Isoprene hoặc 2 – metyl-1, 3 – butadien, là một hợp chất hữu cơ thông dụng có công thức CH 2 = C ( CH 3 ) − CH = CH 2. Ở dạng nguyên chất, nó là một chất lỏng dễ bay hơi không màu. Isoprene được sản xuất bởi nhiều loại thực vật và động vật hoang dã [ 1 ] ( gồm có cả con người ) và polyme của nó là thành phần chính của cao su đặc tự nhiên. CG Williams đặt tên cho hợp chất này vào năm 1860 sau khi thu được nó từ sự phân hủy nhiệt ( nhiệt phân ) cao su đặc tự nhiên ; ông đã suy luận đúng công thức thực nghiệm C 5 H 8. [ 2 ] [ 3 ]

Xuất hiện trong tự nhiên.

Isoprene được sản xuất bởi nhiều loài cây ( nhà phân phối chính là sồi, cây dương, bạch đàn và 1 số ít cây họ đậu ). Sản lượng phát thải isopren hàng năm của thảm thực vật là khoảng chừng 600 triệu tấn, một nửa từ cây lá rộng nhiệt đới gió mùa và phần còn lại đa phần từ cây bụi. [ 4 ] Điều này tương tự với lượng khí thải metan và chiếm khoảng chừng một phần ba tổng số hydrocarbon được thải vào khí quyển .
Isopren được tạo ra trải qua con đường metyl-erythritol 4 – phosphat ( con đường MEP, còn được gọi là con đường không mevalonate ) trong lục lạp của thực vật. Một trong hai loại sản phẩm sau cuối của con đường MEP, dimetylallyl pyrophosphat ( DMAPP ), được phân cắt bởi enzyme isopren synthase để tạo thành isopren và diphosphat. Do đó, những chất ức chế ngăn ngừa con đường MEP, ví dụ điển hình như fosmidomycin, cũng ngăn ngừa sự hình thành isopren. Phát thải Isopren tăng đáng kể theo nhiệt độ và tối đa hóa vào khoảng chừng 40 °C. Điều này đã dẫn đến giả thuyết rằng isopren hoàn toàn có thể bảo vệ thực vật chống lại stress nhiệt. Sự phát thải của isopren cũng được quan sát thấy ở 1 số ít vi trùng và điều này được cho là xuất phát từ sự thoái hóa không enzym từ DMAPP .

Phát thải isopren trong thực vật được kiểm soát cả bởi sự sẵn có của cơ chất (DMAPP) và hoạt động của enzym (isopren synthase). Cụ thể, ánh sáng, sự phụ thuộc CO2 và O2 của phát xạ isopren được kiểm soát bởi tính sẵn có của chất nền, trong khi đó sự phụ thuộc nhiệt độ của phát xạ isopren được điều chỉnh theo cả mức độ cơ chất và hoạt động của enzym.

Sinh vật khác.

Isopren là hydrocarbon dồi dào nhất hoàn toàn có thể đo được trong hơi thở của con người. [ 5 ] [ 6 ] Tỷ lệ sản xuất isopren ước tính trong khung hình người là 0,15 Phamol / ( kg · h ), tương tự với khoảng chừng 17 mg / ngày cho một người nặng 70 Kilôgam. Isoprene là phổ cập ở nồng độ thấp trong nhiều loại thực phẩm .
cis -polyisoprene, thành phần chính của cao su tự nhiên.Cấu trúc hóa học của-polyisoprene, thành phần chính của cao su đặc tự nhiên .

Vai trò sinh học.

Phát thải Isopren có vẻ như là một chính sách mà cây sử dụng để chống lại stress phi sinh học. [ 7 ] Đặc biệt, isopren đã được chứng tỏ là bảo vệ chống lại stress nhiệt vừa phải ( khoảng chừng 40 °C ). Nó cũng hoàn toàn có thể bảo vệ cây chống lại sự dịch chuyển lớn của nhiệt độ lá. Isopren được tích hợp vào và giúp không thay đổi màng tế bào để đối phó với stress nhiệt .

Isopren cũng chống lại các loại oxy phản ứng.[8] Lượng isopren được giải phóng từ thảm thực vật phát ra isopren phụ thuộc vào khối lượng lá, diện tích lá, ánh sáng (đặc biệt là mật độ quang thông quang hợp, hoặc PPFD) và nhiệt độ của lá. Do đó, vào ban đêm, một ít isopren được phát ra từ lá cây, trong khi lượng phát thải ban ngày dự kiến sẽ rất lớn trong những ngày nắng và nóng, lên tới 25 μg / (g trọng lượng lá khô) / giờ ở nhiều loài sồi.[9]

Bộ xương isopren hoàn toàn có thể được tìm thấy trong những hợp chất tự nhiên được gọi là terpen ( còn được gọi là isoprenoid ), nhưng những hợp chất này không phát sinh từ chính isopren. Thay vào đó, tiền chất của những đơn vị chức năng isopren trong những mạng lưới hệ thống sinh học là dimethylallyl pyrophosphate ( DMAPP ) và đồng phân isopentenyl pyrophosphate ( IPP ) của nó. Số nhiều ‘ isoprenes ‘ nhiều lúc được sử dụng để nói về terpen nói chung .Ví dụ về isoprenoid gồm có carotene, phytol, retinol ( vitamin A ), tocopherol ( vitamin E ), dolichol và squalene. Heme A có đuôi isoprenoid và lanosterol, tiền chất sterol ở động vật hoang dã, có nguồn gốc từ squalene và do đó từ isopren. Các đơn vị chức năng isopren công dụng trong những mạng lưới hệ thống sinh học là dimetyl-allyl pyrophosphat ( DMAPP ) và đồng phân isopentyl pyrophosphat ( IPP ) của nó, được sử dụng trong sinh tổng hợp những isoprenoid tự nhiên như carotenoids, quinones, Viral những hợp chất ( ví dụ chuỗi phytol của diệp lục ). Isopren được sử dụng trong lớp đơn lớp màng tế bào của nhiều Archaea, lấp đầy khoảng trống giữa những nhóm đầu tetraether diglyxerol. Điều này được cho là thêm sức đề kháng cấu trúc vào môi trường tự nhiên khắc nghiệt trong đó nhiều Archaea được tìm thấy .Tương tự, cao su đặc tự nhiên gồm có những chuỗi polyisopren tuyến tính có khối lượng phân tử rất cao và những phân tử tự nhiên khác. [ 10 ]

Tác động đến aerosol.

Sau khi giải phóng, isopren được chuyển đổi bởi các gốc tự do tồn tại trong thời gian ngắn (như gốc hydroxyl) và ở mức độ thấp hơn bởi ozone [11] thành nhiều loài khác nhau, như andehit, hydroperoxide, nitrat hữu cơ và epoxit, hòa trộn vào các giọt nước và giúp tạo aerosol và khói mù.[12][13]

Trong khi hầu hết các chuyên gia thừa nhận rằng phát thải isopren ảnh hưởng đến sự hình thành aerosol, liệu isopren tăng hay giảm sự hình thành aerosol vẫn còn được tranh luận. Một tác dụng lớn thứ hai của isopren đối với khí quyển là với sự hiện diện của oxit nitric (NO _x), nó góp phần vào sự hình thành tầng đối lưu (tầng khí quyển thấp hơn), một trong những chất gây ô nhiễm không khí hàng đầu ở nhiều quốc gia. Bản thân Isopren thường không được coi là một chất gây ô nhiễm, vì nó là một sản phẩm thực vật tự nhiên. Sự hình thành của tầng đối lưu chỉ có thể xảy ra khi có nồng độ NOx cao, hầu như chỉ xuất phát từ các hoạt động công nghiệp. Isoprene có thể có tác dụng ngược lại và làm dịu sự hình thành ozone dưới mức NOx thấp.

Isopren có sẵn nhất trong công nghiệp như thể một mẫu sản phẩm phụ của sự nứt nhiệt của naphta hoặc dầu, như một loại sản phẩm phụ trong sản xuất etylen. Khoảng 800.000 tấn được sản xuất hàng năm. Khoảng 95 % sản xuất isopren được sử dụng để sản xuất cis-1, 4 – polyisoprene, một phiên bản tổng hợp của cao su đặc tự nhiên. [ 10 ]Cao su tự nhiên gồm có đa phần là poly-cis-isopren với khối lượng phân tử từ 100.000 đến một triệu g / mol. Thông thường cao su đặc tự nhiên chứa một vài Tỷ Lệ những vật tư khác, ví dụ điển hình như protein, axit béo, nhựa và vật tư vô cơ. Một số nguồn cao su đặc tự nhiên, được gọi là gutta percha, gồm có trans-1, 4 – polyisoprene, một đồng phân cấu trúc có đặc thù tương tự như, nhưng không giống nhau. [ 10 ]

Source: http://139.180.218.5
Category: Thuật ngữ đời thường