Paul; Jones, D. Martin; Bowler, Bernard; Bjorøy, Malvin (1995-02-01). "Biomarkers or not biomarkers? A new hypothesis for the origin of pristane involving derivation from methyltrimethyltridecylchromans (MTTCs) formed during diagenesis from chlorophyll and alkylphenols". Organic Geochemistry. 23 (2): 159–167. doi:10.1016/0146-6380(94)00112-E. ISSN 0146-6380.
  13. ^ a b c Eglinton, G.; S. C. Brassell; Simoneit, B. R. T.; Didyk, B. M. (March 1978). "Organic geochemical indicators of palaeoenvironmental conditions of sedimentation". Nature. 272 (5650): 216–222. Bibcode:1978Natur.272..216D. doi:10.1038/272216a0. ISSN 1476-4687. S2CID 128737515.
  14. ^ D. M. McKIRDY; Powell, T. G. (May 1973). "Relationship between Ratio of Pristane to Phytane, Crude Oil Composition and Geological Environment in Australia". Nature Physical Science. 243 (124): 37–39. Bibcode:1973NPhS..243...37P. doi:10.1038/physci243037a0. ISSN 2058-1106.
  15. ^ a b Peters, K. E.; Walters, C. C.; Moldowan, J. M. (2004), "Source- and age-related biomarker parameters", The Biomarker Guide, Cambridge University Press, pp. 483–607, doi:10.1017/cbo9781107326040.004, ISBN 9781107326040
  16. ^ Schenck, P. A.; Lange, F. de; Boon, J. J.; Rijpstra, C.; Irene, W.; Leeuw, J. W. de (1977). "relationship between lipids from Fontinalis antipyretica, its detritus and the underlying sediment: the fate of waxesters and sterolesters". Interactions Between Sediments and Fresh Water; Proceedings of an International Symposium.
  17. ^ VOLKMAN, J. K. (1986). "Acyclic isoprenoids as biological markers". Biological Markers in the Sedimentary Record.: 1817–1828.
  18. ^ De Graaf, Wim; Damsté, Jaap S. Sinninghe; de Leeuw, Jan W (1992-12-01). "Laboratory simulation of natural sulphurization: I. Formation of monomeric and oligomeric isoprenoid polysulphides by low-temperature reactions of inorganic polysulphides with phytol and phytadienes". 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, W. M. (1975-01-01). "SP (1) On the Origin of Petroleum". World Petroleum Congress. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  20. ^ Peters, K. E.; Walters, C. C.; Moldowan, J. M. (2004), "Biodegradation parameters", The Biomarker Guide, Cambridge University Press, pp. 645–708, doi:10.1017/cbo9781107326040.007, ISBN 9781107326040
  21. ^ a b Damsté, Jaap S. Sinninghe; Schouten, Stefan; Blais, Brian; Weijers, Johan W. H.; Witkowski, Caitlyn R. (2018-11-01). "Molecular fossils from phytoplankton reveal secular Pco2 trend over the Phanerozoic". Science Advances. 4 (11): eaat4556. Bibcode:2018SciA....4.4556W. doi:10.1126/sciadv.aat4556. ISSN 2375-2548. PMC 6261654. PMID 30498776.
  22. ^ Hayes, J. M.; Freeman, Katherine H.; Popp, Brian N.; Hoham, Christopher H. (1990-01-01). "Compound-specific isotopic analyses: A novel tool for reconstruction of ancient biogeochemical processes". Organic Geochemistry. Proceedings of the 14th International Meeting on Organic Geochemistry. 16 (4): 1115–1128. doi:10.1016/0146-6380(90)90147-R. ISSN 0146-6380. PMID 11540919.
  23. ^ Sessions, Alex L.; Burgoyne, Thomas W.; Schimmelmann, Arndt; Hayes, John M. (1999-09-01). "Fractionation of hydrogen isotopes in lipid biosynthesis". Organic Geochemistry. 30 (9): 1193–1200. doi:10.1016/S0146-6380(99)00094-7. ISSN 0146-6380.
  24. ^ K. E. Peters (2), M. E. Clark (3) (1995). "Recognition of an Infracambrian Source Rock Based on Biomarkers in the Baghewala-1 Oil, India". AAPG Bulletin. 79 (10). doi:10.1306/7834da12-1721-11d7-8645000102c1865d. ISSN 0149-1423.
  25. ^ Schwark, L; Vliex, M; Schaeffer, P (1998-12-01). "Geochemical characterization of Malm Zeta laminated carbonates from the Franconian Alb, SW-Germany (II)". Organic Geochemistry. 29 (8): 1921–1952. doi:10.1016/S0146-6380(98)00192-2. ISSN 0146-6380.