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焦磷酸盐(英语:Pyrophosphate)是焦磷酸的盐。焦磷酸盐又称二磷酸盐或双磷酸盐(英语:Diphosphate)。在食品添加剂中,焦磷酸盐的代号是E450。除了正盐以外,也有一些焦磷酸的酸式盐存在,比如Na2H2P2O7。
焦磷酸盐 | |
---|---|
别名 | 二磷酸盐 |
识别 | |
CAS号 | 14000-31-8 |
PubChem | 644102 |
ChemSpider | 559142 |
SMILES |
|
InChI |
|
InChIKey | XPPKVPWEQAFLFU-XBHQNQODAI |
ChEBI | 18361 |
DrugBank | DB04160 |
性质 | |
化学式 | P2O74- |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
在多磷酸盐系列中,焦磷酸盐是第一个被发现的。
焦磷酸四乙酯的合成是由菲利普·克莱蒙在1854年法国科学院的一次会议中首次报告的,它是最早被合成的含有磷的乙酰胆碱酯酶抑制剂[1]。
焦磷酸盐中都含有P2O74-离子,而各种盐中P-O-P键的键角也各不相同,分布在120°至180°之间。P-O-P键的键长也比离子末端的P-O键要长。下面列出部分数据:
通常情况下,焦磷酸盐在磷的含氧酸形成的盐中有着最大的溶解度[3];另外,它还是一种良好的络合剂(比如与钙离子或许多过渡金属离子配位):
焦磷酸盐最初是通过加热磷酸盐得到的(英文中的词头pyro来自于希腊语中的“火”)。将磷酸一氢盐加热至603-613K开始聚合,至773K[2]:323可以制得焦磷酸盐:
但此反应不能在玻璃容器中进行,因为焦磷酸钠能够腐蚀二氧化硅[2]:323。
焦磷酸盐在工业上常被用作食品添加剂。实验表明焦磷酸盐能够对肉类食物的肌肉蛋白起到保水作用,其原理是焦磷酸盐增大了蛋白质的离子强度,使得其离子排斥作用增强,蛋白之间空间增加。[5]焦磷酸盐还能明显地改善猪肉丸的破裂特性、硬度等特点,并减小其蒸煮损失[6]。焦磷酸二氢二钠可以用作食品改良剂[7]。
焦磷酸盐在生物化学中有非常重要的地位。细胞中的ATP水解为AMP时生成了P2O74-离子(简写为PPi):
例如,当聚合酶正在把核苷酸聚合成DNA或是RNA链时,就会生成焦磷酸根离子(PPi)。焦磷酸解是指DNA聚合反应的逆反应,即焦磷酸根与dNMP反应,把寡核苷酸转化为对应的三磷酸(从DNA中释放dNTP,从RNA中释放NTP)。
P2O74-离子在水溶液中不稳定,会水解为磷酸一氢根:
或简记为:
没有酶催化时,除非在高浓度酸性介质中,否则含有多磷酸结构的物质,例如焦磷酸、三磷酸、ADP和ATP的水解一般进行得非常缓慢[8]。
将ATP水解为没有生物活性的AMP和PPi的反应是不可逆的,这个反应体现了这类生物化学水解的不可逆性。
在关节液、血浆以及尿液中有许多PPi来防止钙化,且在细胞外液(ECF)中能够抑制羟基磷灰石的形成[9]。细胞会引导其内部的PPi进入细胞外液[10]。
ANKH是一个无酶催化的生物质膜,能够保持细胞外PPi的浓度[10]。这项功能若有缺陷,会导致PPi的细胞外浓度过低以及细胞内浓度过高[9]。核苷酸内焦磷酸酶/磷酸二酯酶1抗体(ENPP1)也能提高细胞外PPi浓度[10]。
从高能磷酸盐的角度来看,ATP水解成为AMP和PPi需要断裂两根高能磷酸键,同理将AMP重组为ATP需要两个磷酸化反应:
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