炭化水素には、さまざまな形やサイズがあります。おそらく、これらの中で最も興味深いのはケージ構造です。ダイヤモンドに似たものもあれば、氷の結晶に似たものもあります。驚くべきことではないが、ダイヤモンドイドとアイセインがその名前をとったのは、この類似性からである.ケージ構造は、これらの炭化水素に、高い熱安定性や微生物の攻撃に対する耐性などの珍しい特性を与えます。これらのケージ構造の一部は現在、ナノテクノロジー産業や生物医学で使用されています。
数年前、プリマス大学の石油および環境地球化学グループと協力して、カナダ アルバータ州のオイルサンド抽出産業に由来するプロセスの影響を受けた水にどのような化合物が存在するかを調査しているときに、ダイヤモンドイド酸が「こぶ」に隠れていることが発見されました。ガスクロマトグラフィーによって未解決の化合物の。油抽出プロセスでは、廃水中のカルボン酸などの極性化合物が濃縮されます。ダイヤモンドイド酸の発見は、飛行時間型質量分析 (GC×GC-TOFMS) と組み合わせた二次元ガスクロマトグラフィーの優れた回転力により可能になりました。ダイヤモンドイド酸の発見は驚くべき発見でした。なぜなら、これらの構造の多くの微生物代謝はこれまで観察されておらず、可能だとさえ考えられていなかったからです.
最小のダイヤモンドイド (アダマンタン、1 つのケージ ユニット、三環式) 酸が溶出した場所と次のグループ (ジアマンタン、2 つのケージ ユニット、五環式) の間のクロマトグラフィー領域を見ると、カルボン酸の別のグループ (メチル エステルとして分析) が明らかになりました。これらの質量スペクトルは、アイスアンに似ており、アイスアン酸と一致していました。基準がなければ、当時この仮説を検証することはできませんでしたが、将来の研究のために種がまかれました.
この仮説を検証する機会は、数年後、西オーストラリア州の有機・同位体地球化学センターが実施した調査中にもたらされました。 Gemma Spaak、当時博士号学生は、それらの起源とそれらの間の関係をよりよく理解するために、オーストラリアのオイルとコンデンセートの大規模なスイートを分析しました.これらの多くはダイヤモンドイド炭化水素に富んでおり、Gemma は既知の化合物を特定して定量化しました。もしアイスアン酸がオイルサンドの廃水中にあったとすれば、それらはアイスアン炭化水素の代謝分解産物であったにちがいない.
したがって、この時点で、簡単なテストがあると考えました。 GC×GC-TOFMS でアイスアンが溶出するクロマトグラフィー領域を調べたところ、そこにありました。また、ガスハイドレート産業から得られたアルキル化ジアマンタンの混合物中のマイナーなクロマトグラフィーピークとしてそれらを観察しました。その後、ピークを半定量化するのは簡単な作業でした。しかし、ほとんどが 50 年近く前の文献をよく読んだ結果、このサイズの炭化水素の化学式では、イセアンが熱力学的に最も安定した構造ではないことがわかりました。
バニラ・アイスの「アイス・アイス・ベイビー」をカンファレンス・トークのイントロダクションとして演奏する見込みは、悲しいことに消え去った。コア構造はエタノアダマンタンである可能性がはるかに高く、これはかなり退屈に聞こえます.この化合物はアダマンタンかご構造を持っていますが、余分な橋があり、イセアンと同じ化学式を与えています:C12 H18 .私たちがエタノアダマンタンを持っていることを確認する唯一の方法は、それを合成することでした.
幸いなことに、カーティン大学には優れた化学合成グループがあり、Shifaza Mohamed は 2,4-エタノアダマンタンの合成に貴重な時間を割いてくれました。これで、オイルのピークを標準と比較できるようになりました。 GC×GC-TOFMS で分析すると、標準は 2 次元でまったく同じ保持時間で溶出し、同一の質量スペクトルを持っていました。科学では、100% というものはありませんが、これはエタノアダマンタンとそのアルキル置換同族体が油に存在することのかなり決定的な証拠でした.推論によると、これはまた、オイルサンドの廃水に含まれるイセアン酸と考えられていたものが、実際にはエタノアダマンタン酸であることを強く示唆していました.
別の非常に革新的な研究で、博士号を取得したマイケル ワイルド氏は次のように述べています。プリマス大学の学生は、オイルサンドの酸を対応する炭化水素に変換しました。これはまた、全範囲のアルキル化エタノアダマンタン酸の存在を示唆していました。オイルサンド廃水の特徴を明らかにする本来の目的は、報告された毒性効果を引き起こしている化合物を特定することでした。プリマスのグループによる以前の調査では、ダイヤモンドイド酸は比較的毒性が低いことが示されていましたが、アダマンタンカルボン酸は in vivo での可能性が示されていました。 ムール貝の鰓と血球の遺伝子損傷。エタノアダマンタン酸の構造に基づいて、同等のアダマンタン酸より毒性が強いとは予想されません.
油と原石を分析する場合、ダイヤモンドイド炭化水素を分子指標として使用して、油の成熟度に関する有用な情報を提供したり、サンプルを相関させるために使用したりできます。これは、ステランとホパンのバイオマーカーが存在しない場合に特に役立ちます (バイオマーカーは本質的に、正式に生きている生物に由来する分子化石です)。ただし、低分子量のアダマンタンは非常に揮発性が高いため、油や岩石が収集されてから質量分析計に注入されるまでのどの段階でも失われる可能性があります。これは明らかに指数を生成するために使用される比率に影響を与える可能性があるため、研究者は揮発性が低く、重量の大きいジアマンタンを使用することを好みますが、これらは多くの場合存在量が少ないため、測定が困難です.
私たちの研究では、Organic Geochemistry で報告されました 、エタノアダマンタンは、ダイヤモンドイドが見つかった場所ならどこでも一般的に存在し、エタノアダマンタンに基づく比率と伝統的に使用されている比率との間に統計的に有意な関係があるように見えました.メチル置換エタノアダマンタンはメチル置換アダマンタンよりも揮発性が低いため、追加の分子指標として役立つ可能性があります。
まだ始まったばかりであり、これらの化合物が世界中でどの程度一般的であるか、および油中のそれらの存在がそれらの根源の岩石とどのように関係しているかを確認するには、さらなる研究が必要です.エタノアダマンタンは、油流出法医学にも役立つ可能性があります。この研究は、半世紀にわたる研究の上に成り立っています。これは、生物地球化学研究で利用可能な分子指標のツールボックスに追加され、推論により、石油産業のプロセスの影響を受ける一部の水域に存在する追加のクラスのカルボン酸を特定しました.
