5-methoxy-3-(methoxyacetyl)levulinic acid | 1266113-13-6

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 酮酸及其衍生物
• 英文名称: 5-methoxy-3-(methoxyacetyl)levulinic acid
• 英文别名: 5-Methoxy-3-(2-methoxyacetyl)-4-oxopentanoic acid
• CAS: 1266113-13-6
• 化学式: C₉H₁₄O₆
• 分子量: 218.207
• InChiKey: MTRWGMZBZNPGPN-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 沸点：
  407.5±35.0 °C(Predicted)
• 密度：
  1.218±0.06 g/cm3(Predicted)

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.9
• 重原子数：
  15
• 可旋转键数：
  8
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.67
• 拓扑面积：
  89.9
• 氢给体数：
  1
• 氢受体数：
  6

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  1-氨基戊烷-2-酮 、 5-methoxy-3-(methoxyacetyl)levulinic acid 在 盐酸 、 碘 作用下， 以 aq. phosphate buffer 、 水 为溶剂， 反应 24.0h， 以1.5%的产率得到
  参考文献：
  名称：

  Expanded combinatorial formation of porphyrin macrocycles in aqueous solution containing vesicles. A prebiotic model

  摘要：

  组合过程在生命起源中的作用相对来说仍未得到探索。在之前报道的四吡咯大环可能的前生物起源化学模型中，两个二元酸（取代基=甲基、乙酸）和两个氨基酮（取代基=乙基、丙酸）的串联组合反应产生了多达 538 个卟啉（在相应的卟啉原氧化后）。反应以 1 ：每个反应物池中疏水和亲水取代基的比例为 1 : 1，生成的卟啉以 ∼1 ：1 的比例在水溶液和磷脂酰胆碱囊膜之间分配。在这里，改变[2 × 2]反应中疏水和亲水取代基的比例会相应地改变所得卟啉的极性曲线（产率为 3.5-9.0%）。在有脂质囊泡存在的情况下，四种二元胺和四种氨基酮（带有亲水性或疏水性取代基）发生反应，然后进行光氧化，得到卟啉，产率为 8.7%。生成的卟啉以 1 ：磷脂酰胆碱囊泡和水溶液之间的分配比例为 1:1，这与之前在[2 × 2]反应中观察到的情况相同。从荧光量子产率（Φf ∼ 0.1）可以看出，水溶液部分和囊泡部分都具有光化学活性。虚拟库生成软件（PorphyrinViLiGe）显示，[4 × 4]反应可生成多达 131 464 种卟啉。理化性质（分配、光活性）对组合扩展的相对不敏感性可能是生物前功能性的一个宝贵但未被重视的属性。

  DOI：

  10.1039/c3nj41041b
• 作为产物：
  描述：

  在 10 wt% Pd(OH)2 on carbon 、 氢气 、 potassium carbonate 作用下， 以 四氢呋喃 、 甲醇 、 水 、 丙酮 为溶剂， 反应 80.5h， 生成 5-methoxy-3-(methoxyacetyl)levulinic acid
  参考文献：
  名称：

  吡咯的各种无环前体的合成，用于研究四吡咯大环的益生元途径†

  摘要：

  在益生元条件下四吡咯大环起源的化学模型需要无环二羰基化合物和α-氨基酮缩合形成吡咯，然后再进行自缩合。化学模型范围的开发和探索（包括组合反应，对结构缺陷底物的影响以及在水性或有机介质中的反应的研究）都依赖于通过传统化学合成方法制备的各种起始原料的可用性。这里描述了现有的益生元模型研究中使用的所有无环二羰基化合物和α-氨基酮的合成。有五组无环二羰基化合物，包括（i）带有多种4-取代基的β-酮酸酯，（ii）带有选定的5-取代基的乙酰丙酸衍生物（即δ-氨基乙酰丙酸的类似物（ALA），（iii）内消旋取代的β-酮酸酯，（iv）内消旋取代的β-二酮，包含一个4-取代基，和（v）杂化分子，同时包含β-酮酰基单元和乙酰丙酸骨架（或其同系物）。还已经制备了多种α-氨基酮（ALA的同系物）。总共描述了53种化合物的合成，其中包括28种新化合物以及25种已知化合物，这些化合物已通过替代途径更充分地表征或制备。

  DOI：

  10.1039/c6nj02048h

文献信息

• Catalytic diversification upon metal scavenging in a prebiotic model for formation of tetrapyrrole macrocycles
  作者：Ana R. M. Soares、Dana R. Anderson、Vanampally Chandrashaker、Jonathan S. Lindsey

  DOI：10.1039/c3nj00498h

  日期：——

  A prebiotic model for the formation of tetrapyrrole macrocycles was examined in aqueous solution containing representative Earth-available metals [Mg(II), Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) and Pd(II)]. First, a hydrophilic porphyrin (uroporphyrin I) was found to undergo metalation with all metals examined except Mg(II). Second, a competition experiment among the eight metals with uroporphyrin in limiting quantity afforded preferential metalation with Mn(II), Co(II), Cu(II) and Ni(II). A multicomponent analysis method enabled absorption spectrophotometric detection of 8 distinct uroporphyrins (7 metallo-, 1 free base) in a single mixture. Third, a dione–aminoketone reaction was performed in aqueous solution containing the metals followed by photooxidation in the presence of a quinone. The reaction proceeds through multiple stages: (1) dione–aminoketone condensation to give a pyrrole equipped for self-condensation, (2) tetramerization of the pyrrole and cyclization to give uroporphyrinogens, (3) 6e−/6H+ dehydrogenation (e.g., photooxidation) to give the uroporphyrins, and (4) metalation of the uroporphyrins. The presence versus absence of metals resulted in lower yields, yet Mn(II), Fe(II), Co(II), Cu(II) and Zn(II) each individually gave the corresponding metallouroporphyrin [with trivalent metals observed in three cases: Mn(III), Fe(III), and Co(III)]. Analogous reaction in the presence of all eight metals together gave the free base, Mn(III), and Zn(II) chelates whereas other metal chelates could not be reliably detected by absorption spectroscopy or mass spectrometry. Such metalloporphyrins greatly broaden the accessible redox levels, catalytic avenues, and photochemical features versus those of the free base porphyrins. Taken together, scavenging of metals is expected to increase the functional diversity of tetrapyrroles on early Earth.

  在含有代表性地球有效金属 [Mg(II)、Mn(II)、Fe(II)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II) 的水溶液中检查了四吡咯大环形成的生命前模型、Zn(II) 和 Pd(II)]。首先，发现亲水性卟啉（尿卟啉 I）与除 Mg(II) 之外的所有检查金属发生金属化。其次，八种金属与限量的尿卟啉的竞争实验提供了与Mn(II)、Co(II)、Cu(II)和Ni(II)的优先金属化。多组分分析方法能够利用吸收分光光度法检测单一混合物中的 8 种不同的尿卟啉（7 种金属，1 种游离碱）。第三，在含有金属的水溶液中进行二酮-氨基酮反应，然后在醌存在下进行光氧化。该反应经过多个阶段进行：(1) 二酮-氨基酮缩合得到可自缩合的吡咯，(2) 吡咯四聚并环化得到尿卟啉原，(3) 6e−/6H+ 脱氢（例如光氧化）得到尿卟啉，以及(4)尿卟啉的金属化。金属的存在与不存在导致产率较低，但 Mn(II)、Fe(II)、Co(II)、Cu(II) 和 Zn(II) 各自单独产生相应的金属卟啉[在三种情况下观察到三价金属] ：Mn(III)、Fe(III) 和Co(III)]。在所有八种金属一起存在的情况下进行类似反应，得到游离碱、Mn(III) 和 Zn(II) 螯合物，而其他金属螯合物无法通过吸收光谱或质谱法可靠地检测到。与游离碱卟啉相比，此类金属卟啉极大地拓宽了可达到的氧化还原水平、催化途径和光化学特征。总而言之，金属的清除预计将增加早期地球上四吡咯的功能多样性。
• Abiotic formation of uroporphyrinogen and coproporphyrinogen from acyclic reactants
  作者：Jonathan S. Lindsey、Vanampally Chandrashaker、Masahiko Taniguchi、Marcin Ptaszek

  DOI：10.1039/c0nj00716a

  日期：——

  Tetrapyrrole macrocycles (e.g., porphyrins) have long been proposed as key ingredients in the emergence of life, yet plausible routes for forming their essential pyrrole precursor have previously not been identified. Here, the anaerobic reaction of δ-aminolevulinic acid (ALA, 5–240 mM) with 5-methoxy-3-(methoxyacetyl)levulinic acid (1-AcOH, 5–240 mM) in water (pH 5–7) at 25–85 °C for a few hours to a few days affords uroporphyrinogen, which upon chemical oxidation gives uroporphyrin in overall yield of up to 10%. The key intermediate is the α-methoxymethyl-substituted analogue of the pyrrole porphobilinogen (PBG). Reaction of ALA and the decarboxy analogue of 1-AcOH (1-Me) gave coproporphyrinogen (without its biosynthetic precursor uroporphyrinogen as an intermediate); oxidation gave the corresponding coproporphyrin in yields comparable to those for uroporphyrin. In each case a mixture of porphyrin isomers was obtained, consistent with reversible oligopyrromethane formation. The route investigated here differs from the universal extant biosynthetic pathway to tetrapyrrole macrocycles, where uroporphyrinogen (isomer III) – nature's last common precursor to corrins, heme, and chlorophylls – is derived from eight molecules of ALA (via four molecules of PBG). The demonstration of the spontaneous self-organization of eight acyclic molecules to form the porphyrinogen under simple conditions may open the door to the development of a chemical model for the prebiogenesis of tetrapyrrole macrocycles.

  长期以来，四吡咯大环（如卟啉）一直被认为是生命出现的关键因素，但形成其重要吡咯前体的合理途径以前尚未发现。在这里，δ-氨基乙酰丙酸（ALA，5-240 mM）与 5-甲氧基-3-（甲氧基乙酰基）乙酰丙酸（1-AcOH，5-240 mM）在 25-85 °C 的水中（pH 5-7）经过几小时到几天的厌氧反应生成卟啉原。关键的中间体是吡咯卟啉原（PBG）的α-甲氧基甲基取代类似物。ALA 与 1-AcOH 的癸羧类似物（1-Me）反应产生共卟啉原（没有其生物合成前体尿卟啉原作为中间体）；氧化产生相应的共卟啉，其产量与尿卟啉相当。在每种情况下都能得到卟啉异构体的混合物，这与低聚吡咯烷的可逆形成是一致的。这里研究的途径不同于四吡咯大环的普遍现存生物合成途径，在这种途径中，尿卟啉原（异构体 III）--自然界中卟啉、血红素和叶绿素的最后一种常见前体--来自八分子 ALA（通过四分子 PBG）。证明八个无环分子在简单条件下自发自组织形成卟啉原，可能为开发四吡咯大环的前生物生成化学模型打开了大门。
• Complexity in structure-directed prebiotic chemistry. Unexpected compositional richness from competing reactants in tetrapyrrole formation
  作者：Richard M. Deans、Masahiko Taniguchi、Vanampally Chandrashaker、Marcin Ptaszek、Dana R. Chambers、Ana R. M. Soares、Jonathan S. Lindsey

  DOI：10.1039/c6nj00543h

  日期：——

  Acyclic reactants afford “partially defective” pyrroles that interfere with chain growth of “normal” pyrroles on the path to tetrapyrrole macrocycles.

  非环反应物会产生“部分缺陷”的吡咯，这些吡咯会干扰“正常”吡咯在通向四吡咯大环的过程中的链生长。