Loading article…
フィタンは、クロロフィルの化学置換基であるフィトールがヒドロキシル基を失ったときに生成されるイソプレノイドアルカンです。[ 2 ]フィトールが炭素原子を1つ失うと、プリスタンが生成されます。[ 2 ]フィタンとプリスタンの供給源として、フィトール以外にも提案されているものがあります。[ 3 ] [ 4 ]
プリスタンとフィタンは石油に一般的に含まれる成分であり、堆積時の酸化還元条件の指標として、また石油とその根源岩との相関関係（すなわち、石油がどこで形成されたかの解明）に用いられてきた。環境研究においては、プリスタンとフィタンは石油流出事故の調査対象化合物である。
フィタンは、室温では透明で無色の液体である非極性有機化合物です。化学式C 20 H 42の、頭尾結合した規則的なイソプレノイドです。[ 2 ]
フィタンには多くの構造異性体が存在する。その中でもクロセタンは尾部同士が結合したイソプレノイドであり、構造が類似しているため、ガスクロマトグラフィー（GC）ではフィタンと共溶出することが多い。
フィタンには、C-6、C-10、C-14 の 3 つの立体炭素があるため、多くの立体異性体が存在する。一方、プリスタンには、C-6 と C-10 の 2 つの立体炭素がある。これらの異性体の直接測定は、ガスクロマトグラフィーを使用して報告されていない。[ 2 ]
フィタンの置換基はフィタニルです。フィタニル基は、メタン生成古細菌や好塩性古細菌の古細菌膜脂質によく見られます[ 4 ]（例えば、アルカエオールなど）。フィテンは、フィタンの単不飽和型です。フィテンは、クロロフィル、トコフェロール（ビタミンE）、フィロキノン（ビタミンK1 ）など、生物学的に重要な多くの有機分子の官能基フィチルとしても見られます。フィテンの対応するアルコールはフィトールです。ゲラニルゲラネンは、フィタンの完全不飽和型であり、その対応する置換基はゲラニルゲラニルです。
フィタンとプリスタンの主な供給源はクロロフィルであると考えられている。[ 5 ]クロロフィルは植物、藻類、シアノバクテリアにおいて最も重要な光合成色素の1つであり、生物圏で最も豊富なテトラピロールである。 [ 6 ]海洋堆積物の続成作用中、または無脊椎動物の摂食中にクロロフィルa、b、d、fが加水分解されると[ 7 ]フィトールが放出され、それがフィタンまたはプリスタンに変換される。
フィタンとプリスタンのもう1つの可能性のある供給源は、古細菌エーテル脂質です。実験室研究によると、メタン生成古細菌の熱成熟により、ジフィタニルグリセリルエーテル（アーキオオール）からプリスタンとフィタンが生成されます。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
さらに、プリスタンはトコフェロール[ 11 ]およびメチルトリメチルトリデシルクロマン（MTTC）[ 12 ]から誘導することができる。
適切な環境下では、クロロフィルなどの生体分子は、バイオマーカーとして認識可能な形で変換・保存されることがある。続成作用中の変換は、二重結合や水酸基などの官能基の化学的損失を引き起こすことが多い。
研究では、プリスタンとフィタンは、異なる酸化還元条件下でのフィトールの続成作用によって形成されることが示唆されている。[ 13 ]プリスタンは、好気性（酸化）条件下でフィトールがフィテン酸に酸化され、その後脱炭酸されてプリスタンとなり、最終的に還元されてプリスタンになる可能性がある。対照的に、フィタンは、比較的嫌気性の条件下でフィトールが還元および脱水（ジヒドロフィトールまたはフィテンを介して）することによって形成されると考えられる。[ 13 ]しかし、クロロフィルとフィトールの続成作用は、さまざまな生物的および非生物的プロセスによって制御される可能性があり、正確な反応はより複雑で、酸化還元条件と厳密に相関するものではない。[ 3 ] [ 4 ]
熱的に未熟な堆積物では、プリスタンとフィタンは、フィトールのC-7とC-11から受け継がれた6R,10S立体化学（6S, 10Rに相当）が支配的な配置を持つ。熱的に成熟する過程で、C-6とC-10での異性化により、6R, 10S、6S, 10S、および6R, 10Rの混合物が生じる。[ 2 ]
プリスタン/フィタン (Pr/Ph) は、プリスタンとフィタンの存在量の比です。これは、堆積環境における酸化還元状態の指標となります。Pr/Ph 指数は、プリスタンがフィトールから酸化経路で形成され、フィタンがさまざまな還元経路で生成されるという仮定に基づいています。 [ 13 ] [ 14 ]生物分解されていない原油では、Pr/Ph が 0.8 未満の場合、蒸発岩や炭酸塩の堆積に関連する塩分濃度が高い状態から高塩分濃度の状態を示しますが、有機物が少ない陸源性、河川性、また、好気性から亜好気性のデルタ堆積物からは通常、 Pr/Phが3を超える原油が生成されます。 [ 15 ] Pr/Phは、プリスタンとフィタンがガスクロマトグラフィーで容易に測定できるため、一般的に使用されています。
しかし、プリスタンとフィタンは同じ前駆物質の分解によって生じるとは限らないため、この指標は注意して使用する必要があります（*出典*を参照）。また、プリスタンは、粘土触媒によるフィトールの分解とそれに続く還元によって還元環境で生成される可能性がありますが、フィタンは生成されません。[ 16 ]さらに、続成作用の間、Pr/Ph は増加する傾向があります。[ 17 ]この変動は、初期成熟中に根源岩から硫黄結合フィトールが優先的に放出されることによる可能性があります。[ 18 ]
プリスタン/n-ヘプタデカン（Pr/nC 17）とフィタン/n-オクタデカン（Ph/C 18）は、石油とその起源岩石を相関させる（つまり、石油がどこで形成されたかを解明する）ために使用されることがある。外洋条件下で堆積した岩石からの石油はPr/nC 17 < 0.5を示したが、内陸の泥炭湿地からの石油は1より大きい比率を示した。[ 19 ]
これらの比率は、いくつかの理由から慎重に使用する必要があります。イソプレノイドは直鎖アルカンよりも熱的に不安定であるため、Pr/nC 17と Ph/nC 18は石油の熱成熟度とともに減少します。対照的に、好気性細菌は一般的にイソプレノイドよりも先に直鎖アルカンを攻撃するため、生分解によってこれらの比率は増加します。したがって、生分解された油は、プリスタンとフィタンに対するn-アルカンの存在量が少ないという意味で、低成熟度の未分解油に似ています。 [ 15 ]
プリスタンとフィタンはn-アルカンよりも生分解に対する耐性が高いが、ステランやホパンよりは低い。プリスタンとフィタンの大幅な減少と完全な消失は、それぞれバイオマーカー生分解スケール3と4に相当する。[ 20 ]
プリスタンとフィタンの炭素同位体組成は、一般的に光合成中に起こる速度論的同位体分別を反映しています。たとえば、海洋堆積物や油中のフィタンのδ 13 C (PDB) は、過去 5 億年にわたって光合成に関連する炭素同位体分別に影響を与える古代の大気 CO 2レベルを復元するために使用されてきました。 [ 21 ]この研究では、[ 21 ] CO 2の分圧は最大で 1000 ppm を超え、今日の 410 ppm と比較して高くなっています。
原油中のプリスタンとフィタンの炭素同位体組成も、それらの起源を限定するのに役立つ。共通の前駆体から生成されたプリスタンとフィタンは、δ 13 C 値が 0.3‰ 以内の差であるはずである。[ 22 ]
海洋植物プランクトンおよび藻類中のフィトールの水素同位体組成は、最初は非常に枯渇しており、δD (VSMOW) は -360 ～ -280‰ の範囲です。[ 23 ]熱成熟により軽い同位体が優先的に放出され、成熟に伴いプリスタンとフィタンが徐々に重くなります。
Pr/Ph から源堆積物の酸化還元電位を推測する際には、硫黄含有量や C 35ホモホパン指数 (すなわち、C 31 -C 35ホモホパンに対するC 35ホモホパンの存在量) などの他の地球化学的および地質学的データによって常に裏付けられる必要があります。たとえば、インドの Baghewala-1 油は、Pr/Ph が低く (0.9)、硫黄含有量が高く (1.2 wt.%)、C35 ホモホパン指数が高いですが、これは源岩の堆積時に無酸素状態であったことと一致しています。[ 24 ]
しかし、Pr/Ph 比のみから堆積環境の酸素状態について結論を出すことは誤解を招く可能性があります。なぜなら、高塩分環境では塩分がPr/Ph を制御することが多いからです。別の例として、ドイツのペルム紀クプファーシーファー層の堆積中に Pr/Ph が減少したことは、塩分マーカーと考えられている芳香族化合物であるトリメチル化 2-メチル-2-(4,8,12-トリメチルトリデシル)クロマンの増加と一致しています。[ 25 ]したがって、この Pr/Ph の減少は、無酸素状態の増加ではなく、塩分の増加を示しているはずです。
{{cite book}}:|website=無視されました (ヘルプ){{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）{{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)