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<!DOCTYPE html>

<title>Dioxetane</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Dioxetane</span></h1>

</header>

</div>

</td></tr>

<tr>

<td align="center">1,2-Dioxetan

</td></tr>

<tr>

</td></tr>

<tr>

<td align="center">1,3-Dioxetan

</td></tr></tbody></table>

<p><b>Dioxetane</b> sind <a href="Heterocyclen" title="Heterocyclen">heterocyclische</a> <a href="Organische_Chemie" title="Organische Chemie">organische</a> <a href="Chemische_Verbindung" title="Chemische Verbindung">chemische Verbindungen</a>, die aus einem Vierring bestehen, der neben zwei <a href="Kohlenstoff" title="Kohlenstoff">Kohlenstoff</a>- auch zwei <a href="Sauerstoff" title="Sauerstoff">Sauerstoff</a>atome besitzt. Das 1,2-Dioxetan ist damit ein organisches <a href="Peroxide" title="Peroxide">Peroxid</a>, wohingegen 1,3-Dioxetan ein cyclisches <a href="Acetale" title="Acetale">Acetal</a> ist.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte_und_biologische_Bedeutung">Geschichte und biologische Bedeutung</h2></div>

<p>Einige natürlich vorkommende 1,2-Dioxetane bzw. deren α-Keto-Derivate (<i>Dioxetanone</i>, <i>α-Peroxy<a href="Lactone" title="Lactone">lactone</a></i>) sind die Ursache der <a href="Biolumineszenz" title="Biolumineszenz">Biolumineszenz</a>. In den 1960er Jahren kamen Biochemiker bzw. Chemiker wie Waldemar Adam<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> zum Schluss, dass diese Verbindungen in <a href="Leuchtk%C3%A4fer" title="Leuchtkäfer">Leuchtkäfern</a> (auch <i>Glühwürmchen</i>, <i>Lampyridae</i>, englisch <i>fireflies</i>) und anderen Lebewesen, die Biolumineszenz zeigten, aufgrund ihrer Instabilität ein „fließendes“ Vorkommen besäßen. Dann wurde 1968 das erste Beispiel eines stabilen Dioxetans an der <a href="University_of_Alberta" title="University of Alberta">University of Alberta</a> in <a href="Edmonton" title="Edmonton">Edmonton</a> gefunden. Dieses 3,3,4-Trimethyl-1,2-dioxetan löst sich mit gelber Farbe in <a href="Benzol" title="Benzol">Benzol</a>. Nach Erhitzen der Lösung auf 333 <a href="Kelvin" title="Kelvin">Kelvin</a> (60 °C) zersetzte sich die Substanz langsam und nicht – wie erwartet – explosionsartig zu <a href="Aceton" title="Aceton">Aceton</a> und <a href="Acetaldehyd" title="Acetaldehyd">Acetaldehyd</a> unter Aussendung von bleich-blauem Licht.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Das zweite Beispiel eines Dioxetans, das symmetrische 3,3,4,4-Tetramethyl-1,2-dioxetan, wurde kurz darauf dargestellt. Die gelben Kristalle der Substanz <a href="Sublimation_(Physik)" class="mw-redirect" title="Sublimation (Physik)">sublimierten</a> sogar bei der Aufbewahrung im Kühlschrank. Die Lösung in Benzol emittierte ebenfalls unter Zersetzung langsam blaues Licht. Durch geeignete Substitution mit unter <a href="Ultraviolette_Strahlung" class="mw-redirect" title="Ultraviolette Strahlung">UV-Licht</a> <a href="Fluoreszenz" title="Fluoreszenz">fluoreszierenden</a> Verbindungen konnte die Farbe des ausgesandten Lichts verändert werden. Da das 3,3,4,4-Tetramethyl-1,2-dioxetan zum Studienobjekt vieler Wissenschaftler zur Aufklärung der Mechanismen der Biolumineszenz wurde, war diese bald eine der weltweit am besten untersuchten symmetrischen Verbindungen.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Darstellung">Darstellung</h2></div>

<p>Die Biosynthese von Dioxetanen und Dioxetanonen erfolgt aus einem <a href="Luciferine" title="Luciferine">Luciferin</a>, das meist ein Derivat eines stickstoffhaltigen Polycyclus ist, der <a href="Imidazole" title="Imidazole">Imidazol</a> als Strukturelement enthält. Die Organismen setzen dieses Luciferin mit molekularem Sauerstoff, unter Anwesenheit von <a href="Calcium" title="Calcium">Ca<sup>2+</sup></a>-Ionen über spezielle, artspezifische <a href="Luciferasen" title="Luciferasen">Luciferasen</a> zum lichtemittierenden Endstoff um.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Im Labormaßstab lassen sich Dioxetane aus <a href="Butene" title="Butene"><i>cis</i>-2-Butenderivaten</a> wie <a href="2%2C3-Dimethyl-2-buten" title="2,3-Dimethyl-2-buten">2,3-Dimethyl-2-buten</a> durch Umsetzung mit Sauerstoff oder mit <a href="Wasserstoffperoxid" title="Wasserstoffperoxid">Wasserstoffperoxid</a> und Brom und darauffolgender Cyclisierung des entstandenen Hydroperoxids mit einer <a href="Base_(Chemie)" class="mw-redirect" title="Base (Chemie)">Base</a> darstellen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verwendung">Verwendung</h2></div>

<p>Lumineszierende Schmuckgegenstände wie Armreife, Halsbänder und Ringe enthalten künstliche Derivate der Dioxetane, die zusätzlich eine <a href="Carbonylgruppe" title="Carbonylgruppe">Carbonylgruppe</a> enthalten; diese <i>Dioxetanone</i> – wie <a href="1%2C2-Dioxetandion" title="1,2-Dioxetandion">1,2-Dioxetandion</a> – zersetzen sich unter Abspaltung von <a href="Kohlenstoffdioxid" title="Kohlenstoffdioxid">Kohlenstoffdioxid</a> und Lichtemission. Andere Dioxetane werden in der klinischen Analytik zum Nachweis von niedrigsten Konzentrationen von Körperflüssigkeiten (wie <a href="Blut" title="Blut">Blut</a>) eingesetzt.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Dioxetane können in entsprechend aufgebauten Nachweissystemen zusammen mit Luciferasen auch zum hochspezifischen und für minimale Mengen geeigneten qualitativen und quantitativen Nachweis von <a href="Adenosintriphosphat" title="Adenosintriphosphat">ATP</a> (Nachweisgrenze 10<sup>−11</sup> <a href="Mol" title="Mol">Mol</a>), <a href="Nicotinamidadenindinukleotid" title="Nicotinamidadenindinukleotid">NADH</a> und Sauerstoff eingesetzt werden.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Walter Habel (Hrsg.): <i><a href="Wer_ist_wer%3F" title="Wer ist wer?">Wer ist wer?</a> Das deutsche Who’s who.</i> 24. Ausgabe. Schmidt-Römhild, Lübeck 1985, ISBN 3-7950-2005-0, S. 4.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Karl R. Kopecky, Cedric Mumford: <i><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.nrcresearchpress.com/doi/pdf/10.1139/v69-114">Luminescence in the thermal decomposition of 3,3,4-trimethyl-1,2-dioxetane</a>.</i> In: <i><a href="Canadian_Journal_of_Chemistry" title="Canadian Journal of Chemistry">Canadian Journal of Chemistry</a></i>. 47 (4), 1969, S. 709, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1139/v69-114">10.1139/v69-114</a></span>.<span class="editoronly" style="display:none;"></span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Karl R. Kopecky, John E. Filby, Cedric Mumford, Peter A. Lockwood, Jan-Yih Ding: <i><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.nrcresearchpress.com/doi/pdf/10.1139/v75-154">Preparation and Thermolysis of some 1,2-dioxetanes</a>.</i> In: <i><a href="Canadian_Journal_of_Chemistry" title="Canadian Journal of Chemistry">Canadian Journal of Chemistry</a></i>. 53 (8), 1975, S. 1103, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1139/v75-154">10.1139/v75-154</a></span>.<span class="editoronly" style="display:none;"></span></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">T. Lindel: <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r261891140">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20160305054157/http://www.oc.tu-bs.de/lindel/files/dokumente/lehre/hzc_skript_ss07.pdf"><i>Heterocyclenchemie</i></a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 5. März 2016 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>) (PDF; 4,8 MB), <a href="TU_Braunschweig" class="mw-redirect" title="TU Braunschweig">TU Braunschweig</a></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">US-Patent No. 5,330,900 to Tropix Inc.</span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text">Wissenschaft-Online-Lexika: <i>Eintrag zu <b>Luciferasen</b> im Lexikon der Chemie</i>, abgerufen am 2. April 2008.</span>

</li>

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