stringtranslate.com

Космотропный

Сорастворители (в водном растворителе ) определяются как космотропные (упорядочивающие), если они способствуют стабильности и структуре взаимодействий вода-вода. Напротив, хаотропные (вызывающие расстройства) агенты оказывают противоположное действие, разрушая структуру воды, увеличивая растворимость неполярных частиц растворителя и дестабилизируя агрегаты растворенных веществ. [1] Космотропы вызывают благоприятное взаимодействие молекул воды, что фактически стабилизирует внутримолекулярные взаимодействия в макромолекулах , таких как белки . [1]

Ионные коссмотропы

Ионные коссмотропы имеют тенденцию быть небольшими или иметь высокую плотность заряда. Некоторые ионные коссмотропы представляют собой CO.2−
3, ТАК2−
4, ГПО2−
4, мг2+, Ли+, Зн2+и Ал3+. Большие ионы или ионы с низкой плотностью заряда (например, Br−, я−, К+, Кс+) вместо этого действуют как хаотропы . [2] Космотропные анионы более поляризуемы и сильнее гидратируются, чем космотропные катионы той же плотности заряда. [3]

Шкалу можно установить, если обратиться к ряду Хофмейстера или посмотреть на свободную энергию водородной связи ( ) солей, которая количественно определяет степень водородной связи иона в воде. [4] Например, коссмотропы CO2− 3и ох−имеют от 0,1 до 0,4 Дж/моль , тогда как хаотропный SCN−имеет диапазон от -1,1 до -0,9. [4]

Недавние исследования моделирования показали, что изменение энергии сольватации между ионами и окружающими молекулами воды лежит в основе механизма ряда Хофмейстера . [5] [6] Таким образом, ионные коссмотропы характеризуются сильной энергией сольватации, приводящей к увеличению общей когезионности раствора, что также отражается на увеличении вязкости и плотности раствора. [6]

Приложения

Сульфат аммония – традиционная космотропная соль для высаливания белка из водного раствора. Космотропы используются для индукции агрегации белков в фармацевтических препаратах, а также на различных стадиях экстракции и очистки белков. [7] [ нужна ссылка ]

Неионогенные коссмотропы

Неионогенные коссмотропы не имеют суммарного заряда, но хорошо растворимы и очень гидратируются. Углеводы, такие как трегалоза и глюкоза , а также пролин и трет -бутанол , являются коссмотропами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Моэлберт С., Норманд Б., Де Лос Риос П. (2004). «Космотропы и хаотропы: моделирование преимущественного исключения, связывания и агрегатной стабильности». Биофизическая химия . 112 (1): 45–57. arXiv : cond-mat/0305204 . дои : 10.1016/j.bpc.2004.06.012. ПМИД  15501575.
  2. ↑ Чаплин, Мартин (17 мая 2014 г.). «Космотропы и хаотропы». Структура воды и наука . Лондонский университет Саут-Бэнк . Архивировано из оригинала 5 сентября 2014 г. Проверено 5 сентября 2014 г.
  3. ^ Ян З (2009). «Эффекты Хофмайстера: объяснение влияния ионных жидкостей на биокатализ». Журнал биотехнологии . 144 (1): 12–22. doi : 10.1016/j.jbiotec.2009.04.011. ПМИД  19409939.
  4. ^ аб Маркус Ю (2009). «Влияние ионов на структуру воды: создание и разрушение структуры». Химические обзоры . 109 (3): 1346–1370. дои : 10.1021/cr8003828. ПМИД  19236019.
  5. ^ М. Адреев; А. Хремос; Ж. де Пабло; Дж. Ф. Дуглас (2017). «Крупнозернистая модель динамики растворов электролитов». Дж. Физ. хим. Б.​ 121 (34): 8195–8202. doi : 10.1021/acs.jpcb.7b04297. ПМИД  28816050.
  6. ^ аб М. Адреев; Ж. де Пабло; А. Хремос; Дж. Ф. Дуглас (2018). «Влияние ионной сольватации на свойства растворов электролитов». Дж. Физ. хим. Б.​ 122 (14): 4029–4034. doi : 10.1021/acs.jpcb.8b00518. ПМИД  29611710.
  7. ^ Хиллебрандт, Нильс; Вормиттаг, Филипп; Блутхардт, Николай; Дитрих, Аннабель; Хуббух, Юрген (25 мая 2020 г.). «Интегрированный процесс улавливания и очистки вирусоподобных частиц: повышение производительности процесса за счет перекрестной фильтрации». Границы биоинженерии и биотехнологии . 8 : 489. дои : 10.3389/fbioe.2020.00489 . ПМЦ 7326125 . 

Внешние ссылки