Diphosphate

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Diphosphat-Anion

Diphosphate (auch Pyrophosphate (PPa; engl.: PPi)) sind Salze und Ester der Diphosphorsäure H4P2O7. Diphosphate sind Kondensate von zwei Phosphaten. Sie sind über eine P–O–P-Säureanhydrid-Bindung miteinander verknüpft (Konstitutionsformel ((O3P)–O–(PO3)4−). Die Ester dieser Verbindungen verfügen zusätzlich über eine C–O–P-Bindung und haben die allgemeine Konstitutionsformel R–O–((PO2)–O–(PO3))3− (R: organischer Rest).

Beispiele

Salze der Diphosphorsäure
Name Formel andere Bezeichnung
Dinatriumdihydrogendiphosphat Na2H2P2O7 E 450a
Trinatriumhydrogendiphosphat Na3HP2O7 E 450b
Tetranatriumdiphosphat Na4P2O7 E 450c
Weitere Beispiele siehe Kategorie:Phosphat
Ester der Diphosphorsäure
Name Formel
Dimethylallylpyrophosphat Dimethylallylpyrophosphat
Adenosindiphosphat Adenosindiphosphat
Weitere Beispiele siehe Kategorie:Phosphorsäureester

Synthese

Glüht man sekundäre Phosphate, wird unter Wasserabspaltung Diphosphat gebildet:

$ \mathrm{2 \ HPO_4^{2-} \longrightarrow (P_2O_7)^{4-} + H_2O} $

Biochemische Bedeutung

Diphosphathaltige Verbindungen spielen bei Energieübertragungsprozessen in lebenden Zellen eine wichtige Rolle (vgl. etwa Adenosindiphosphat, das beim Verbrauch von Adenosintriphosphat anfällt). Die Abspaltung des Diphosphats setzt Energie frei, da das entstehende freie Diphosphat durch Mesomerie und Hydratation einerseits stabilisiert wird. Andererseits kommt auch ein entropischer Effekt zum Tragen, da sich die Entropie des Systems erhöht hat. Diese Energie wird häufig genutzt, um eine an diesem Vorgang gekoppelte, indes endotherme Reaktion zu ermöglichen. Häufig werden Diphosphate durch Pyrophosphatasen in zwei Phosphate gespalten, um die jeweilige Reaktion irreversibel zu gestalten. Es wird auch diskutiert, ob neben ATP auch Diphosphate als alternative Energiedonatoren in Bakterien und Pflanzen genutzt werden können.[1][2]

Lebensmittelchemie

Diphosphate kommen in der Lebensmittelchemie unter anderem als Emulgatoren vor, haben jedoch eine Reihe weiterer Eigenschaften und können etwa auch als Konservierungs-, Antioxidations-, Trenn- und Backtriebmittel, Komplexbildner, Säureregulatoren und Schmelzsalze fungieren. Diese künstlich hergestellte Emulgatorklasse bindet Wasser, verhindert Verklumpen pulverförmiger Lebensmittel und führt in Verbindung mit Calcium zu einer cremigen Konsistenz. Da Phosphate im Verdacht stehen Hyperaktivität, allergische Reaktionen und Osteoporose auszulösen, sollte bei der Einnahme von Phosphaten stets auf die richtige Dosierung geachtet werden. Es wurde eine erlaubte Tagesdosis von 70 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht für die Gesamtmenge aufgenommener Phosphorsäure und Phosphate insgesamt festgelegt. In der EU sind Diphosphate (Dinatrium-, Tri-natrium-, Tetranatrium-, Tetrakalium-, Dicalcium- und Calciumdihydrogen-Diphosphat) als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 450 für bestimmte Lebensmittel mit jeweils unterschiedlichen Höchstmengenbeschränkungen zugelassen. Nach der Zusatzstoff-Zulassungsverordnung sind dies – für die meisten zugelassenen Phosphate weitgehend einheitliche – einzelne Festlegungen für eine breite Palette mit zahlreichen unterschiedlichen Lebensmittelsorten. Die zugelassenen Höchstmengen variieren von 0,5 bis hin zu 50 Gramm pro Kilogramm (in Getränkeweißer für Automaten) oder auch dem Fehlen einer festen Beschränkung (quantum satis – nach Bedarf, bei Nahrungsergänzungsmitteln und teils bei Kaugummis).

Weblinks

Literatur

  1. Serrano A. et al.: H+-PPases: yesterday, today and tomorrow. IUBMB Life. 2007;59(2):76–83, PMID 17454298
  2. Baltscheffsky M.: Inorganic pyrophosphate as an energy donor in photosynthetic and respiratory electron transport phosphorylation systems. Biochem Biophys Res Commun. 1967;28(2):270–6, PMID 4291991

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