Fosfonat

[thumb|right| Opći [ester fosfonske kiseline; u stvari, fosfor ima formalni naboj +1, a kisik iznad njega ima formalni naboj −1, a veza između njih je jednostruka.]]
**Fosfonati** i **fosfonske kiseline** su organofosforni spojevi koji sadrže grupu C-PO (OH)2 ili C-PO(OR)2 (gdje je R = alkil, aril). Fosfonske kiseline, s kojima se obično radi kao solima, uglavnom su nehlapljive čvrste supstance koje su slabo rastvorljive u organskim rastvaračima, ali su topive u vodi i uobičajenim alkoholima. Mnogi komercijalno važni spojevi su fosfonati, uključujući glifosat (aktivna molekula herbicida "Roundup") i etefon, široko korišteni regulator rasta biljaka. Bisfosfonati su popularni lijekovi za liječenje osteoporoza.
 je bisfosfonat koji se koristi kao lijek za liječenje osteoporoze.]] U biologiji i medicinskoj hemiji, fosfonatne grupe koriste se kao stabilne bioizoteri za fosfate, kao u antivirusnom analogu nukleotida, Tenofoviru, jednom temeljnom anti-HIV lijeku.

## Osnovna svojstva 
Fosfonati imaju tetraedarske fosforne centre. Strukturno su blisko povezani (i često su pripremljeni od) fosforne kiseline.

Fosfonatne soli rezultat su deprotoniranja fosfonskih kiselina, koje su diprotne kiseline:
:RPO(OH)2 + NaOH → H2O + RPO(OH)(ONa) (mononatrij-fosfonat)
:RPO(OH)(ONa) + NaOH → H2O + RPO(ONa)2 (dinatrij fosfonat)

Estri fosfonata rezultat su kondenzacije fosfonskih kiselina sa alkoholima.

## Sinteza 
Postoji nekoliko metoda za pripremu fosfonskih kiselina i njihovih soli.

### Iz fosfonske kiseline 
Većina procesa započinje sa fosfornom kiselinom (poznata kao fosfonska kiselina, H3PO3), iskorištavajući njegovu reaktivnu P-H vezu.

## Strukturbe potklase
### Bisfosfonati
Spojevi koji sadrže dvije geminalne fosfonatne grupe poznati su kao bisfosfonati. Prvi su ih sintetizirali Von Baeyer i Fritz Hofmann Hofmann 1897.  a sada čine osnovu za važnu klasu lijekova koji se koriste za liječenje osteoporoze i sličnih bolesti. Primjeri uključuju HEDP (etidronska kiselina ili Didronel), koja se priprema od fosforne kiseline i acetatnog anhidrida: Antibiotici fosfonatnih prirodnih proizvoda uključuju fosfomicin koji je odobrila FDA za liječenje nekompliciranih infekcija urinarnog trakta, kao i nekoliko prethodno klinički istraženih supstanci poput Fosmidomicina (inhibitor izoprenil sintaze), SF-2312 (inhibitor glikolitičkog enzima enolaza, i supstance nepoznatog načina djelovanja kao što je alahopcin. Iako su fosfonati duboko nepropusni za ćelije, njihovi antibiotici prirodnog proizvoda djelotvorni su protiv brojnih organizama, jer mnoge bakterijske vrste imaju unosnike glicerol-3-fosfata i glukoza-6-fosfata, koje fosfonatni antibiotici mogu oteti. Sojevi bakterija otporni na fosfomicin često imaju mutacije koje inaktiviraju ove prenosnike; međutim, takve mutacije se ne održavaju u odsustvu antibiotika zbog troškova  proizvodnje.

## Upotreba 
U 1998. godini potrošnja fosfonata bila je 56.000 tona širom svijeta – 40.000 tona u SAD-u, 15.000 tona u Evropi i manje od 800 tona u Japanu. Potražnja za fosfonatima kontinuirano raste po stopi od  3% godišnje.

### Metalni helati 
Od rada Gerolda Schwarzenbacha, 1949., fosfonske kiseline su poznate kao efikasni helatni agensi. Uvođenje aminske grupe u molekulu da bi se dobio -NH2-C-PO (OH)2 povećavajući sposobnost vezanja metalnih fosfonata. Primjeri takvih spojeva su NTMP, EDTMP i DTPMP. Ovi fosfonati su strukturni analozi dobro poznatih aminopolikarboksilata,  kao što je EDTA. Stabilnost metalnih kompleksa raste s povećanjem broja grupa fosfonske kiseline. Fosfonati su vrlo topljivi u vodi, dok su fosfonske kiseline vrlo rijetko takve.

Fosfonati su učinkovita helatna sredstva. Odnosno, čvrsto se vežu za dvo- i trovalentne ione metala, što je korisno za omekšavanje vode. Na taj način sprečavaju stvaranje netopljivih taloga (kamenaca). Vezanjem ovih liganada, potiskuju se i katalitska svojstva metalnih iona. Stabilni su u teškim uvjetima. Iz tih razloga važna industrijska upotreba fosfonata je u rashladnim vodama, sistemima za desalinizaciju i na naftnim poljima, da bi se inhibiralo stvaranje kamenca. Fosfonati se također redovno koriste u sistemima reverzne osmoze,  kao antiscalanti. Fosfonati u sistemima za hlađenje vode također služe za kontrolu korozije gvožđa i čelika. U proizvodnji celuloze i papira i u tekstilnoj industriji služe kao "stabilizatori izbjeljivačkog peroksida", heliranjem metala koji bi mogli deaktivirati peroksid. U deterdžentima se koriste kao kombinacija helatnog sredstva, inhibitora kamenca i stabilizatora izbjeljivača. Fosfonati se takođe sve više koriste u medicini, za liječenje poremećaja povezanih s formiranjem kostiju i metabolizmom kalcija. Nadalje, oni služe kao nosači radionuklida u tretmanima karcinoma kostiju (vidi samarij-153-etilen diamin-tetrametilen fosfonat).

### Dodaci betonu 
Fosfonati se koriste i kao usporivači stvrdnjavanja betona. Oni odgađaju vrijeme vezivanja cementa, omogućavajući duže vrijeme za postavljanje betona ili širenje toplinske hidratacije cementa na duži vremenski period, kako bi se izbjegle previsoke temperature i nastale pukotine. Oni takođe imaju povoljna svojstva raspršivanja, pa su istraženi kao moguća nova klasa superplastifikatora. Međutim, sada fosfonati nisu komercijalno dostupni kao superplastifikatori. Superplastifikatori su dodaci betonu dizajnirani da povećaju fluidnost i obradivost betona ili da smanje njegov odnos vode i cementa (w/c). Smanjivanjem sadržaja vode u betonu smanjuje njegovu poroznost, poboljšavajući tako mehanička svojstva (pritisak i vlačna čvrstoća) i trajnost betona (niža transportna svojstva vode, plina i rastvorenih tvari).

## Medicina 
U medicini se fosfonati i bisfosfonati obično koriste kao inhibitori enzima koji fosfate i difosfate koriste kao supstrat. Najvažnije je da ovi enzimi uključuju one koji proizvode međuprodukte biosinteze holesterola .

Fosfonatni nukleotidni analozi, kao što su Tenofovir, Cidofovir i Adefovir su kritični antivirusni lijekovi koji se u različitim oblicima predlijekova koriste za liječenje HIV50 vrijednosti (letalnost 50%) za ribe su između 0,1 i 1,1 mM. Također je faktor biokoncentracije za ribe vrlo nizak.

## Biorazgradnja 
U razgradnji fosfonata, glavnu ulogu u prirodi imaju  bakterije. Zbog prisustva prirodnih fosfonata u okolini, bakterije su razvile sposobnost metabolizma fosfonata kao hranjivih izvora. Neke bakterije koriste fosfonate kao izvor fosfora za rast. Aminofosfonate  neke također mogu koristiti kao jedini izvor dušika. Polifosfonati koji se koriste u industriji uveliko se razlikuju od prirodnih fosfonata kao što je 2-aminoetilfosfonska kiselina, jer su mnogo veći, nose visok negativni naboj i složeni su s metalima. Ispitivanja biorazgradnje sa muljem iz komunalnih postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda sa HEDP i NTMP nisu pokazala indikacije bilo kakve razgradnje. Istraživanje HEDP-a, NTMP-a, EDTMP-a i DTPMP-a u standardnim testovima biorazgradnje također nije uspjelo identificirati bilo kakvu biorazgradnju. Primijećeno je, međutim, da je u nekim ispitivanjima, zbog visokog odnosa mulja i fosfonata, došlo do uklanjanja ispitivane supstance iz otopine, uočeno kao gubitak DOC-a. Ovaj faktor se pripisuje adsorpciji, a ne biorazgradnji. Međutim, sojevi bakterija sposobni za razgradnju aminopolifosfonata i HEDP-a u uvjetima ograničenim P izolirani su iz tla, jezera, otpadnih voda, aktivnog mulja i komposta.

Fosfonati snažno komuniciraju s nekim površinama, što rezultira značajnim uklanjanjem u tehničkim i prirodnim sistemima.

## Spojevi fosfonata 
*Tenofovir alafenamid: Predlijek nukleotidnog analoga Tenofovir, kritičan za liječenje HIV-a;
* AMPA: Aminometilfosfonska kiselina, proizvod razgradnje glifosata;
* Vinilfosfonska kiselina: monomer;
* Dimetil-metilfosfonat (DMMP), jedan od najjednostavnijih diestera fosfonata;
* Etidronska kiselina (HEDP): 1-hidroksietiliden-1,1-difosfonska kiselina, koristi se u deterdžentima, tretmanu vode, kozmetici i farmaceutskim proizvodima;
* ATMP: Aminotris (metilenfosfonska kiselina), helatno sredstvo;
* EDTMP: Etilendiaminetetra (metilenfosfonska kiselina), helatno sredstvo;
* TDTMP: Tetrametilendiaminetetra (metilenfosfonska kiselina), helatno sredstvo;
* HDTMP: Heksametilendiaminetetra (metilenfosfonska kiselina), helatno sredstvo;
* DTPMP: dietilenetriaminepenta (metilenfosfonska kiselina), helatno sredstvo;
* PBTC: fosfonobutanetrikarboksilna kiselina;
* PMIDA: N- (fosfonometil) iminodiacetna kiselina;
* CEPA: 2-karboksietil fosfonska kiselina;
* HPAA: 2-hidroksifosfonokarbonska kiselina;
* AMP: Aminotris (metilenfosfonska kiselina);
* BPMG: *N*,*N*- bis (fosfonometil) glicin;
* Glifosat: uobičajeni poljoprivredni herbicid
* Foscarnet: za liječenje herpesa;
* Perzinfotel: za liječenje moždanog udara;
* SF2312: prirodni proizvod inhibitor fosfonatnog antibiotika enolaza;
* Selfotel: napušteni eksperimentalni lijek za moždani udar.

## Također pogledajte
* Organofosforni spojwevi 
* Fosfin-oksid - OPR3
* Fosfinit -P(ILI)R2
* Fosfonit -P (ILI)2R
* Fosfit - P (ILI)  3 
* Fosfinat -OP (ILI) R  2 
* Fosfat -OP (ILI)3

## Reference 
## Dopunska literatura
*
*
*

Kategorija:Funkcionalne grupe
*
*
Kategorija:Helatni agensi
Kategorija:Dodaci betonu
Kategorija:Biomolekule
Kategorija:Organska hemija