Phytane
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
IUPAC-namn
2,6,10,14-tetrametylhexadekan
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| 1744639 | |
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.010.303 |
| EG-nummer |
|
| Maska | fytan |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C20H42 _ _ _ | |
| Molar massa | 282,556 g·mol -1 |
| Utseende | Färglös vätska |
| Odör | Luktfri |
| Densitet | 791 mg mL −1 (vid 20 °C) |
| Kokpunkt | 301,41 °C (574,54 °F; 574,56 K) vid 100 mPa |
| Besläktade föreningar | |
|
Besläktade alkaner
|
|
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Phytane är isoprenoidalkanen som bildas när fytol , en beståndsdel av klorofyll , förlorar sin hydroxylgrupp . När fytol förlorar en kolatom, ger det pristan . Andra källor till fytan och pristan har också föreslagits än fytol.
Pristan och fytan är vanliga beståndsdelar i petroleum och har använts som proxies för avsättningsredoxförhållanden , såväl som för att korrelera olja och dess källberg (dvs. att belysa var olja har bildats). I miljöstudier är pristan och fytan målföreningar för att undersöka oljeutsläpp .
Kemi
Fytan är en opolär organisk förening som är en klar och färglös vätska vid rumstemperatur. Det är en huvud-till-svans- kopplad vanlig isoprenoid med kemisk formel C 20 H 42 .
Phytane har många strukturella isomerer . Bland dem krocetan en svans-till-svans- kopplad isoprenoid och co-elueras ofta med fytan under gaskromatografi (GC) på grund av dess strukturella likhet.
Phytane har också många stereoisomerer på grund av dess tre stereokol , C-6, C-10 och C-14. Medan pristan har två stereokol, C-6 och C-10. Direkt mätning av dessa isomerer har inte rapporterats med användning av gaskromatografi.
chroman.jpg)
Substituenten av fytan är fytanyl . Fytanylgrupper finns ofta i arkaeala membranlipider av metanogena och halofila arkaer (t.ex. i arkeol ). Fyten är den enda omättade versionen av fytan. Fyten finns också som den funktionella gruppen fytyl i många organiska molekyler av biologisk betydelse som klorofyll , tokoferol (vitamin E) och fyllokinon (vitamin K 1 ). Fytens motsvarande alkohol är fytol. Geranylgeranen är den helt omättade formen av fytan, och dess motsvarande substituent är geranylgeranyl .
Källor
Den huvudsakliga källan till fytan och pristan tros vara klorofyll . Klorofyll är ett av de viktigaste fotosyntetiska pigmenten i växter, alger och cyanobakterier och är den vanligaste tetrapyrrolen i biosfären. Hydrolys av klorofyll a , b , d och f under diagenes i marina sediment, eller under utfodring av ryggradslösa djur , frisätter fytol , som sedan omvandlas till fytan eller pristan.
En annan möjlig källa till fytan och pristan är arkeala eterlipider . Laboratoriestudier visar att termisk mognad av metanogena arkea genererar pristan och fytan från difytanylglyceryletrar (arkeoler).
Dessutom kan pristan härledas från tokoferoler och metyltrimetyltridecylkromaner (MTTC).
Bevarande
I lämpliga miljöer kan biomolekyler som klorofyll omvandlas och bevaras i igenkännliga former som biomarkörer . Omvandling under diagenes orsakar ofta kemisk förlust av funktionella grupper som dubbelbindningar och hydroxylgrupper .
Studier antydde att pristan och fytan bildas via diagenes av fytol under olika redoxförhållanden . Pristan kan bildas under oxiderande förhållanden genom fytoloxidation till fytensyra, som sedan kan genomgå dekarboxylering till pristen, innan den slutligen reduceras till pristan. Däremot är fytan troligen från reduktion och uttorkning av fytol (via dihydrofytol eller fyten) under relativt anoxiska förhållanden. Emellertid kan olika biotiska och abiotiska processer styra diagenesen av klorofyll och fytol, och de exakta reaktionerna är mer komplicerade och inte strikt korrelerade till redoxförhållanden.
I termiskt omogna sediment har pristan och fytan en konfiguration som domineras av 6R,10S stereokemi (motsvarande 6S, 10R), som ärvs från C-7 och C-11 i fytol. Under termisk mognad leder isomerisering vid C-6 och C-10 till en blandning av 6R, 10S, 6S, 10S och 6R, 10R.
Geokemiska parametrar
Pristan/phytan-förhållande
Pristan/fytan (Pr/Ph) är förhållandet mellan mängden pristan och fytan. Det är en proxy för redoxförhållanden i deponeringsmiljöerna. Pr/Ph-indexet är baserat på antagandet att pristan bildas från fytol genom en oxidativ väg, medan fytan genereras genom olika reduktiva vägar. I icke- biologiskt nedbruten råolja indikerar Pr/Ph mindre än 0,8 salthalt till hypersalina förhållanden associerade med evaporit och karbonatavsättning, medan organiskt magra terrigena , fluviala och deltaiska sediment under oxiska till suboxiska förhållanden vanligtvis genererar råolja med Pr/Ph ovanför 3. Pr/Ph används vanligtvis eftersom pristan och fytan lätt mäts med gaskromatografi.
Indexet bör dock användas med försiktighet, eftersom pristan och fytan kanske inte är ett resultat av nedbrytning av samma prekursor (se * Källa *). Pristan, men inte fytan, kan också produceras i reducerande miljöer genom lerkatalyserad nedbrytning av fytol och efterföljande reduktion. Dessutom, under katagenes , tenderar Pr/Ph att öka. Denna variation kan bero på preferentiell frisättning av svavelbundna fytoler från källbergarter under tidig mognad.
Pristan/nC 17 och fytan/nC 18 förhållanden
Pristan/n-heptadekan (Pr/nC 17 ) och fytan/n-oktadekan (Ph/C 18 ) används ibland för att korrelera olja och dess källberg (dvs. för att belysa var olja har bildats). Oljor från bergarter avsatta under öppet hav visade Pr/nC 17 < 0,5, medan oljor från inre torvsump hade förhållanden större än 1.
Kvoten bör användas med försiktighet av flera skäl. Både Pr/nC 17 och Ph/nC 18 minskar med termisk mognad av petroleum eftersom isoprenoider är mindre termiskt stabila än linjära alkaner . Däremot ökar biologisk nedbrytning dessa förhållanden eftersom aeroba bakterier i allmänhet attackerar linjära alkaner före isoprenoiderna. Därför liknar biologiskt nedbruten olja lågmognad icke-nedbruten olja i betydelsen att den uppvisar låg förekomst av n-alkaner i förhållande till pristan och fytan.
Skala för biologisk nedbrytning
Pristan och fytan är mer resistenta mot biologisk nedbrytning än n-alkaner , men mindre än steraner och hopaner . Den avsevärda utarmningen och fullständiga elimineringen av pristan och fytan motsvarar en Biomarker Biodegradation Scale på 3 respektive 4.
Sammansättningsspecifika isotopanalyser
Kolisotoper
Kolisotopsammansättningen av pristan och fytan återspeglar generellt den kinetiska isotopfraktioneringen som sker under fotosyntesen . Till exempel har δ 13 C (PDB) av fytan i marina sediment och oljor använts för att rekonstruera uråldriga atmosfäriska CO 2 -nivåer, vilket påverkar kolisotopfraktioneringen i samband med fotosyntes, under de senaste 500 miljoner åren. I denna studie nådde partialtrycket av CO 2 mer än 1000 ppm vid maxima jämfört med 410 ppm idag.
Kolisotopkompositioner av pristan och fytan i råolja kan också bidra till att begränsa deras källa. Pristan och fytan från en gemensam prekursor bör ha δ 13 C-värden som inte skiljer sig mer än 0,3‰.
Väteisotoper
Väteisotopsammansättningen av fytol i marint växtplankton och alger börjar som mycket utarmade, med δD (VSMOW) som sträcker sig från -360 till -280‰. Termisk mognad frigör företrädesvis lätta isotoper, vilket gör att orörda och fytaner blir allt tyngre med mognad.
Fallstudie: begränsning av Pr/Ph som redoxindikator
Slutsatser från Pr/Ph om redoxpotentialen för källsediment bör alltid stödjas av andra geokemiska och geologiska data, såsom svavelhalt eller C 35 homohopanindex (dvs. förekomsten av C 35 homohopan i förhållande till C 31 - C 35 homohopaner). Till exempel har Baghewala-1-oljan från Indien lågt Pr/Ph (0,9), högt svavelvärde (1,2 vikt-%) och högt C35-homohopanindex, vilket överensstämmer med anoxi under deponering av källbergarten.
Att dra slutsatser om det oxiska tillståndet i deponeringsmiljöer endast från Pr/Ph-förhållandet kan dock vara missvisande eftersom salthalten ofta styr Pr/Ph i hypersalina miljöer. I ett annat exempel är minskningen av Pr/Ph under avsättningen av Permian Kupferschiefer -sekvensen i Tyskland sammanfallande med en ökning av trimetylerade 2-metyl-2-(4,8,12-trimetyltridecyl)kromaner, en aromatisk förening som tros vara markörer för salthalt. Därför bör denna minskning av Pr/Ph indikera en ökning av salthalten, istället för en ökning av anoxi.