O **isopreno** (abreviación de isoterpeno), tamén chamado 2-metil-1,3-butadieno, é un composto orgánico común do grupo dos hidrocarburos coa fórmula CH2=C(CH3)CH=CH2 incoloro e bastante volátil, que é o monómero doutros compostos de maior peso molecular como os isoprenoides ou terpenoides. Utilízase industrialmente na produción de polímeros como o caucho sintético.

Compostos derivados do isopreno
-------------------------------

O isopreno é o monómero que se repite na estrutura dos isoprenoides e terpenoides, un grupo de compostos moi variado e moi estendido na natureza. A fórmula molecular dun isoprenoide contén moitos isoprenos e de forma xeral pode escribirse así: (C5H8)n. En realidade, as unidades funcionais do isopreno nos sistemas biolóxicos son o dimetilalil pirofosfato (tamén chamado dimetilalil difosfato) e o seu isómero isopentenil pirofosfato (tamén chamado difosfato de isopentenilo, pirofosfato de isopentenilo ou isopreno activo).

Son isoprenoides, por exemplo, os carotenos, que son tetraterpenos. Tamén derivan do isopreno o alcol fitol, que forma parte da clorofila, o retinol (ou vitamina A), o tocoferol (ou vitamina E), o dolicol, o escualeno, do cal derivan os esteroides, e o caucho. O grupo hemo A ten unha cola isoprenoide.

O isopreno na Natureza
----------------------

Moitas especies de árbores emiten isopreno á atmosfera (principalmente os carballos, lamagueiros, eucaliptos, e algunhas leguminosas). A produción anual de emisións de isopreno polos vexetais estímase en arredor 600 Tg, a metade da cal a realizan as árbores tropicais, e os arbustos contribúen con boa parte do resto. Isto equivale á emisión de metano á atmosfera e supón ~1/3 de todos os hidrocarburos liberados á atmosfera. Unha vez no aire, o isopreno convértese en radicais libres (como o radical hidroxilo) e en menor extensión en ozono  e varias especies de aldehidos, hidroperóxidos, nitratos orgánicos, e epóxidos, que se mesturan nas gotas de auga e axudan a crear aerosois e néboas. Un segundo efecto importante do isopreno na atmosfera é que en presenza de óxidos de nitróxeno (NOx) contribúe á formación de ozono troposférico (en capas baixas da atmosfera), que é un dos principais contaminantes en moitos países. O isopreno como tal non é considerado un contaminante, xa que é un produto natural das plantas. A formación de ozono troposférico é só posible en presenza de altos niveis de NOx, que se orixinan case exclusivamente nas actividades industriais.

### Produción de isopreno nas plantas

As plantas sintetizan isopreno pola vía alternativa á do mevalonato ou vía do metileritritol fosfato que se localiza nos cloroplastos das plantas. Un dos dous produtos finais da vía alternativa á do malonato, o dimetilalil difosfato, orixina isopreno nunha reacción catalizada polo encima isopreno sintase. Por tanto, os inhibidores que bloquean a vía alternativa á do mevalonato, como a fosmidomicina, tamén bloquean a formación de isopreno. A rmisión de isopreno aumenta sensiblemente coa temperatura e chega a un máximo arredor dos 40 °C. Existe a hipótese de que o isopreno pode protexer as plantas contra o estrés por calor (hipótese da termotolerancia). Algunhas bacterias tamén emiten isopreno e pénsase que este isopreno se orixina de degradacións non encimáticas a partir de dimetilalil difosfato.

#### Regulación das emisións de isopreno

Nas plantas a emisión de isopreno está controlada tanto pola dispoñibilidade de substrato (é dicir, de dimetilalil difosfato) como pola actividade do encima isopreno sintase. En particular, a dependencia da emisión de isopreno da cantidade de luz, CO2 e O2 está controlada pola dispoñibilidade de substrato, entanto que a súa dependencia da temperatura está regulada tanto a nivel de substrato coma pola actividade do encima.

#### Funcións biolóxicas

A emisión de isopreno parece ser un mecanismo que usan as árbores para combater os estreses abióticos. En concreto, o isopreno protexe contra o estrés por calor moderada (~ 40 °C). Propúxose que a emisión de isopreno é utilizada especificamente polas plantas para protexer contra as flutuacións grandes na temperatura das follas.

O isopreno incorpórase ás membranas e axuda a estabilizalas en resposta ao estrés por calor, conferíndolles certa tolerancia aos picos de calor. O isopreno pode tamén darlle certa resistencia ás especies reactivas do osíxeno. A cantidade de isopreno liberado da vexetación depende da masa da folla, área da folla, luz (especialmente a densidade do fluxo fotónico fotosintético, ou PPFD), e a temperatura da folla. Deste modo, durante a noite, as follas das árbores emiten pouco isopreno, e durante as horas diúrnas espérase que haxa unha emisión substancial nos días soleados e calorosos de ata 25 μg/(g de peso seco de folla)/hora en moitas especies de carballos 

### O isopreno noutros organismos

En xeral, o isopreno é o hidrocarburo máis común no corpo humano,
.
A taxa de produción estimada de isopreno no corpo humano é de 0,15 µmol/(kg·h), equivalente a aproximadamente 17 mg/día para unha persoa de 70 kg de peso. O isopreno é tamén común en baixas concentracións en moitos alimentos.

Nos animais o isopreno sintetízase pola vía do mevalonato a partir de acetil-CoA.

Saúde
-----

A exposición continuada ao isopreno é sospeitosa de ser potencialmente canceríxena. O Programa Nacional de Toxicoloxía (2007) nos Estados Unidos concluíu en experimentos realizados con roedores que o isopreno pode orixinar cáncer de mama neses animais. Está incluído na lista do NTP (12º informe) como posible carcinóxeno en humanos. O isopreno atópase no fume do tabaco e esa é a forma máis común de exposición significativa en interiores .

Produción industrial
--------------------

O isopreno foi illado por primeira vez por descomposición termal do caucho natural. Obtense industrialmente principalmente como un subproduto do cracking térmico do petróleo, durante a produción de etileno. Prodúcense anualmente arredor de 800.000 toneladas. Arredor do 95% da produción de isopreno utilízase para producir cis-1,4-poliisopreno, é dicir, caucho sintético, obtido utilizando catalizadores como o complexo trialquilaluminio-tetracloruro de titanio. O restante 5% utilízase para producir a goma copolimérica isobuteno-isopreno e outras materias plásticas.

O caucho natural é un polímero do isopreno (xeralmente do cis-1,4-poliisopreno) cun peso molecular de 100.000 a 1.000,000 de daltons. Tipicamente, atópanse tamén no caucho natural de alta calidade unha pequena porcentaxe doutros materiais, como proteínas, ácidos graxos, resinas, e materiais inorgánicos. Algunhas fontes de caucho natural chamadas gutta percha están compostas de trans-1,4-poliisopreno, un isómero estrutural que ten propiedades similares, pero non idénticas.

Os procesos de produción industrial do isopreno usan esencialmente as fraccións C5 derivadas do petróleo e específicas reaccións de síntese. Os procesos principais son:

### Isopreno obtido de pentanos e pentenos

O isopreno pode obterse por deshidroxenación do 2-metilbutano e do 2-metilbuteno orixinados no fraccionamento de pentanos de topping nas refinarías de petróleo, e dos pentenos orixinados no cracking. Pode utilizarse tamén n-pentano previa isomerización a 2-metilbutano.

### Proceso ENICHEM (actual *Polimeros Europa*)

Disolvendo acetona e acetileno en amoníaco líquido, a unha presión de 25 atm, co catalizador hdroxido de potasio, ocorre unha condensación con produción de 2-metil-3-butin-2-ol (MBI). O MBI é parcialmente hidroxenado a MBE que, finalmente, é deshidratado cataliticamente en alúmina.

### Proceso IFP (*Institut Français du Pétrole*)

Utilízase a condensación entre dúas moléculas de formaldehido e unha de isobuteno, con catálise ácida, con formación de 4,4-dimetil-1,3-dioxano. Por pirólise catalítica o dioxano elimina auga e formaldehido (que é reciclado) producindo isopreno.

### Proceso *Goodyear Tire and Scientific Design Co.*

Utiliza tres fases de síntese: 

* dimerización do propeno, catalizada por un trialquilaluminio, a 2-metil-1-penteno;
* isomerización do 2-metil-1-penteno a 2-metil-2-penteno;
* pirólise do 2-metil-2-penteno, con ácido bromhídrico como catalizador, a isopreno.

Notas
-----

1. ↑  Guenther, A.; T. Karl, P. Harley, C. Wiedinmyer, P. I. Palmer and C. Geron (2006). "Estimates of global terrestrial isoprene emissions using MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature)" (PDF). *Atmos. Chem. Phys.* **6** (11): 3181–3210. doi:10.5194/acp-6-3181-2006.
2. ↑  IUPAC Subcommittee on Gas Kinetic Data Evaluation – Data Sheet Ox\_VOC7, 2007
3. ↑  Organic Carbon Compounds Emitted By Trees Affect Air Quality, ScienceDaily, Aug. 7, 2009
4. ↑  A source of haze Arquivado 04 de xuño de 2011 en Wayback Machine. ScienceNews, August 6th, 2009
5. 1 2  Sharkey, TD; AE Wiberley, and AR Donohue (2007). "Isoprene Emission from Plants: Why and How". *Annals of Botany* **101** (1): 5–18. PMC 2701830. PMID 17921528. doi:10.1093/aob/mcm240.
6. ↑  Benjamin M.T. Sudol M. Bloch L. and Winer A.M. (1996) Low-emitting urban forests: A taxonomic methodology for assigning isoprene and monoterpene emission rates. Atmospheric Environment. 30(9):1437-1452.
7. ↑  Gelmont, D; R.A. Stein, and J.F. Mead (1981). "Isoprene- the main hydrocarbon in human breath". *Biochem. Biophys. Res. Commun.* **99** (4): 1456–1460. PMID 7259787. doi:10.1016/0006-291X(81)90782-8.
8. ↑  King, Julian; Helin Koc, Karl Unterkofler, Pawel Mochalski, Alexander Kupferthaler, Gerald Teschl, Susanne Teschl, Hartmann Hinterhuber, and Anton Amann (2010). "Physiological modeling of isoprene dynamics in exhaled breath". *J. Theoret. Biol.* **267** (4): 626–637. doi:10.1016/j.jtbi.2010.09.028.
9. 1 2  NTP Report on Carcinogens 12th edition (2011). Isoprene is "reasonably anticipated" to be a human carcinogen. Arquivado 18 de outubro de 2011 en Wayback Machine.
10. ↑  NTP Testings. Testing Status:Isoprene Arquivado 20 de outubro de 2011 en Wayback Machine.
11. ↑  C. G. Williams, Proceedings of the Royal Society (1860) 10.
12. ↑  Hans Martin Weitz and Eckhard Loser "Isoprene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi 10.1002/14356007.a14\_627

Véxase tamén
------------

### Outros artigos

* Terpeno
* Esteroide

### Bibliografía

* Merck Index: an encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals, Susan Budavari (ed.), 11th Edition, Rahway, NJ : Merck, 1989, ISBN 0-911910-28-X
* Poisson, N.; M. Kanakidou, and P. J. Crutzen (2000). "Impact of nonmethanehydrocarbons on tropospheric chemistry and the oxidizing power of the global troposphere: 3-dimensional modelling results". *Journal of Atmospheric Chemistry* **36** (2): 157–230. ISSN 0167-7764. doi:10.1023/A:1006300616544.
* Claeys, M.; B. Graham, G. Vas, W. Wang, R. Vermeylen, V. Pashynska, J. Cafmeyer, P. Guyon, M. O. Andreae, P. Artaxo, and W. Maenhaut (2004). "Formation of secondary organic aerosols through photooxidation of isoprene". *Science* **303** (5661): 1173–1176. ISSN 0036-8075. PMID 14976309. doi:10.1126/science.1092805.
* Pier, P. A.; and C. McDuffie (1997). "Seasonal isoprene emission rates and model comparisons using whole-tree emissions from white oak". *Journal of Geophysical Research* **102** (D20): 23,963–23,971. Bibcode:1997JGR...10223963P. ISSN 0148-0227. doi:10.1029/96JD03786.
* Poschl, U.; R. von Kuhlmann, N. Poisson, and P. J. Crutzen (2000). "Development and intercomparison of condensed isoprene oxidation mechanisms for global atmospheric modeling". *Journal of Atmospheric Chemistry* **37** (1): 29–52. ISSN 0167-7764. doi:10.1023/A:1006391009798.
* Monson, R. K.; and E. A. Holland (2001). "Biospheric trace gas fluxes and their control over tropospheric chemistry". *Annual Review of Ecology and Systematics* **32**: 547–576. doi:10.1146/annurev.ecolsys.32.081501.114136.

### Ligazóns externas

* Carcinóxenos coñecidos e probables para os humanos Arquivado 17 de novembro de 2014 en Wayback Machine. *(en inglés)*
* Science News article describing how isoprene released by plants is converted to light-scattering aerosols Arquivado 04 de xuño de 2011 en Wayback Machine.

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q271943
* BNCF: 42800
* BNF: 119769278
* BRE: 2002880
* EBID: ID
* GEC: 0117985
* LCCN: sh85068663
* MAG: 2780959689
* NDL: 00576150

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* CAS: 78-79-5
* ChEBI: 35194
* ChEMBL: CHEMBL1566132
* ChemSpider: 6309
* DTXSID: DTXSID2020761
* ECHA: 100.001.040
* KEGG: C16521
* PubChem: 6557
* RxNorm: 1364275
* UNII: 0A62964IBU

 |