Ladderany, molekulární žebříky

Ladderany jsou polycyklické uhlovodíky, jejichž molekula je tvořena dvěma a více kondenzovanými cyklobutanovými kruhy. Jejich název je odvozen od anglického slova ladder (žebřík), protože jejich struktura opravdu žebřík připomíná. Obecný vzorec ladderanů C_2n+2H_2n+6 napovídá, že nejjednodušším ladderanem (n = 2) je bicyklo-[2,2,0]-hexan, označovaný jako [2]-ladderan. Přidáváním dalších cyklobutanových kruhů délka „žebříku“ roste a dostáváme se k [3]-ladderanu, [4]-ladderanu atd. Synteticky byly připraveny ladderany až do n = 12 (doi: 10.1021/jo00100a002). Některý z čtyřčlenných cyklobutanových kruhů může být nahrazen kruhem šestičlenným – cyklohexanovým. Molekula ladderanů není rovinná, ale je poskládaná do formy jakéhosi „skládacího žebříku“ (obr. 1).

Na první pohled se zdá, že molekuly ladderanů připravili chemici pro své potěšení nebo jako důkaz toho, čeho je dnes organická chemie schopna. Není to však pravda. Podobné molekulární žebříky už dávno vyrábějí bakterie ovládající proces anammox (z anglického výrazu anaerobic ammonium oxidation, tedy anaerobní oxidace amoniaku). Tyto bakterie jsou zapojeny do koloběhu dusíku na Zemi, když mění dusitanové a amonné ionty na molekulární dusík a vodu (FEMS Microbiol. Lett. 258, 297, 2006/2; viz též Vesmír 86, 357, 2007/6).

Anammox bakterie jsou producenty ladderanových karboxylových kyselin a všude tam, kde savčí buňky produkují vyšší mastné kyseliny a jejich lipidické deriváty (triacylglyceroly, acylglycerol-ethery, fosfocholin- diethery, fosfofoethanolamin-estery a další) a používají je na stavbu svých membrán, buňky anammox bakterií využívají ladderanové mastné kyseliny (obr. 2). Výskyt ladderanových lipidů je omezen pouze na tyto bakterie. Z tohoto důvodu jsou považovány za jedinečné biomarkery procesu anaerobní oxidace amoniaku v moři. (Nature 422, 608, 2003)