Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Органикалық қосылыс (HOCH2−CHO)
Organic compound (HOCH2−CHO)
Гликоальдегид – формуласы HOCH2\sCHO болатын органикалық қосылыс. Ол альдегид тобы (CH2O) және гидроксил тобы (OH) бар ең кішкентай молекула. Бұл биосферада да, жұлдызаралық кеңістікте де кездесетін өте реактивті молекула. Ол әдетте ақ түсті қатты зат ретінде келеді. Көмірсулардың жалпы формуласына (Cₙ(H₂O)ₙ) сәйкес болғанымен, оны әдетте сахарид деп санамайды.
Glycolaldehyde is the organic compound with the formula |HOCH2\sCHO. It is the smallest possible molecule that contains both an aldehyde group (|\sCH\dO) and a hydroxyl group (|\sOH). It is a highly reactive molecule that occurs both in the biosphere and in the interstellar medium. It is normally supplied as a white solid. Although it conforms to the general formula for carbohydrates, |C {n}(H2O) {n} , it is not generally considered to be a saccharide.
Құрылымы
Гликоалдегид газ күйінде қарапайым мономерлік құрылымға ие. Қатты және балқыған сұйық күйінде ол димер түрінде болады. Коллинз және Джордж ЯМР (Ядролық Магниттік Резонанс) қолданып, судағы гликоалдегидтің тепе-теңдігін анықтады. Сулы ерітіндіде ол кем дегенде төрт түрдің қоспасы ретінде кездеседі, олар бір-бірімен жылдам түрленеді. Қышқыл немесе сілтілік ерітіндіде бұл қосылыс 1,2 дигидроксиэтенге айналу үшін қайтымды таутомеризацияға түседі. Бұл 2 көміртекті моносахаридті құрайтын жалғыз диоз, бірақ диоз қатаң айтқанда сахарид емес. Нағыз қант болмаса да, ол қантқа ең жақын қарапайым молекула болып табылады. Оның дәмі тәтті екені хабарланады.
Glycolaldehyde as a gas is a simple monomeric structure. As a solid and molten liquid, it exists as a dimer. Collins and George reported the equilibrium of glycolaldehyde in water by using NMR. In aqueous solution, it exists as a mixture of at least four species, which rapidly interconvert. In acidic or basic solution, the compound undergoes reversible tautomerization to form 1,2 dihydroxyethene. It is the only possible diose, a 2 carbon monosaccharide, although a diose is not strictly a saccharide. While not a true sugar, it is the simplest sugar related molecule. It is reported to taste sweet.
Синтез
Гликоалдегид – пиролиз майын дайындау кезінде түзілетін екінші ең көп кездесетін қосылыс (салмағы бойынша 10%-ға дейін). Гликоалдегидті темір(II) сульфатының қатысуымен сутек пероксидін пайдаланып этиленгликолды тотықтыру арқылы синтездеуге болады.
Glycolaldehyde is the second most abundant compound formed when preparing pyrolysis oil (up to 10% by weight). Glycolaldehyde can be synthesized by the oxidation of ethylene glycol using hydrogen peroxide in the presence of iron(II) sulfate.
Биосинтез
Ол кетолазаның фруктоза 1,6-бисфосфатқа әсер етуі арқылы, балама гликолиз жолында пайда болады. Бұл қосылыс пентоза фосфаты шарпымында тиамин пирофосфатымен тасымалданады. Пуриндік катаболизм кезінде ксантин ең алдымен уратқа айналады. Одан кейін ол 5-гидроксиизоуратқа айналады, ол аллантоин мен аллантоин қышқылына дейін декарбоксилденеді. Бір мочевинаны гидролизденгеннен кейін гликолуреат түзіледі. Екінші мочевинаны гидролизденгеннен кейін гликоальдегид қалады. Екі гликоальдегид конденсацияланып эритроза-4-фосфатты құрайды, ол қайтадан пентоза фосфаты шарпымына жіберіледі.
It can form by action of ketolase on fructose 1,6 bisphosphate in an alternate glycolysis pathway. This compound is transferred by thiamine pyrophosphate during the pentose phosphate shunt. In purine catabolism, xanthine is first converted to urate. This is converted to 5 hydroxyisourate, which decarboxylates to allantoin and allantoic acid. After hydrolyzing one urea, this leaves glycolureate. After hydrolyzing the second urea, glycolaldehyde is left. Two glycolaldehydes condense to form erythrose 4 phosphate, which goes to the pentose phosphate shunt again.
Формоза реакциясындағы рөлі
Гликолальдегид формаза реакциясының аралық өнімі болып табылады. Формоза реакциясында екі формальдегид молекуласы бірігіп, гликолальдегид түзеді. Содан кейін гликолальдегид, болжам бойынша, бастапқы таутомеризация арқылы глицеральдегидке айналады. Осы реакцияда гликолальдегидтің болуы, оның тіршілікке қажетті химиялық құрылыс блоктарының пайда болуында маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Мысалы, нуклеотидтер өздерінің қант бөлігін алу үшін формаза реакциясына тәуелді. Нуклеотидтер тіршілік үшін аса маңызды, өйткені олар генетикалық ақпаратты және тіршілік кодтарын құрайды.
Glycolaldehyde is an intermediate in the formose reaction. In the formose reaction, two formaldehyde molecules condense to make glycolaldehyde. Glycolaldehyde then is converted to glyceraldehyde, presumably via initial tautomerization. The presence of this glycolaldehyde in this reaction demonstrates how it might play an important role in the formation of the chemical building blocks of life. Nucleotides, for example, rely on the formose reaction to attain its sugar unit. Nucleotides are essential for life, because they compose the genetic information and coding for life.
Абиогенездегі теориялық рөлі
Ол көбінесе абиогенез теорияларында қолданылады. Зертхана жағдайында, ол аминқышқылдарына айналуы мүмкін, ал қысқа дипептидтер күрделі қанттардың түзілуіне көмектескен болуы мүмкін. Мысалы, L-валил-L-валин гликоалдегидтен тетрозаларды түзету үшін катализатор ретінде қолданылды. Теориялық есептеулер дипептидтік катализделген пентоза синтезінің де мүмкін екенін көрсетті. Бұл процесте D-рибозаның – рибозаның табиғатта кездесетін жалғыз энантиомерінің стереоспецификалық, каталитикалық синтезі жүзеге асты. Бұл органикалық қосылыстың табылуынан бері, жұлдыздық жүйелерде оның пайда болуын түсіндіруге арналған әртүрлі химиялық жолдармен байланысты көптеген теориялар жасалды. Метанол мұзының CO-ны қамтитын ультракүлгін сәулеленуі гликоалдегид және метилформат сияқты органикалық қосылыстарды, гликоалдегидтің көп таралған изомерін шығарды. Өнімдердің мөлшері IRAS 16293-2422-де байқалған мәндермен сәл өзгеше, бірақ бұл температура өзгерісімен түсіндірілуі мүмкін. Этиленгликоль және гликоалдегид үшін температура 30 К-тан жоғары болуы тиіс. Астрохимиялық зерттеу қауымдастығының басым пікірі дән бетіндегі реакция гипотезасын қолдайды. Дегенмен, кейбір ғалымдар реакция ядроның тығыз және суық бөліктерінде жүреді деп санайды. Тығыз ядро бұрын айтылғандай сәулеленуге мүмкіндік бермейді. Бұл өзгеріс гликоалдегидті түзетін реакцияны толығымен өзгертеді.
It is often invoked in theories of abiogenesis. In the laboratory, it can be converted to amino acids and short dipeptides may have facilitated the formation of complex sugars. For example, L valyl L valine was used as a catalyst to form tetroses from glycolaldehyde. Theoretical calculations have additionally shown the feasibility of dipeptide catalyzed synthesis of pentoses. This formation showed stereospecific, catalytic synthesis of D ribose, the only naturally occurring enantiomer of ribose. Since the detection of this organic compound, many theories have been developed related various chemical routes to explain its formation in stellar systems. It was found that UV irradiation of methanol ices containing CO yielded organic compounds such as glycolaldehyde and methyl formate, the more abundant isomer of glycolaldehyde. The abundances of the products slightly disagree with the observed values found in IRAS 16293 2422, but this can be accounted for by temperature changes. Ethylene Glycol and glycolaldehyde require temperatures above 30 K. The general consensus among the astrochemistry research community is in favor of the grain surface reaction hypothesis. However, some scientists believe the reaction occurs within denser and colder parts of the core. The dense core will not allow for irradiation as stated before. This change will completely alter the reaction forming glycolaldehyde.
Ғарыштағы түзілім
Зерттелген әртүрлі жағдайлар, жарық жылдары қашықтықтағы химиялық жүйелерді зерттеудің қаншалықты қиын екенін көрсетеді. Гликолальдегидтің пайда болу шарттары әлі де нақты емес. Қазіргі уақытта, ең тұрақты түзілу реакциялары ғарыш шаңы мен мұзының бетінде жүреді деп есептеледі. Гликолальдегид, Газ және шаң құрамындағы Көше жолы галактикасының орталығына жақын, Жерден 26000 жарық жылы қашықтықтағы жұлдыз пайда болатын аймақта, сондай-ақ Жерден 400 жарық жылы қашықтықтағы протожұлдыздық екі жұлдыз жүйесі, IRAS 16293 2422 маңында табылды. IRAS 16293 2422-ден 60 АЕ қашықтықтағы гликолальдегидтің құлау спектрін бақылау, планеталар пайда болуына дейін жұлдыздық жүйелерде күрделі органикалық молекулалардың қалыптасуы мүмкін екенін, ал олардың қалыптасуының алғашқы кезеңдерінде жас планеталарға жететінін көрсетеді. 2015 жылдың 23 қазанында Париж обсерваториясының ғалымдары Лавджой кометасында гликолальдегид пен этил спирті табылды деп хабарлады, бұл кометада осы заттардың алғаш рет анықталғаны болды.
The different conditions studied indicate how problematic it could be to study chemical systems that are light years away. The conditions for the formation of glycolaldehyde are still unclear. At this time, the most consistent formation reactions seems to be on the surface of ice in cosmic dust. Glycolaldehyde has been identified in gas and dust near the center of the Milky Way galaxy, in a star forming region 26000 light years from Earth, and around a protostellar binary star, IRAS 16293 2422, 400 light years from Earth. Observation of in falling glycolaldehyde spectra 60 AU from IRAS 16293 2422 suggests that complex organic molecules may form in stellar systems prior to the formation of planets, eventually arriving on young planets early in their formation. On October 23, 2015, researchers at the Paris Observatory announced the discovery of glycolaldehyde and ethyl alcohol on Comet Lovejoy, the first such identification of these substances in a comet.