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'''Dioxetane''' sind [[Heterocyclen|heterocyclische]] [[Organische Chemie|organische]] [[Chemische Verbindung|chemische Verbindungen]], die aus einem Vierring bestehen, der neben zwei [[Kohlenstoff]]- auch zwei [[Sauerstoff]]<nowiki />atome besitzt. Das 1,2-Dioxetan ist damit ein organisches [[Peroxide|Peroxid]], wohingegen 1,3-Dioxetan ein cyclisches [[Acetale|Acetal]] ist.

== Geschichte und biologische Bedeutung ==
[[Datei:Luciferin principle.png|miniatur|links|350px|Ein Dioxetanon ist instabil und zerfällt unter Abspaltung von CO2. Dies erzeugt ein Keton im elektronisch angeregten Zustand, das wiederum Energie als Licht aussendet.]]

Einige natürlich vorkommende 1,2-Dioxetane bzw. deren α-Keto-Derivate (''Dioxetanone'', ''α-Peroxy[[lactone]]'') sind die Ursache der [[Biolumineszenz]]. In den 1960er Jahren kamen Biochemiker bzw. Chemiker wie [[Waldemar Adam]]<ref>Walter Habel (Hrsg.): ''[[Wer ist wer?]] Das deutsche Who’s who.'' 24. Ausgabe. Schmidt-Römhild, Lübeck 1985, ISBN 3-7950-2005-0, S. 4.</ref> zum Schluss, dass diese Verbindungen in [[Leuchtkäfer]]n (auch ''Glühwürmchen'', ''Lampyridae'', englisch ''fireflies'') und anderen Lebewesen, die Biolumineszenz zeigten, aufgrund ihrer Instabilität ein „fließendes“ Vorkommen besäßen. Dann wurde 1968 das erste Beispiel eines stabilen Dioxetans an der [[University of Alberta]] in [[Edmonton]] gefunden. Dieses 3,3,4-Trimethyl-1,2-dioxetan löst sich mit gelber Farbe in [[Benzol]]. Nach Erhitzen der Lösung auf 333 [[Kelvin]] (60 °C) zersetzte sich die Substanz langsam und nicht – wie erwartet – explosionsartig zu [[Aceton]] und [[Acetaldehyd]] unter Aussendung von bleich-blauem Licht.<ref>{{CanJChem |Autor=Karl R. Kopecky, Cedric Mumford |Titel=Luminescence in the thermal decomposition of 3,3,4-trimethyl-1,2-dioxetane |Jahr=1969 |Volume=47 |Issue=4 |Seiten=709 |doi=10.1139/v69-114 }}</ref>

Das zweite Beispiel eines Dioxetans, das symmetrische 3,3,4,4-Tetramethyl-1,2-dioxetan, wurde kurz darauf dargestellt. Die gelben Kristalle der Substanz [[Sublimation (Physik)|sublimierten]] sogar bei der Aufbewahrung im Kühlschrank. Die Lösung in Benzol emittierte ebenfalls unter Zersetzung langsam blaues Licht. Durch geeignete Substitution mit unter [[Ultraviolette Strahlung|UV-Licht]] [[Fluoreszenz|fluoreszierenden]] 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.<ref>{{CanJChem |Autor=Karl R. Kopecky, John E. Filby, Cedric Mumford, Peter A. Lockwood, Jan-Yih Ding |Titel=Preparation and Thermolysis of some 1,2-dioxetanes |Jahr=1975 |Volume=53 |Issue=8 |Seiten=1103 |doi=10.1139/v75-154 }}</ref>

== Darstellung ==
Die Biosynthese von Dioxetanen und Dioxetanonen erfolgt aus einem [[Luciferine|Luciferin]], das meist ein Derivat eines stickstoffhaltigen Polycyclus ist, der [[Imidazole|Imidazol]] als Strukturelement enthält. Die Organismen setzen dieses Luciferin mit molekularem Sauerstoff, unter Anwesenheit von [[Calcium|Ca2+]]-Ionen über spezielle, artspezifische [[Luciferasen]] zum lichtemittierenden Endstoff um.<ref>T. Lindel: {{Webarchiv |url=http://www.oc.tu-bs.de/lindel/files/dokumente/lehre/hzc_skript_ss07.pdf |text=''Heterocyclenchemie'' |wayback=20160305054157 |archiv-bot=}} (PDF; 4,8 MB), [[TU Braunschweig]]</ref> Im Labormaßstab lassen sich Dioxetane aus [[Butene|''cis''-2-Butenderivaten]] wie [[2,3-Dimethyl-2-buten]] durch Umsetzung mit Sauerstoff oder mit [[Wasserstoffperoxid]] und Brom und darauffolgender Cyclisierung des entstandenen Hydroperoxids mit einer [[Base (Chemie)|Base]] darstellen.

== Verwendung ==
Lumineszierende Schmuckgegenstände wie Armreife, Halsbänder und Ringe enthalten künstliche Derivate der Dioxetane, die zusätzlich eine [[Carbonylgruppe]] enthalten; diese ''Dioxetanone'' – wie [[1,2-Dioxetandion]] – zersetzen sich unter Abspaltung von [[Kohlenstoffdioxid]] und Lichtemission. Andere Dioxetane werden in der klinischen Analytik zum Nachweis von niedrigsten Konzentrationen von Körperflüssigkeiten (wie [[Blut]]) eingesetzt.<ref>US-Patent No. 5,330,900 to Tropix Inc.</ref> Dioxetane können in entsprechend aufgebauten Nachweissystemen zusammen mit Luciferasen auch zum hochspezifischen und für minimale Mengen geeigneten qualitativen und quantitativen Nachweis von [[Adenosintriphosphat|ATP]] (Nachweisgrenze 10−11 [[Mol]]), [[Nicotinamidadenindinukleotid|NADH]] und Sauerstoff eingesetzt werden.<ref>Wissenschaft-Online-Lexika: ''Eintrag zu '''Luciferasen''' im Lexikon der Chemie'', abgerufen am 2. April 2008.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Sauerstoffhaltiger gesättigter Heterocyclus|Dioxetane]]

Dioxetane - Versionsgeschichte

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