Химийн сониуч байдлын кабинет - 2-р хэсэг

Химийн бүлгийн өмнөх дугаарт химийн гажуудлын шоуны хэд хэдэн нэгдлүүдийг толилуулсан (цувралын нэрнээс харахад та тэдний талаар сургуульд сурахгүй нь гарцаагүй). Эдгээр нь ер бусын дүр төрхтэй байсан ч Нобелийн шагнал хүртсэн нэлээд нэр хүндтэй "хүмүүс" бөгөөд тэдний өмч хөрөнгийг хэд хэдэн чиглэлээр үнэлж баршгүй юм. Энэ нийтлэлд титэм эфир ба тэдгээрийн деривативуудаас дутахааргүй сонирхолтой химийн салбарын дараагийн эх дүрүүдтэй танилцах цаг болжээ.

химийн мод

Молекулын төв хэсэгт наалдсан урт гинж бүхий нэгдлүүд болох подандууд нь шинэ ангиллын бодисыг бий болгосон (өнгөрсөн сарын нийтлэлээс "химийн наймалжуудын" талаар дэлгэрэнгүй). Химичид "тэмтрүүл"-ийн тоог нэмэгдүүлэхээр шийджээ. Үүнийг хийхийн тулд урвалд орох чадвартай атомын бүлэгт төгсдөг гар тус бүрт өөр нэг молекул нэмж, харгалзах бүлгүүдээр төгссөн (хоёр ба түүнээс дээш; гол зорилго нь бусад хэсгүүдтэй нэгдэж болох сайтуудын тоог нэмэгдүүлэх явдал юм. ). Илүү олон молекулууд үүнтэй урвалд орж, дараа нь илүү их гэх мэт. Бүхэл бүтэн системийн хэмжээг нэмэгдүүлэхийг диаграмаар үзүүлэв.

Химичид шинэ нэгдлүүдийг модны ургаж буй мөчиртэй холбосон тул dendrimeria (Грек хэлнээс dendron = мод, meros = хэсэг) гэж нэрлэдэг. Эхэндээ энэ нь "arborole" (энэ нь arbor нь мод гэсэн утгатай латин хэл юм) эсвэл "cascading бөөмс" гэсэн нэр томъёотой өрсөлдөж байв. Зохиолч нь медуз эсвэл идэвхгүй анемонуудын орооцолдсон тэмтрүүлүүдтэй илүү төстэй харагддаг ч нээгчид мэдээж нэрлэх эрхтэй. Дэндримерүүдийн фрактал бүтэцтэй холбоо нь бас чухал ажиглалт юм.

1. Анхны дендримерүүдийн нэгний загвар

салбар өсөлтийн үе шат

Dendrimers хязгааргүй ургах боломжгүй (1). Салбаруудын тоо экспоненциалаар нэмэгдэж, бөмбөрцөг массын гадаргуу дээр шинэ молекулууд бэхлэгдсэний дараа хэдэн арван үе шат дууссаны дараа чөлөөт орон зай дуусдаг (бүхэл бүтэн нанометрийн хэмжээтэй; нанометр нь метрийн тэрбумын нэг юм). Нөгөөтэйгүүр, дендримерийн шинж чанарыг удирдах боломж бараг хязгааргүй юм. Гадаргуу дээр байгаа хэсгүүд нь гидрофиль ("усанд дуртай", өөрөөр хэлбэл ус ба туйлын уусгагчтай холбоотой) эсвэл гидрофобик ("уснаас зайлсхийдэг", гэхдээ туйлшрахгүй шингэнтэй, жишээлбэл, ихэнх органик уусгагчидтай харьцдаг) байж болно. уусгагч). Үүний нэгэн адил молекулын дотоод шинж чанар нь туйлтай эсвэл туйл биш байж болно. Дендримерийн гадаргуу дор, бие даасан мөчрүүдийн хооронд сонгосон бодисыг нэвтрүүлэх боломжтой чөлөөт орон зай байдаг (синтезийн үе шатанд эсвэл дараа нь тэдгээрийг гадаргуугийн бүлгүүдэд хавсаргаж болно). Тиймээс химийн модны дундаас хүн бүр өөрийн хэрэгцээнд тохирсон зүйлийг олох болно. Уншигч та энэхүү нийтлэлийг эцэс хүртэл уншихаасаа өмнө ямар ч орчинд бүтцээрээ “тав тухтай” байх молекулуудыг юунд ашиглаж болох, өөр ямар бодис агуулж болох талаар бодож үзээрэй.

Мэдээжийн хэрэг, сонгосон нэгдлүүдийг тээвэрлэх, агуулгыг нь хамгаалах зориулалттай сав. (2). Эдгээр нь dendrimer-ийн үндсэн хэрэглээ юм. Тэдний ихэнх нь судалгааны шатандаа байгаа хэдий ч зарим нь практикт хэрэгжиж эхлээд байна. Dendrimers нь биеийн усан орчинд мансууруулах бодис тээвэрлэхэд маш сайн байдаг. Зарим эмийг биеийн шингэнд уусгахын тулд тусгайлан өөрчлөх шаардлагатай байдаг - конвейер ашиглах нь эдгээр өөрчлөлтөөс зайлсхийх болно (тэдгээр нь эмийн үр нөлөөнд сөргөөр нөлөөлж болно). Нэмж дурдахад идэвхтэй бодис нь капсул дотроос аажмаар ялгардаг бөгөөд энэ нь тунг багасгаж, бага давтамжтайгаар авах боломжтой гэсэн үг юм. Дендримерийн гадаргуу дээр янз бүрийн молекулуудыг хавсаргах нь тэдгээрийг зөвхөн бие даасан эрхтнүүдийн эсүүдээр хүлээн зөвшөөрдөг. Энэ нь эргээд хорт хавдрын эсрэг эмчилгээ гэх мэт шаардлагагүй гаж нөлөөнд бүхэлд нь бие махбодид өртөхгүйгээр эмийг шууд хүрэх газарт нь хүргэх боломжийг олгодог.

2. Өөр молекул агуулсан дендримерийн загвар

(дээд)

Гоо сайхны бүтээгдэхүүнийг ус, өөх тосны аль алинд нь үндэслэн бүтээдэг. Гэсэн хэдий ч ихэвчлэн идэвхтэй бодис нь тосонд уусдаг, гоо сайхны бүтээгдэхүүн нь усан уусмал хэлбэрээр байдаг (мөн эсрэгээр: усанд уусдаг бодис нь өөхний суурьтай холилдсон байх ёстой). Эмульгатор нэмэх (тогтвортой ус-өөхний уусмал үүсгэх) нь үргэлж эерэг нөлөө үзүүлдэггүй. Тиймээс гоо сайхны лабораториуд дендримерийн боломжийг хэрэгцээнд амархан дасан зохицох конвейер болгон ашиглахыг хичээж байна. Ургамал хамгаалах химийн үйлдвэрүүд ижил төстэй асуудалтай тулгардаг. Дахин хэлэхэд, туйлшралгүй пестицидийг устай холих шаардлагатай байдаг. Dendrimers нь холболтыг хөнгөвчлөх бөгөөд үүнээс гадна эмгэг төрүүлэгчийг дотроос нь аажмаар гаргаж, хорт бодисын хэмжээг бууруулдаг. Өөр нэг хэрэглээ бол микробуудыг устгадаг металл мөнгөний нано хэсгүүдийг боловсруулах явдал юм. Мөн генетикийн судалгаанд вакцин дахь антиген, ДНХ-ийн хэлтэрхий зөөвөрлөхөд дендример ашиглах судалгаа хийгдэж байна. Илүү олон боломжууд байгаа, та зүгээр л өөрийн төсөөллийг ашиглах хэрэгтэй.

Хувин

Глюкоз бол амьд ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг органик нэгдэл юм. Жилд 100 тэрбум тонн үйлдвэрлэдэг гэсэн тооцоо бий! Организмууд фотосинтезийн үндсэн бүтээгдэхүүнийг янз бүрийн аргаар ашигладаг. Глюкоз нь эсийн энергийн эх үүсвэр бөгөөд нөөц материал (ургамлын цардуул ба амьтны гликоген), барилгын материал (целлюлоз) болдог. XNUMX, XNUMX-р зууны төгсгөлд бактерийн ферментийн үйлчлэлээр цардуулын хэсэгчилсэн задралын бүтээгдэхүүнийг (товчилсон KD) тодорхойлсон. Нэрнээс нь харахад эдгээр нь цикл эсвэл цагираган нэгдлүүд юм:

Эдгээр нь зургаан (a-CD хувилбар), долоон (b-CD) эсвэл найман (g-CD) глюкозын молекулуудаас бүрддэг боловч илүү том цагиргууд нь бас мэдэгддэг. (3). Гэтэл зарим нянгийн бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн яагаад "Залуу техникум"-д байр өгдөг болтлоо сонирхолтой байдаг юм бэ?

3. Циклодекстринуудын загварууд. Зүүнээс баруун тийш: a - KD, b - KD, g - KD.

Юуны өмнө циклодекстрин нь усанд уусдаг нэгдлүүд бөгөөд энэ нь гайхах зүйл биш юм - тэдгээр нь харьцангуй жижиг бөгөөд өндөр уусдаг глюкозоос бүрддэг (цардуул нь уусмал үүсгэхийн тулд хэтэрхий том тоосонцор үүсгэдэг, гэхдээ түдгэлзүүлж болно). Хоёрдугаарт, олон тооны OH бүлэг ба глюкозын хүчилтөрөгчийн атомууд нь бусад молекулуудыг холбох чадвартай байдаг. Гуравдугаарт, циклодекстриныг энгийн биотехнологийн аргаар хямд, боломжтой цардуулаас (одоогоор жилд хэдэн мянган тонн) гаргаж авдаг. Дөрөвдүгээрт, тэдгээр нь бүрэн хоргүй бодис хэвээр үлддэг. Эцэст нь, хамгийн анхны хэлбэр нь тэдний хэлбэр юм (Уншигч та эдгээр нэгдлүүдийг ашиглахдаа санал болгох ёстой): Ёроолгүй хувин, i.e. циклодекстрин нь бусад бодисыг зөөвөрлөхөд тохиромжтой (илүү том нүхээр дамжсан молекул унахгүй). ёроолд байгаа сав, үүнээс гадна атом хоорондын хүчээр холбогддог). Эрүүл мэндэд хор хөнөөлгүй тул тэдгээрийг эм, хүнсний бүтээгдэхүүний найрлага болгон ашиглаж болно.

Гэсэн хэдий ч тайлбарласны дараа удалгүй нээгдсэн циклодекстринуудын анхны хэрэглээ нь катализаторын идэвхжил байв. Тэдний оролцоотой зарим урвалууд нь хүрээлэн буй орчинд эдгээр нэгдлүүд байхгүйгээс огт өөр замаар явагддаг нь санамсаргүй байдлаар илэрсэн. Үүний шалтгаан нь субстратын молекул ("зочин") хувин ("хост") дотор ордог. (4, 5). Тиймээс молекулын нэг хэсэг нь урвалжуудад нэвтрэх боломжгүй бөгөөд хувиргалт нь зөвхөн гадна талд цухуйсан газарт л тохиолдож болно. Үйлдлийн механизм нь олон ферментийн үйл ажиллагаатай төстэй бөгөөд энэ нь мөн молекулуудын хэсгүүдийг "маск" болгодог.

4. Өөр молекул агуулсан циклодекстрины молекулын загвар.

5. Ижил цогцолборыг дахин харах

Циклодекстрин дотор ямар молекулуудыг хадгалах боломжтой вэ? Дотор нь багтах бараг бүх зүйл - зочин болон хостын хэмжээ таарах нь маш чухал (титмийн эфир ба тэдгээрийн деривативын хувьд; өнгөрсөн сарын нийтлэлийг үзнэ үү) (6). Энэ шинж чанар нь циклодекстрин юм

6. Циклодекстрин өөр гинж дээр бэхлэгдсэн

молекулууд, өөрөөр хэлбэл ротаксан (дэлгэрэнгүй мэдээлэл: дугаарт

XNUMX-р сар)

тэдгээрийг хүрээлэн буй орчноос нэгдлүүдийг сонгон авахад ашигтай болгодог. Тиймээс урвалын дараа бодисыг цэвэршүүлж, хольцоос салгаж авдаг (жишээлбэл, эм үйлдвэрлэхэд).

Бусад хэрэглээ? Циклийн өмнөх өгүүллээс ишлэл (зөвхөн ион төдийгүй циклодекстрин нь янз бүрийн бодисыг тээвэрлэдэг фермент ба тээвэрлэгчийн загварууд) болон дендримерүүдийг (эм, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, ургамал хамгааллын бүтээгдэхүүн дэх идэвхтэй бодисыг тээвэрлэдэг) тайлбарласан ишлэлийг дурдах боломжтой. Циклодекстрин савлагааны давуу талууд нь мөн адил байдаг - бүх зүйл усанд уусдаг (ихэнх эм, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, пестицидээс ялгаатай), идэвхтэй бодис нь аажмаар ялгарч, удаан үргэлжилдэг (энэ нь бага тунгаар хэрэглэх боломжийг олгодог), ашигласан сав нь биологийн задралд ордог (бичил биетүүд хурдан задардаг). ). байгалийн бүтээгдэхүүн, энэ нь мөн хүний ​​биед метаболизмд ордог). Багцын агуулгыг мөн хүрээлэн буй орчноос хамгаална (хадгалагдсан молекул руу нэвтрэх эрх багасна). Циклодекстринд байрлуулсан ургамал хамгааллын бүтээгдэхүүн нь хэрэглэхэд тохиромжтой хэлбэртэй байдаг. Энэ нь төмсний гурилтай төстэй цагаан нунтаг бөгөөд хэрэглэхийн өмнө усанд уусдаг. Тиймээс аюултай, шатамхай органик уусгагч хэрэглэх шаардлагагүй.

Циклодекстрины хэрэглээний жагсаалтыг үзэхэд бид үүнээс өөр хэд хэдэн "амт" болон "үнэр" олж болно. Эхнийх нь түгээмэл хэрэглэгддэг зүйрлэл боловч сүүлийнх нь таныг гайхшруулж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч химийн хувин нь муу үнэрийг арилгах, хүссэн үнэрийг хадгалах, гаргахад үйлчилдэг. Агаар цэвэршүүлэгч, үнэр шингээгч, үнэртэй ус, анхилуун үнэртэй цаас зэрэг нь циклодекстрины цогцолборыг ашиглах цөөн хэдэн жишээ юм. Сонирхолтой баримт бол угаалгын нунтагт циклодекстринд савласан амтлагч нэгдлүүдийг нэмдэг. Индүүдэх, өмсөх үед анхилуун үнэр нь аажмаар задарч, ялгардаг.

Хичээх цаг. "Гашуун эм хамгийн сайн эмчилдэг" гэхдээ энэ нь аймшигтай амттай. Гэсэн хэдий ч циклодекстринтэй цогцолбор хэлбэрээр хэрэглэвэл тааламжгүй мэдрэмж байхгүй болно (бодис нь амт нахианаас тусгаарлагдсан). Усан үзмийн шүүсний гашууныг мөн циклодекстринуудын тусламжтайгаар арилгадаг. Сармис болон бусад амтлагчийн ханд нь чөлөөт хэлбэрээс илүү цогцолбор хэлбэрээр илүү тогтвортой байдаг. Үүнтэй адил савласан амт нь кофе, цайны амтыг сайжруулдаг. Нэмж дурдахад, тэдний холестерины эсрэг үйл ажиллагааг ажиглах нь циклодекстринуудын талаар ярьдаг. "Муу" холестерины хэсгүүд нь химийн хувин дотор холбогдож, энэ хэлбэрээр биеэс гадагшилдаг. Тиймээс байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүн болох циклодекстрин нь өөрөө эрүүл мэнд юм.