Hızlı Arama
2-metilidenebutandioik asit, esas olarak Aspergillus terreus gibi mikroorganizmalar kullanılarak fermantasyon yoluyla üretilen çok yönlü bir organik bileşiktir ve ticari olarak polimerlerin, reçinelerin ve kaplamaların üretiminde kullanılır.
Tarihsel olarak sitrik asidin damıtılmasından türetilen 2-metilidenebutandioik asit, artık esas olarak kimyasal senteze kıyasla daha sürdürülebilir ve çevre dostu olan fermantasyon işlemleriyle sentezlenmektedir.
2-metilidenebutandioik asidin benzersiz doymamış yapısı, çeşitli polimerlere ve malzemelere dahil edilmesini sağlar, bu da onu plastikler, boyalar ve yapıştırıcılar gibi endüstrilerdeki petrol bazlı kimyasalların değerli bir ikamesi haline getirir.
CAS Numarası: 97-65-4
AT Numarası: 202-599-6
IUPAC Adı: 2-Metilidenebutandioik asit
Kimyasal Formül: C5H6O4
Diğer isimler:Etilsüksinik asit, EINECS 211-259-6, DTXSID70979815, Referans:471909, DTXCID50835268, 211-259-6, 2-etilsüksinik asit, 636-48-6, Etil süksinik asit, MFCD02258655, Athylbernsteinsaure, monoetilsüksinik asit, alfa-etilsüksinik asit, SCHEMBL61510, SCHEMBL293785, SCHEMBL6629922, CHEBI:195363, AAA63648, AKOS000282821, AKOS016052746, SY518487, NS00042481 EN300-211722 H38004 Z1205493643
2-metilidenebutandioik asit, C5H6O4 kimyasal formülüne sahip doğal olarak oluşan organik bir bileşiktir.
2-metilidenebutandioik asit bir dikarboksilik asittir, yani moleküler yapısında iki karboksilik asit fonksiyonel grubuna (-COOH) sahiptir.
2-metilidenebutandioik asit, bir dikarboksilik asit ve bir olefinik bileşiktir.
alevli mantarın fermantasyonunun 2-metilidenebutandioik Asidispergillus nijer.
2-metilidenebutandioik asit ticari olarak yapıştırıcı ve boya üretiminde kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit, organik bir bileşiktir.
2-metilidenebutandioik asit, suda, etanolde ve asetonda çözünen beyaz bir katıdır.
Tarihsel olarak, 2-metilidenebutandioik asit, sitrik asidin damıtılmasıyla elde edildi, ancak şu anda fermantasyon yoluyla üretiliyor.
2-metilidenebutandioik asit, sitrik asidin başka bir türevi olan akonitik asidin bir anagramı olarak tasarlandı.
2-metilidenebutandioik asit, yapısında bir karbon-karbon çift bağı (C=C) içeren doymamış yapısı ile dikkat çekicidir.
2-metilidenebutandioik asit, Aspergillus terreus bakterisi gibi bazı mikroorganizmalar tarafından karbon kaynağı olarak karbonhidratların kullanıldığı bir fermantasyon işlemi yoluyla üretilir.
2-metilidenebutandioik asit kimyasal olarak da sentezlenebilir.
2-metilidenebutandioik asit, plastiklerin, sentetik reçinelerin üretimi de dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel uygulamalarda ve diğer çeşitli bileşiklerin sentezinde kimyasal bir ara ürün olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit, metil hidrojenlerden birinin bir karboksilik asit grubu ile ikame edildiği metakrilik asit olan bir dikarboksilik asittir.
2-metilidenebutandioik asit, bir mantar metaboliti ve bir insan metaboliti olarak rol oynar.
2-metilidenebutandioik asit, bir süksinik asitten türemiştir.
2-metilidenebutandioik asit, bir itakonatın(2 -) eşlenik asididir.
itakonat olarak da bilinen 2-metilidenebutandioik asit, dallı yağ asitleri olarak bilinen organik bileşikler sınıfına aittir.
Bunlar dallı bir zincir içeren yağ asitleridir.
2-metilidenebutandioik asit, suda pratik olarak çözünmeyen ve nispeten nötr olan çok hidrofobik bir moleküldür.
1960'lardan beri, 2-metilidenebutandioik asit, Aspergillus ıtaconicus veya Aspergillus terreus gibi mantarlar kullanılarak glikoz veya pekmez gibi karbonhidratların fermantasyonu ile endüstriyel olarak üretilir.
A. terreus için itakonat yolu çoğunlukla aydınlatılmıştır.
İtakonat için genel olarak kabul edilen yol, glikoliz, trikarboksilik asit döngüsü ve cis-akonitatın cis-akonitat-dekarboksilaz yoluyla itakonata dekarboksilasyonudur.
Müstehcen mantar Ustilago maydis alternatif bir yol kullanır.
Cis-akonitat, akonitat-Δ-izomeraz (Adı1) yoluyla termodinamik olarak tercih edilen trans-akonitata dönüştürülür.
Trans-Akonitat ayrıca trans-akonitat-dekarboksilaz (Tad1) ile itakonata dekarboksile edilir.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca makrofaj soyunun hücrelerinde de üretilir.
2-metilidenebutandioik asidin, itakonatın, in vitro izositrat liyaz enziminin kovalent bir inhibitörü olduğu gösterilmiştir.
Bu nedenle itakonat, izositrat liyaz eksprese eden bakterilere (Salmonella enterica e Mycobacterium tuberculosis gibi) karşı antibakteriyel aktivitelere sahip olabilir.
2-metilidenebutandioik asit, sitrik asidin kuru damıtılmasının, 2-metilidenebutandioik aside hidrolize uğrayan itakonik anhidrit sağladığı laboratuvarda da sentezlenir.
2-metilidenebutandioik asit (2-metilidenebutandioik asit, C5H6O4), suda, etanolde ve asetonda çözünen beyaz renksiz kristalimsi, higroskopik bir tozdur.
2-metilidenebutandioik asit, benzersiz kimyasal özelliklerini, iki karboksilik asit grubundan birinin metilen grubuyla konjugasyonundan alan doymamış bir diprotik asittir.
2-metilidenebutandioik asit, 1837'de Baup tarafından sitrik asidin pirolitik damıtılmasının bir ürünü olarak keşfedildi.
İtakonik adı, bir akonitik anagramı olarak tasarlandı.
2-metilidenebutandioik asit, bazı şekerlerin fermantasyonunda oluşur.
1929'da Kinoshita, asidin ilk olarak Aspergillus ıtaconicus'un metabolik bir ürünü olduğunu gösterdi.
Başka bir doğal kaynaktan (Artemisia argyi) 2-metilidenebutandioik asit türevi izole edildi.
Glikozdan 2-metilidenebutandioik asidin biyosentetik yolu, CO2 fiksasyonu ve TCA döngüsü yoluyla glikolitik yol ve oksaloasetatın anaplerotik oluşumu yoluyla meydana gelen sitrik aside benzer.
2-metilidenebutandioik asit, cis-akonitik asitten sitozolik enzim akonitat dekarboksilaz tarafından oluşturulur.
Piruvattan sitramalik asit, sitrakonik asit ve itartarik asit yoluyla başka bir biyosentetik yol da 2-metilidenebutandioik asit ile sonuçlanır.
2-metilidenebutandioik asit, endüstride plastiklerde, yapıştırıcılarda ve kaplamalarda kullanılan polimerlerin öncüsü olarak kullanılan bir dikarboksilik asittir.
2-metilidenebutandioik asit türevli polimerlerin yeni kullanımları aktif olarak araştırılmaktadır.
2001 yılı için 2-metilidenebutandioik asit üretimi 15 000 ton olarak belirtilmiştir.
Endüstri, petrol türevi kimyasalların ikamelerini ararken, bu kimyasala yeni bir ilgi var.
Üretilen hemen hemen tüm 2-metilidenebutandioik asit, spesifik A. terreus suşları tarafından fermantasyonla üretilir.
2-metilidenebutandioik asit üretimi, Krebs döngüsünün bir başka sapkınlığıdır, sitrat normal olarak cis-akonitata dönüştürülür, bu da bilinmeyen nedenlerle bazı organizmalarda hücrede bilinen metabolik rolü olmayan itakonitata dekarboksile edilir.
Farklı Aspergillus suşlarının ve daha genel olarak mantarların metabolik yolları yararlı kimyasalların aşırı üretimine ve salgılanmasına yönlendirebilmesi, bu organizmaların şeker ve etanol üretimi gibi işlem kalıntıları üzerinde büyüyebilmesiyle birleştiğinde, mühendislik yollarının olasılığını açar. ‘yeşil’yoluyla yüksek değerli kimyasallar üretmek, düşük kirletici, atık giderme prosedürleri.
polimerlerin, kimyasalların ve yakıtların öncüsü olan 2-metilidenebutandioik asit, birçok mantar tarafından sentezlenebilir.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca makrofaja özgü bir metabolittir.
2-metilidenebutandioik asit, makrofaj metabolizması ile periton tümörleri arasındaki karışmaya aracılık eder.
2-metilidenebutandioik asit esas olarak plastik ve boya endüstrisinde kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit doymamış bir dikarbonik asittir ve polimerlere kolayca dahil edilebilir ve polimerlerde bir komonomer olarak %1-5 (w/w) konsantrasyonda kullanılabilir.
2-metilidenebutandioik asidin polimerize metil, etil veya vinil esterleri plastikler, yapıştırıcı elastomerler ve kaplamalar olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit içeren stiren bütadien kopolimerleri, mükemmel mukavemet ve esnekliğe sahip kauçuk benzeri reçineler ve iyi elektrik yalıtımına sahip su geçirmez kaplamalar sağlar.
Diğer kullanım alanları sentetik lifler, kafesler, deterjanlar ve temizleyicilerdir.
Öte yandan, kısmen ikame edilmiş 2 - metilidenebutandioik asidin birkaç mono ve diesteri, anti-enflamatuar veya analjezik aktivitelere sahiptir ve 2-metilidenebutandioik asit farmasötik alanlarının kullanımı için özel bir yeni pazar açılmıştır.
Asitleştirici olarak az miktarda 2-metilidenebutandioik asit kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit, çeşitli karbonhidratların mikroorganizmalar tarafından, özellikle de Aspergillus terreus mantarı tarafından fermantasyonu yoluyla üretilebilir.
Bu biyolojik süreç, kimyasal senteze kıyasla daha sürdürülebilir ve çevre dostu bir yöntemdir.
2-metilidenebutandioik asit, oda sıcaklığında beyaz, kristalimsi bir katıdır.
2-metilidenebutandioik asit suda ve organik çözücülerde kolayca çözünür.
2-metilidenebutandioik asitler doymamış çift bağ, onu polimerizasyon dahil olmak üzere çeşitli kimyasal reaksiyonlar için değerli bir bileşik yapar.
2-metilidenebutandioik asit (2-2-metilidenebutandioik asit, 1-propen-2–3-dikarboksilik asit), 1837'de sitrik asidin termal bozunma ürünü olarak keşfedilen doymamış, zayıf bir dikarboksilik asittir (pKa =3.83 ve 5.41).
Metilen grubunun konjuge çift bağının varlığı, hem ekleme hem de yoğuşma yoluyla polimerizasyona izin verir.
İki karboksilik grubun farklı ko-monomerlerle esterleştirilmesi de mümkündür.
Bu çeşitli özellikler, farmasötik, mimari, kağıt, boya ve plastikler, reçineler, boyalar, sentetik lifler, plastikleştiriciler ve deterjanlar gibi tıbbi endüstrilerde çeşitli uygulamalara yol açmıştır.
Son zamanlarda, 2-metilidenebutandioik asit uygulamaları diş, oftalmik ve ilaç dağıtım alanlarına girmiştir.
2-metilidenebutandioik asit polimerleri, milyarlarca dolarlık bir pazara sahip olan petrol bazlı poliakrilik asidin yerini bile alabilir.
Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, ABD Enerji Bakanlığı, 2004 yılında biyo-temelli ekonomi için en umut verici 12 yapı taşı kimyasalından biri olarak 2-metilidenebutandioik asidi atadı.
Mantarların neden ürettiğinin nedenleri hakkında çok az şey biliniyorkonat.
Yukarıda özetlendiği gibi diğer organik asitler gibi, 2-metilidenebutandioik asit de çevrenin asitleştiricisi olarak işlev görebilir ve böylece aside toleranslı A. terreus için diğer mikroorganizmalara göre seçici avantaj sağlayabilir.
Bununla birlikte, 2-metilidenebutandioik asit ayrıca açık inhibitör özelliklere sahiptir: memelilerin makrofajlarında bakteriyel enfeksiyon, bir sisakonitat dekarboksilazı kodlayan bir genin indüklenmesini tetikler ve bu da bağışıklık tepkisinin bir parçası olarak bakteri metabolizmasını inhibe eden etilenesüksinik asit oluşumuna neden olur.
Etki, süksinat dehidrojenaz ve izositrat liyaz, ikincisi, bir konakçı içindeki patojenlerin hayatta kalması için gerekli olan glioksilat döngüsünün kilit bir enzimidir.
Buna karşılık, bu bakterilerin birkaç suşu, itakonatı parçalayabilmek için evrimleşmiştir.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca oksidatif ve ksenobiyotik streslere karşı korunmak ve iltihabı azaltmak için gerekli olan bir transkripsiyon faktörünü indükler.
2-metilidenebutandioik asit üreten mantarlarda benzer bir itakonat işlevinin bulunup bulunmadığı henüz araştırılmamıştır.
2-metilidenebutandioik asidin biyosentetik yolu, sitrik asitinkine benzer, ikinci asit, birincisinin doğrudan bir öncüsüdür.
Tek fark, A. terreus'taki sitrik asidin, cis-akonitat dekarboksilaz tarafından cis-akonitat yoluyla itakonata metabolize edilmesidir.
Bu amaçla, cis-akonitat, oksaloasetat karşılığında spesifik bir antiporter tarafından mitokondriden taşınır.
cis-akonitat dekarboksilasyonu üzerine oluşan 2-metilidenebutandioik asit, sonunda belirli bir hücre zarı taşıyıcısı tarafından miselyumdan salgılanır.
Bu üç enzimi kodlayan genler ve bir transkripsiyon faktörünü kodlayan dördüncüsü, A. terreus genomundaki “2-metilidenebutandioik asit gen kümesini” oluştururken, küme özellikle A. nijer'de yoktur.
Birkaç itakonat üreticisi test edilmiş olsa da, bitki patojeni Basidiomycete Ustilago maydis (mısır lekesi mantarı) e özellikle 2-metilidenebutandioik asidin düşük pH'a kararlı akrabası Ustilago cynodontis, başka bir endüstriyel platform organizması olma şansı makul olan tek kişi gibi görünüyor.
Ustilago, cis-akonitat, akonitat-delta-izomeraz tarafından termodinamik olarak tercih edilen transakonitata dönüştürüldüğü için itakonatı sentezlemek için alternatif bir biyokimyasal yol geliştirmiştir.
Trans-akonitat daha sonra trans-akonitat-dekarboksilaz ile itakonata dekarboksile edilir.
2-metilidenebutandioik asit veya 2-metilidenebutandioik asit, metilen grubuna konjuge edilmiş bir karboksil grubuna sahip beş karbonlu doymamış bir dikarboksilik asittir.
Yıllık tahmine göre, pazarın 2020 yılına kadar 410.000 tonu aşacağı tahmin ediliyor.
2-metilidenebutandioik asit, emiciler, fosfatsız deterjanlar, temizleyiciler ve biyoaktif bileşiklerin üretiminde geniş uygulamalara sahiptir.
2-metilidenebutandioik asit, şu anda polimer endüstrisinde kullanılan akrilik asit veya metil akrilik asitler gibi petrol bazlı kimyasalların değiştirilmesi için bir bileşik olarak aranmaktadır.
2-metilidenebutandioik asidin (IA) polimerize esterleri, yapıştırıcı ve boya/kaplama endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
2-metilidenebutandioik asit, polimer endüstrisinde de kullanılır ve ayrıca 3-metiltetrahidrofuranın sentezinde kullanılır.
Itaconix adlı bir şirket, 2-metilidenebutandioik asidi fermente etmek için hammadde olarak odun biyokütlesinin kullanımı üzerinde çalışıyor.
2-metilidenebutandioik asit, kimya endüstrisinde önemli bir yapı taşıdır.
2-metilidenebutandioik asit beyaz kristal bir tozdur ve toprakta kolayca biyolojik olarak parçalanır.
Bu nedenle, 2-metilidenebutandioik asit, çeşitli son kullanıcı endüstrilerinde akrilik asit, maleik anhidrit veya aseton siyanohidrin gibi petro türevli kimyasallar için optimum bir alternatiftir.
2-metilidenebutandioik aside olan talep, esas olarak çocuk bezlerinde, yetişkinlerde idrar kaçırma ve kadın hijyen ürünlerinde kullanılan süper emici polimerlerin üretiminde yüksektir.
2-metilidenebutandioik asit, ek polimerizasyona etkin bir şekilde katılma kabiliyeti nedeniyle çapraz bağlayıcı bir ajan olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca tohum kaplamasında, kök daldırmada, süs bahçelerinde, gıda ambalajında ve yapay karda büyük uygulama alanı bulur.
Ayrıca borularda, yapay taşlarda, elektrik dolaplarında ve laminasyon reçinelerinde doymamış polyester reçinelere olan talebin artmasının 2-metilidenebutandioik aside olan talebi artırması beklenmektedir.
2-metilidenebutandioik asidin yüksek fiyatı, 2-metilidenebutandioik asit pazarının büyümesini engelleyen ana faktördür.
2-metilidenebutandioik asit, deterjanlarda sodyum tripolifosfatın yerini alma potansiyeline sahiptir.
2-metilidenebutandioik asit, yalnızca batık mantar fermantasyonu ile üretilir.
Aspergillus terreus, 1940'lardan beri sitrik aside benzeyen fermantasyon işleminde kullanılmıştır (bkz. ‘Sitrik asit’), yani 2-metilidenebutandioik asit, kolayca metabolize edilebilen fazla miktarda şeker gerektirir (glikoz şurubu, ham nişasta hidrolizatları ve dekasyona uğramış pekmez-200 g l'ye kadar-1 şeker), sürekli havalandırma, düşük başlangıç pH'ı (3 ile 5 arasında), yeterli azot, yüksek magnezyum sülfat konsantrasyonu (%0,5), biyokütle üretimini sınırlamak için düşük fosfat ve metal iyonlarında (çinko, bakır ve demir) bir sınırlama.
Bununla birlikte, bu mantarın oluşan aside duyarlılığının, A. nijer'den farklı olarak, yüksek miktarlarda asit elde etmek için fermantasyon boyunca ph'ın 2.8–3.1'de tutulmasını gerektirmesi bakımından önemli bir fark vardır.
Şu anda, 2-metilidenebutandioik asidin yayınlanmış üretim verimi, 8-10 gün boyunca 39-42 °C'de bir ekim sırasında yaklaşık 80 g l−1'lik ürün konsantrasyonlarının eşlik ettiği teorinin yaklaşık %85'idir.
2-metilidenebutandioik asidin geri kazanımı, önce mantar biyokütlesinin filtrasyonla ayrılması, ardından buharlaşma, aktif karbon ile muamele ve kristalleşme ve yeniden kristalleşme ile gerçekleştirilir.
2-metilidenebutandioik asit için gerçek pazarlar şu anda sınırlıdır, çünkü mantar fermantasyonu nispeten yüksek bir maliyetle gerçekleştirilir.
Yayınlanmış immobilizasyon teknikleri, diğer üretici organizmalar için tarama programları (maya gibi) ve A. terreus'un (bir terreus suşu NIH 2624'ün açıklamalı genom dizisi halka açık olarak yayınlandı) veya A. nijer'in genetik mühendisliği gibi yeni biyoteknolojik yaklaşımlar, daha yüksek 2-metilidenebutandioik asit üretimine yol açabilir.
Ayrıca, alternatif substratların kullanılması maliyetleri düşürebilir ve böylece bu asidin yeni ve genişletilmiş uygulamaları için pazarı açabilir.
Bu değerli asit, Candida sp gibi çeşitli organizmalar tarafından üretilebilir., Pseudozyma antarktika ve birkaç Aspergillus türü, ancak kullanılan en yaygın iki mikroorganizma, endüstriyel işlemlerde kullanılan Aspergillus terreus ve şu anda olası bir endüstriyel ürün olarak aktif olarak araştırılmakta olan Ustilago maydis'tir.
2-metilidenebutandioik asit, ticari olarak bazı sentetik kauçuklarda (stirenebutadien ve nitrilik) bir komonomer olarak ve diğer polimerlerin formülasyonunda bir plastikleştirici olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asidin üretimi, 20. yüzyılın ilk yarısında geliştirilen, ancak asidin petrokimyasal akrilik asitle düşük rekabetçiliği nedeniyle geliştirilmeyen bir teknolojide geleneksel olarak hammadde olarak şekerler kullanılarak yapılır.
Entegre ve sürdürülebilir süreçlerin gelişmesiyle birlikte, 2-metilidenebutandioik asidin biyolojik üretimine olan ilgi yenilenir.
2-metilidenebutandioik asit, organik bir bileşiktir.
2-metilidenebutandioik asit, suda, etanolde ve asetonda çözünen beyaz bir katıdır.
Tarihsel olarak, 2-metilidenebutandioik asit, sitrik asidin damıtılmasıyla elde edildi, ancak şu anda fermantasyon yoluyla üretiliyor.
2-metilidenebutandioik asit adı, sitrik asidin başka bir türevi olan akonitik asidin bir anagramı olarak tasarlandı.
yenilenebilir bir organik asit olarak 2-metilidenebutandioik asit, akrilik asit gibi ham petrol bazlı ürünlerin yerini alma potansiyeli nedeniyle kimya endüstrisi için artan bir ilgi görmektedir.
Şimdiye kadar mikroorganizma bazlı prosesler, klasik suş ıslahı ve fermantasyon stratejilerinin ve koşullarının optimizasyonları ile iyileştirildi.
Özellikle oksijen temini, ortam bileşimleri ve farklı biyoreaktör sistemlerini içeren biyoteknolojik süreç hakkındaki bilgiler önemli ölçüde genişletildi.
Ortam bileşimi ile ilgili olarak, 2-metilidenebutandioik asidin, bakır iyonlarının, genetiği değiştirilmiş bir A. nijer suşunda 2-metilidenebutandioik asit üretimini olumlu yönde etkilediği bulunmuştur.
Bununla birlikte, 2-metilidenebutandioik asit, hangi biyokimyasal reaksiyonların böyle bir etkiden sorumlu olduğu veya dahil olduğu anlaşılmamıştır.
Yukarıda belirtildiği gibi, 2-metilidenebutandioik asidin üretim konakçılarındaki biyokimyasal reaksiyonları ve etkileri tam olarak açıklanmamıştır.
2-metilidenebutandioik asidin katabolizasyon yolu, bozulmuş bir bozunma yoluna sahip bir üretim konağını tasarlamak için daha fazla araştırma gerektirir.
2-metilidenebutandioik asidin diğer metabolik yollar üzerindeki etkisi de ilgi çekicidir çünkü fizyolojik rolünün anlaşılması istenmeyen yan etkileri (toksisite, sağlık riski, yol inhibisyonu) önleyebilir ve kullanım güvenliğini artırabilir.
Ayrıca, 2-metilidenebutandioik asit tıbbi araştırmalar için ilginç bir hedef olabilir çünkü memeli hücrelerinde metastatik bir tümör hücre hattında tespit edilmiştir.
2-metilidenebutandioik asidin bir enzim inhibitörü olarak rolü hakkında daha fazla bilgi, fosfofruktokinaz durumunda olduğu gibi daha az dirençli enzim çeşitlerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Daha ileri mühendislik için bir başka hedef, kararsız bir protein olarak tanımlanan CadA enzimidir.
2-metilidenebutandioik asidin in vivo stabilitesini uzatmak, mevcut üretim konakçılarının verimliliğini artırmaya yardımcı olabilir.
Ayrıca A. terreus'taki 2-metilidenebutandioik asit yolunun genetik düzenlemesi derin bir analiz gerektirir.
2-metilidenebutandioik asit sentezinin moleküler prensipleri üzerine yapılan araştırmalar, cis-akonitik asit dekarboksilazın A. terreus'taki biyosentezindeki özel adım olduğunu ortaya koydu.
Bu enzimatik adımın genetik mühendisliği, A. nijer gibi diğer mikrobiyal konakları da 2-metilidenebutandioik asit üreticilerine dönüştürür.
2-metilidenebutandioik asit, biyokimyasal bir yapı taşı olarak yüksek potansiyele sahip doymamış bir dikarbonik asittir, çünkü 2-metilidenebutandioik asit, reçineler, plastikler, boyalar ve sentetik lifler dahil olmak üzere çok sayıda ürünün üretimi için bir monomer olarak kullanılabilir.
A. ıtaconicus ve A. terreus gibi bazı Aspergillus türleri bu organik asidi sentezleme yeteneğini gösterir ve A. terreus ortama önemli miktarlarda salgılayabilir (>80 g/L).
Bununla birlikte, sitrik asit üretim prosesi (titreler >200 g/L) ile karşılaştırıldığında, elde edilen titreler hala düşüktür ve optimum verimlilik için saflaştırılmış substratlar gerektiğinden genel işlem pahalıdır.
İtakonat, A. terreus'ta cadA geni tarafından kodlanan bir cis-akonitat dekarboksilazın (CadA) enzimatik aktivitesi ile oluşur.
cadA geninin sitrik asit üreten mantara klonlanması A. nijer, farklı bir konakçı organizmada da 2-metilidenebutandioik asit üretmenin mümkün olduğunu gösterdi.
Bu derleme, 2-metilidenebutandioik asidin biyoteknolojik üretimine yol açan moleküler süreçlerin anlaşılmasındaki mevcut durumu ve son gelişmeleri açıklayacaktır.
2-metilidenebutandioik asit, polimer sentezi için bir öncü olarak iyi bilinir ve on yıllardır endüstriyel işlemlerde yer alır.
Son zamanlarda şaşırtıcı bir keşifte, 2-metilidenebutandioik asidin memeli bağışıklık hücrelerinde immün destekleyici bir metabolit olarak rol oynadığı ve sitrik asit döngüsü ara maddesi cis-akonitik asitten antimikrobiyal bir bileşik olarak sentezlendiği bulundu.
İmmün yanıt veren gen 1 proteini (IRG1), mekanik bir işlevi olmayan immün yanıtla ilişkilendirilmiş olsa da, bu proteinin enzimatik bir işlevi yoluyla 2-metilidenebutandioik asit üretimi ile kritik bağlantı ancak yakın zamanda ortaya çıktı.
Isıtıldığında, itakonik anhidrit, sitrakonik aside (2-metilmaleik asit) hidrolize edilebilen sitrakonik asit anhidride izomerleşir.
Raney nikel üzerinde 2-metilidenebutandioik asidin kısmi hidrojenasyonu, 2-metilsüksinik asit sağlar.
2-metilidenebutandioik asit, esas olarak akrilonitril bütadien stiren ve akrilat latekslerinin üretiminde kağıt ve mimari uygulamalarla birlikte bir ko-monomer olarak kullanılır
2-metilidenebutandioik asit veya metilen süksinik asit, polimer endüstrisinde, atık su arıtımında ve iyon değişim kromatografisi sektöründe uygulama bulan yüksek değerli bir platform kimyasaldır.
2-metilidenebutandioik asit, benzine kıyasla üstün emisyon ve yanma özelliklerine sahip 3-metiltetrahidrofurana dönüştürülebilir.
2-metilidenebutandioik asidin endüstriyel üretimi, tek karbon kaynağı olarak glikoz kullanılarak A. terreus ile gerçekleştirilir.
lignoselülozik biyokütle kullanılarak metabolik olarak tasarlanmış Neurospora crassa ile 2-metilidenebutandioik asit üretimi Zhao ve arkadaşları tarafından değerlendirildi.
Cis-akonitik asit dekarboksilaz geni, 2-metilidenebutandioik asidi sentezlemek için N. crassa'da heterolog olarak eksprese edildi.
Tasarlanan suş, doğrudan lignoselülozik biyokütleden 2-metilidenebutandioik asit (20.41 mg/L) üretebiliyordu.
Aspergillus suşları kullanılarak biyokütle hidrolizatından 2-metilidenebutandioik asit üretimi Jiménez-Quero ve ark.
Asit ve enzimatik hidrolizatlar, 2-metilidenebutandioik asit üretimi açısından değerlendirildi.
A. oryzae tarafından mısır koçanı hidrolizatı ile daldırılmış fermantasyon gerçekleştirildiğinde maksimum 2-metilidenebutandioik asit üretimi (%0.14) gözlendi.
Çalışma, 2-metilidenebutandioik asit üretimi için biyokütlenin SSF olasılığını ortaya koymaktadır.
2-metilidenebutandioik asidin biyosentezi ve altta yatan enzimatik mekanizmalar hakkında çok şey bilinmektedir, ancak belirli bir metabolitin tam bir biyokimyasal resmi için bozunması hakkında da bilgi gereklidir.
Ne yazık ki, 2-metilidenebutandioik asidin bozunma yolu hakkındaki bilgiler azdır.
Memeli hücrelerinde (kobay ve sıçan karaciğeri) 2-metilidenebutandioik asidin, itakonatın itakonil-coa'ya dönüştürüldüğü ve sitramalil-CoA yoluyla piruvat ve asetil-coa'ya daha fazla işlendiği bulundu.
Bu nedenle, 2-metilidenebutandioik asidin, malonatın inhibe edici bir etkiye sahip olduğu ve bir ilavesinin 2-metilidenebutandioik asidin bozulmasını önlediği bulunmuştur.
Bu bozunma yolunun ilk adımı, her yerde bulunan süksinil-CoA sentetaz tarafından katalize edilebilir.
Yolun üçüncü adımı, Klorofleksus aurantiacus ve Pseudomonas putida'dan gelen genlerin klonlandığı bir sitramalil-CoA liyazı tarafından katalize edilir.
Bununla birlikte, şimdiye kadar bir itakonil-CoA hidrataz olan bozunma yolunun ikinci adımını katalize edebilecek hiçbir protein ve gen dizisi tanımlanmamıştır.
A. terreus ve A. nijer'de 2-metilidenebutandioik asit Yolunun Metabolik Mühendisliği A. terreus ile ulaşılan 2-metilidenebutandioik asit seviyeleri şu anda yaklaşık 85 g/L ile sınırlıdır.
Bu zaten önemli miktarda olmasına rağmen2-metilidenebutandioik asit, endüstriyel işlemlerde 200 g/L'nin üzerindeki titrelerin sabit bir şekilde elde edildiği sitrik asit üretimi ile karşılaştırılamaz.
2-metilidenebutandioik asit üretimine aktarıldığında, yaklaşık 240 g/L'lik maksimum teorik titreye ulaşılabilir olmalıdır.
Bu hedefe, mevcut suşların daha fazla üremesi veya hedeflenen genetik mühendisliği ile ulaşılabilir.
A. terreus'ta bir genin, glikolizin anahtar enzimi olan 2-metilidenebutandioik asit üretiminin performansını etkilediği gösterilmiştir.
Bununla birlikte, A. nijer pfkA geninin kesilmiş bir versiyonunun, sitrat ve ATP'NİN azaltılmış inhibisyonu nedeniyle daha yüksek bir sitrik asit verimi sergilediği gösterilmiştir.
Bu kesik pfkA versiyonu, A. terreus'ta eksprese edildiğinde 2-metilidenebutandioik asit birikimi üzerinde de olumlu bir etkiye sahipti.
Başka bir mühendislik yaklaşımı, hücre içi oksijen kaynağı ile ilgilidir.
2-metilidenebutandioik asit üretimi sürekli havalandırma gerektirir ve zaten kısa bir oksijen kesintisi 2-metilidenebutandioik asit verimini düşürür.
Oksijene duyarlılığı azaltmak için Vitreoscilla'dan bir hemoglobin geni A. terreus'ta eksprese edildi.
Gerçekten de, bu genin ekspresyonu, 2-metilidenebutandioik asit üretiminin artmasına yol açar.
Ayrıca, suşlar havalandırma kesildikten sonra daha iyi bir iyileşme sergiledi.
A. terreus'un genetik yapısının, daha yüksek titrelerde organik asit üretimini destekleyecek kadar verimli olmaması olasılığı vardır.
Bu nedenle, bir strateji, 2-metilidenebutandioik asit biyosentez yolunu, yüksek titrelerde organik asit üretimini desteklediği bilinen başka bir konakçı organizmaya genetik olarak mühendisleştirmektir.
Daha önce de belirtildiği gibi, A. nijer böyle bir aday.
Biyosentez yolundaki benzersiz ve önemli adım, cis-akonitik asidin 2-metilidenebutandioik aside doğru dekarboksilasyonudur.
cadA geni A. terreus'ta karakterize edildiğinde, başka bir organizmaya giden yolun genetik mühendisliği mümkün hale geldi.
Li et al. A. nijer suşu AB 1.13'te A. terreus cadA genini ifade etti.
Bu amaçla, cadA geni, güçlü ve kurucu bir ifade sağlayan A. nijer gpdA promotörünün kontrolü altına alındı.
Tek başına cadA genini eksprese eden bir A. nijer suşu, yaklaşık 0.7 g/L 2-metilidenebutandioik asit üretme yeteneğine sahiptir.
Bu seviye, A. terreus'un mevcut üretim suşlarıyla karşılaştırılamaz, ancak daha ileri mühendislik adımları için umut verici bir başlangıç noktasıdır.
Verimi artırmaya yönelik diğer girişimler, yukarıda bahsedilen mitokondriyal taşıyıcı protein gibi genleri cadA geni ile birlikte ifade etmektir.
2-Metilidenebutandioik Asidin Kullanımları:
2-metilidenebutandioik asit, akrilonitril-bütadien-stiren ve akrilat latekslerinin hazırlanmasında kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca poli-2-metilidenebutandioik asit, reçineler biyoyakıt bileşenleri ve iyonomer çimentoları hazırlamak için kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit tekstil, kimya ve ilaç endüstrilerinde uygulama bulur.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca aşınmayı, su geçirmezliği, fiziksel direnci, ölme afinitesini ve daha iyi süreyi artırmak için liflerde ve iyon değişim reçinelerinde katkı maddesi olarak kullanılır.
Ayrıca, 2-metilidenebutandioik asit, akrilik elyafların ve kauçukların, güçlendirilmiş cam elyafın, yapay elmasların ve merceklerin hazırlanmasında kullanılan bir ko-monomer görevi görür.
Buna ek olarak, 2-metilidenebutandioik asit, dokuma olmayan liflerde bir bağlayıcı ve boyutlandırma maddesi görevi görür.
2-metilidenebutandioik asit aşağıdaki ürünlerde kullanılır: polimerler.
2-metilidenebutandioik asit, aşağıdakilerin üretiminde kullanılır: kimyasallar, kauçuk ürünler ve plastik ürünler.
2-metilidenebutandioik asidin çevreye salınması endüstriyel kullanımdan kaynaklanabilir: başka bir maddenin daha ileri üretiminde (ara ürünlerin kullanımı), işleme yardımcısı olarak, termoplastik üretim için ve işleme yardımcısı olarak bir ara adım olarak.
2-metilidenebutandioik asit, çeşitli polimerler ve kopolimerler üretmek için kullanılır.
Polimerize edildiğinde, 2-metilidenebutandioik asit, sentetik reçinelerin ve biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin üretiminde kullanılabilen poli2-metilidenebutandioik asit oluşturur.
2-metilidenebutandioik asit, kopolimerlerin sentezinde bir ko-monomer olarak kullanılır ve elde edilen malzemelerin özelliklerini arttırır.
Örneğin, 2-metilidenebutandioik asit, çocuk bezlerinde ve sıhhi ürünlerde kullanılan süper emici polimerler oluşturmak için akrilik asit ile kopolimerize edilebilir.
Yapışkan özellikleri ve stabil polimer matrisleri oluşturma kabiliyeti nedeniyle, yapıştırıcıların, kaplamaların ve sızdırmazlık maddelerinin formülasyonunda 2-metilidenebutandioik asit kullanılır.
Bu malzemeler inşaat, otomotiv ve ambalaj dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde uygulamalar bulur.
2-metilidenebutandioik asit, su arıtma işlemlerinde şelatlama maddesi olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit, metal iyonlarına bağlanabilir, sudaki yabancı maddelerin giderilmesine, kireç oluşumunun önlenmesine ve endüstriyel ortamlarda su kalitesinin iyileştirilmesine yardımcı olabilir.
2-metilidenebutandioik asit türevleri, biyouyumlulukları ve kontrollü salım özellikleri nedeniyle farmasötiklerde ve ilaç dağıtım sistemlerinde potansiyel kullanım için araştırılmıştır.
2-metilidenebutandioik asit, bazı metallerin cevherlerden veya atık malzemelerden çıkarılmasında kullanılabilir.
2-metilidenebutandioik asidin metal iyonlarını şelatlama yeteneği, değerli metallerin karmaşık karışımlardan ayrılmasına ve geri kazanılmasına yardımcı olur.
2-metilidenebutandioik asit ve tuzları, gıda endüstrisinde öncelikle asitlik düzenleyicileri ve koruyucular olarak gıda katkı maddeleri olarak kullanılır.
Gıda ürünlerinin pH'ını kontrol etmeye ve raf ömrünü uzatmaya yardımcı olurlar.
2-metilidenebutandioik asit, malzeme bilimi, biyoteknoloji ve sürdürülebilir kimya dahil olmak üzere çeşitli alanlardaki potansiyel uygulamaları için bir araştırma konusu olmaya devam etmektedir.
2-metilidenebutandioik asidin yenilenebilir kaynaklardan üretimi ve belirli uygulamalarda petrol bazlı kimyasalların yerini alma potansiyeli, sürdürülebilir kimya ve çevre dostu teknolojilerin hedefleriyle uyumludur.
2-metilidenebutandioik asit, poli2-metilidenebutandioik asit ve çeşitli kopolimerler dahil olmak üzere sentetik polimerlerin üretiminde kullanılır.
Bu polimerler yapıştırıcılarda, kaplamalarda ve süper emici malzemelerde uygulamalar bulur.
2-metilidenebutandioik asit bazlı polimerler, plastik atıkların ve çevresel etkilerin azaltılmasında giderek daha önemli hale gelen biyolojik olarak parçalanabilen plastikler oluşturmak için kullanılabilir.
2-metilidenebutandioik asit şelatlama maddesi olarak kullanılabilir, bu da metal iyonlarına bağlanabileceği anlamına gelir.
Bu özellik, su arıtma ve metal çıkarma gibi çeşitli endüstriyel işlemlerde değerlidir.
2-metilidenebutandioik asit, yapışkan özellikleri ve stabil polimer matrisleri oluşturma kabiliyeti nedeniyle yapıştırıcıların, kaplamaların ve sızdırmazlık maddelerinin formülasyonunda kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit türevleri, farmasötiklerde ve ilaç dağıtım sistemlerinde potansiyel kullanımları açısından incelenmiştir.
2-metilidenebutandioik asit, polimer endüstrisinde öncü olarak kullanılan organik bir asittir.
2-metilidenebutandioik asit, topikal tedavilerin cilde nüfuz etmesini artırabilen bir yüzey aktif maddenin üretiminde kullanılmıştır.
2-metilidenebutandioik asit, kontrollü salınımlı hidrojel antibiyotiklerin oluşturulmasında da kullanılmıştır.
2-metilidenebutandioik asit, genellikle kendi kütlelerine göre büyük miktarlarda sıvıyı emme ve tutma yeteneğine sahip süper emici polimerlerin (SAP) üretiminde kullanılır.
Sap'ler genellikle çocuk bezi, yetişkin idrar kaçırma ürünleri ve kadın hijyen ürünleri gibi ürünlerde bulunur.
2-metilidenebutandioik asit bazlı polimerler, tekstil endüstrisinde, kumaşların kırışıklık direncini ve kırışık geri kazanımını iyileştirmek için bir son işlem maddesi de dahil olmak üzere çeşitli amaçlar için kullanılabilir.
deterjan yapıcılar olarak sodyum itakonat gibi 2-metilidenebutandioik asit türevleri kullanılır.
Kalsiyum ve magnezyum iyonlarını sert suda tecrit ederek, sabun pisliği oluşumunu önleyerek ve deterjanların genel etkinliğini artırarak deterjanların temizleme verimliliğini artırmaya yardımcı olurlar.
2-metilidenebutandioik asit ve türevleri, petrol ve gaz endüstrisinde sondaj sıvılarında ve çimentolama formülasyonlarında katkı maddesi olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asit, biyo bazlı kimyasalların ve yakıtların üretimi için bir platform kimyasalı olarak potansiyeli nedeniyle biyoteknolojide dikkat çekmiştir.
2-metilidenebutandioik asit, çeşitli uygulamalar için 2-metilidenebutandioik asidin mikrobiyal üretimini arttırmak için metabolik mühendislik bağlamında da incelenmiştir.
2-metilidenebutandioik asit, çeşitli bilimsel deneylerde ve kimyasal işlemlerde reaktif ve araştırma kimyasalı olarak kullanılır.
2-metilidenebutandioik asitler çok yönlü kimyasal yapı, onu organik sentezde ve diğer bileşiklerin hazırlanması için bir başlangıç malzemesi olarak faydalı kılar.
2-metilidenebutandioik asit ve türevleri, soğutma, yağlama ve korozyon korumasını iyileştirmek için işleme ve metal kesme işlemlerinde kullanılan metal işleme sıvılarında kullanılabilir.
2-metilidenebutandioik asit bazlı polimerler, kağıt ve kağıt hamuru endüstrisinde kağıt ürünlerinin kalitesini ve mukavemetini artırmaya yardımcı olarak tutma yardımcıları ve kuru mukavemet katkı maddeleri olarak kullanılabilir.
2-metilidenebutandioik asit türevleri bazen şampuan ve saç kremi gibi kişisel bakım ürünlerinde performanslarını ve dokularını geliştirmek için kullanılır.
Boya ve kaplama endüstrisinde, kaplamaların yüzeylere yapışmasını arttırmak da dahil olmak üzere su bazlı formülasyonların performansını artırmak için 2-metilidenebutandioik asit kullanılabilir.
2-Metilidenebutandioik Asit Üretimi:
1960'lardan beri, 2-metilidenebutandioik asit, Aspergillus ıtaconicus veya Aspergillus terreus gibi mantarlar kullanılarak glikoz veya pekmez gibi karbonhidratların fermantasyonu ile endüstriyel olarak üretilir.
A. terreus için 2-metilidenebutandioik asit yolu çoğunlukla aydınlatılmıştır.
2-metilidenebutandioik asit için genel olarak kabul edilen yol, glikoliz, trikarboksilik asit döngüsü ve cis-akonitatın cis-akonitat-dekarboksilaz yoluyla itakonata dekarboksilasyonudur.
Müstehcen mantar Ustilago maydis alternatif bir yol kullanır.
Cis-akonitat, akonitat-Δ-izomeraz (Adı1) yoluyla termodinamik olarak tercih edilen trans-akonitata dönüştürülür.
Trans-Akonitat ayrıca trans-akonitat-dekarboksilaz ile itakonata dekarboksile edilir.
2-metilidenebutandioik asit ayrıca makrofaj soyunun hücrelerinde de üretilir.
2-metilidenebutandioik asidin, itakonatın, in vitro izositrat liyaz enziminin kovalent bir inhibitörü olduğu gösterilmiştir.
Bu nedenle itakonat, izositrat liyaz eksprese eden bakterilere (Salmonella enterica e Mycobacterium tuberculosis gibi) karşı antibakteriyel aktivitelere sahip olabilir.
Bununla birlikte, makrofaj soyundan gelen hücreler, itakonat yapmak için "bedelini ödemek" zorundadır e mitokondriyal substrat düzeyinde fosforilasyon gerçekleştirme yeteneklerini kaybederler.
2-Metilidenebutandioik Asidin Biyolojik Önemi:
Metabolik Yol:
2-metilidenebutandioik asit, hücrelerde enerji üretimi için çok önemli bir metabolik yol olan sitrik asit döngüsünde (Krebs döngüsü) önemli bir ara maddedir.
Sağlık Yararları:
Farmasötik kullanımlarına ek olarak, 2-metilidenebutandioik asit, antioksidan savunmadaki rolü de dahil olmak üzere çeşitli sağlık koşullarındaki potansiyel faydaları açısından incelenmiştir.
2-Metilidenebutandioik Asidin Reaksiyonları:
Isıtıldığında, itakonik anhidrit, sitrakonik aside (2-metilmaleik asit) hidrolize edilebilen sitrakonik asit anhidride izomerleşir.
Sitrik asidin itakonik e akonitik asitler yoluyla sitrakonik aside dönüştürülmesindeki adımlar.
Raney nikel üzerinde 2-metilidenebutandioik asidin kısmi hidrojenasyonu, 2-metilsüksinik asit sağlar.
2-metilidenebutandioik asit, kağıt ve mimari kaplama endüstrisindeki uygulamalarla akrilonitril bütadien stiren ve akrilat latekslerinin üretiminde öncelikle bir ko-monomer olarak kullanılır.
