Kabineti i kurioziteteve kimike - Pjesa 2

Në numrin e mëparshëm të seksionit të kimisë, u prezantuan disa komponime nga shfaqja e fantazmave kimikë (duke gjykuar nga emri i serisë, definitivisht nuk do të mësoni rreth tyre në shkollë). Këta janë "persona" mjaft të respektuar, të cilët, pavarësisht pamjes së tyre të pazakontë, u nderuan me çmimin Nobel dhe pronat e tyre në një sërë fushash vështirë se mund të mbivlerësohen. Në këtë artikull, është koha për t'u njohur me personazhet e radhës origjinale nga sfera e kimisë, jo më pak interesante se eterët e kurorës dhe derivatet e tyre.

pemë kimike

Podandet, komponime me zinxhirë të gjatë të lidhur në pjesën qendrore të molekulës, kanë krijuar një klasë të re substancash (më shumë për "oktapodët kimikë" në artikullin e muajit të kaluar). Kimistët vendosën të rrisin numrin e "tentakulave". Për ta bërë këtë, secilit prej krahëve që përfundon në një grup atomesh të aftë për të reaguar, iu shtua një molekulë tjetër, që përfundon në grupet përkatëse (dy ose më shumë; çështja është të rritet numri i vendeve që mund të kombinohen me grimca të tjera ). Më shumë molekula reaguan me të, pastaj më shumë, e kështu me radhë. Rritja e madhësisë së të gjithë sistemit ilustrohet nga diagrami:

Kimistët i kanë lidhur përbërjet e reja me degët në rritje të pemëve, prandaj emri dendrimeria (nga greqishtja dendron = pemë, meros = pjesë). Fillimisht, ajo konkurroi me termat "arborole" (kjo është latinisht, ku arbor do të thotë edhe pemë) ose "grimca kaskadë". Edhe pse autori duket më shumë si tentakulat e ngatërruara të kandil deti ose anemonet joaktive, zbuluesit, natyrisht, kanë të drejtën e emrave. Lidhja e dendrimerëve me strukturat fraktale është gjithashtu një vëzhgim i rëndësishëm.

1. Modeli i një prej dendrimerëve origjinalë

faza e rritjes së degëve

Dendrimerët nuk mund të rriten pafundësisht (1). Numri i degëve rritet në mënyrë eksponenciale dhe pas disa deri në dhjetë faza të lidhjes së molekulave të reja në sipërfaqen e një mase sferike, hapësira e lirë përfundon (e tërë arrin përmasat nanometër; një nanometër është një e miliarda e metrit). Nga ana tjetër, mundësitë e manipulimit të vetive të dendrimerit janë pothuajse të pakufishme. Pjesët e pranishme në sipërfaqe mund të jenë hidrofile ("të dashura për ujin", d.m.th. që kanë një afinitet për ujin dhe tretësit polare) ose hidrofobe ("duke shmangur ujin", por të prirur për të kontaktuar me lëngje jo polare, p.sh. shumica e tretësve organikë). tretës). Në mënyrë të ngjashme, brendësia e një molekule mund të jetë ose polare ose jopolare në natyrë. Nën sipërfaqen e dendrimerit, midis degëve individuale, ka hapësira të lira në të cilat mund të futen substanca të zgjedhura (në fazën e sintezës ose më vonë, ato mund të ngjiten edhe në grupe sipërfaqësore). Prandaj, mes pemëve kimike, të gjithë do të gjejnë diçka të përshtatshme për nevojat e tyre. Dhe ju, lexues, para se ta lexoni këtë artikull deri në fund, mendoni se çfarë mund të përdorni molekula për të cilat, sipas strukturës së tyre, do të jenë "të rehatshme" në çdo mjedis dhe çfarë substancash të tjera mund të përmbajnë?

Sigurisht, si kontejnerë për transportimin e përbërjeve të zgjedhura dhe mbrojtjen e përmbajtjes së tyre. (2). Këto janë aplikimet kryesore të dendrimerëve. Edhe pse shumica e tyre janë ende në fazën e kërkimit, disa prej tyre tashmë janë duke u zbatuar në praktikë. Dendrimerët janë të shkëlqyer për transportimin e barnave në mjedisin ujor të trupit. Disa barna duhet të modifikohen posaçërisht për t'u tretur në lëngjet e trupit - përdorimi i transportuesve do të shmangë këto transformime (ato mund të ndikojnë negativisht në efektivitetin e ilaçit). Përveç kësaj, substanca aktive lëshohet ngadalë nga brenda kapsulës, që do të thotë se dozat mund të reduktohen dhe të merren më rrallë. Lidhja e molekulave të ndryshme në sipërfaqen e dendrimerit çon në faktin se ato njihen vetëm nga qelizat e organeve individuale. Kjo, nga ana tjetër, lejon që ilaçi të transportohet drejtpërdrejt në destinacionin e tij, pa e ekspozuar të gjithë trupin ndaj efekteve anësore të panevojshme, për shembull, në terapinë kundër kancerit.

2. Modeli i një dendrimeri që përmban një molekulë tjetër

(lart)

Kozmetika krijohet në bazë të ujit dhe yndyrave. Megjithatë, shpesh substanca aktive është e tretshme në yndyrë, dhe produkti kozmetik është në formën e një tretësire ujore (dhe anasjelltas: substanca e tretshme në ujë duhet të përzihet me bazën yndyrore). Shtimi i emulsifikuesve (duke lejuar formimin e një zgjidhjeje të qëndrueshme të yndyrës së ujit) nuk funksionon gjithmonë në mënyrë të favorshme. Prandaj, laboratorët e kozmetikës po përpiqen të përdorin potencialin e dendrimerëve si transportues që mund të përshtaten lehtësisht sipas nevojave. Industria e kimikateve për mbrojtjen e të korrave përballet me probleme të ngjashme. Përsëri, shpesh është e nevojshme të përzihet pesticidi jopolar me ujë. Dendrimerët lehtësojnë lidhjen dhe, përveç kësaj, duke liruar gradualisht patogjenin nga brenda, zvogëlojnë sasinë e substancave toksike. Një aplikim tjetër është përpunimi i nanogrimcave metalike të argjendit, të cilat dihet se shkatërrojnë mikrobet. Hulumtimet janë gjithashtu duke u zhvilluar mbi përdorimin e dendrimerëve për të transportuar antigjene në vaksina dhe fragmente të ADN-së në studimet gjenetike. Ka më shumë mundësi, thjesht duhet të përdorni imagjinatën tuaj.

Kova

Glukoza është përbërësi organik më i bollshëm në botën e gjallë. Vlerësohet se prodhohet çdo vit në masën 100 miliardë tonë! Organizmat përdorin produktin kryesor të fotosintezës në mënyra të ndryshme. Glukoza është një burim energjie në qeliza, shërben si material rezervë (niseshte vegjetale dhe glikogjen shtazor) dhe material ndërtimor (celulozë). Në fund të shekullit XIX dhe XX, u identifikuan produkte të zbërthimit të pjesshëm të niseshtës nga veprimi i enzimave bakteriale (shkurtuar KD). Siç sugjeron emri, këto janë komponime ciklike ose unazore:

Ato përbëhen nga gjashtë molekula glukoze (varianti a-CD), shtatë (b-CD) ose tetë (g-CD), megjithëse njihen edhe unaza më të mëdha. (3). Po përse produktet metabolike të disa baktereve janë kaq interesante sa u jepet vend në “Shkollën e Re Teknike”?

3. Modelet e ciklodextrinave. Nga e majta në të djathtë: a - KD, b - KD, g - KD.

Para së gjithash, ciklodekstrinat janë komponime të tretshme në ujë, të cilat nuk duhet të jenë befasuese - ato janë relativisht të vogla dhe përbëhen nga glukozë shumë e tretshme (niseshteja formon grimca shumë të mëdha për të formuar një zgjidhje, por mund të pezullohet). Së dyti, grupe të shumta OH dhe atome të oksigjenit të glukozës janë në gjendje të lidhin molekula të tjera. Së treti, ciklodekstrinat përftohen me një proces të thjeshtë bioteknologjik nga niseshteja e lirë dhe e disponueshme (aktualisht në sasinë e mijëra tonëve në vit). Së katërti, ato mbeten substanca krejtësisht jo toksike. Dhe, së fundi, më origjinali është forma e tyre (që ju, Lexuesi, duhet ta sugjeroni kur përdorni këto përbërje): Një kovë pa fund, d.m.th. ciklodekstrinat janë të përshtatshme për bartjen e substancave të tjera (një molekulë që ka kaluar nëpër një vrimë më të madhe nuk do të bjerë jashtë). enë në fund, dhe, përveç kësaj, ajo është e lidhur nga forcat ndëratomike). Për shkak të padëmshmërisë së tyre për shëndetin, ato mund të përdoren si përbërës në ilaçe dhe ushqime.

Megjithatë, përdorimi i parë i ciklodextrinave, i zbuluar menjëherë pas përshkrimit, ishte aktiviteti katalitik. Rastësisht doli që disa reagime me pjesëmarrjen e tyre vazhdojnë në një mënyrë krejtësisht të ndryshme sesa në mungesë të këtyre përbërjeve në mjedis. Arsyeja është se molekula e substratit ("mysafir") futet brenda kovës ("host") (4, 5). Prandaj, një pjesë e molekulës është e paarritshme për reagentët, dhe transformimi mund të ndodhë vetëm në ato vende që dalin jashtë. Mekanizmi i veprimit është i ngjashëm me veprimin e shumë enzimave, të cilat gjithashtu "maskojnë" pjesë të molekulave.

4. Modeli i një molekule ciklodekstrine që përmban një molekulë tjetër.

5. Një vështrim tjetër në të njëjtin kompleks

Cilat molekula mund të ruhen brenda ciklodekstrineve? Pothuajse çdo gjë që do të përshtatet brenda - përputhja e madhësisë së mysafirit dhe hostit është thelbësore (si me eterët e koronës dhe derivatet e tyre; shih artikullin e muajit të kaluar) (6). Kjo veti e ciklodekstrineve

6. Ciklodekstrina e lidhur në një zinxhir tjetër

molekulat, d.m.th. rotaxane (më shumë detaje: në numër

janar)

i bën ato të dobishme për kapjen selektive të komponimeve nga mjedisi. Kështu, substancat pastrohen dhe ndahen nga përzierja pas reagimit (për shembull, në prodhimin e barnave).

Përdorim tjetër? Do të ishte e mundur të citoheshin fragmente nga artikulli i mëparshëm në ciklin (modelet e enzimave dhe transportuesve, jo vetëm ato jonike - ciklodekstrinat transportojnë substanca të ndryshme) dhe një fragment që përshkruan dendrimerët (transportojnë substanca aktive në ilaçe, kozmetikë dhe produkte për mbrojtjen e bimëve). Përparësitë e paketimit të ciklodextrinës janë gjithashtu të ngjashme - gjithçka tretet në ujë (ndryshe nga shumica e ilaçeve, kozmetikës dhe pesticideve), substanca aktive lirohet gradualisht dhe zgjat më shumë (gjë që lejon doza më të vogla), dhe ena e përdorur është e biodegradueshme (mikroorganizmat dekompozohen shpejt ). produkt natyral, ai gjithashtu metabolizohet në trupin e njeriut). Përmbajtja e paketimit është gjithashtu e mbrojtur nga mjedisi (qasja e reduktuar në molekulën e ruajtur). Produktet për mbrojtjen e bimëve të vendosura në ciklodekstrina kanë një formë që është e përshtatshme për përdorim. Është pluhur i bardhë, i ngjashëm me miellin e patates, i cili tretet në ujë para përdorimit. Prandaj, nuk ka nevojë të përdorni tretës organikë të rrezikshëm dhe të ndezshëm.

Kur shfletojmë listën e përdorimeve të ciklodextrinës, mund të gjejmë disa "shije" dhe "aroma" të tjera në të. Ndërsa e para është një metaforë e përdorur zakonisht, e dyta mund t'ju habisë. Megjithatë, kovat kimike shërbejnë për të hequr aromat e pakëndshme dhe për të ruajtur dhe çliruar aromat e dëshiruara. Freskuesit e ajrit, thithësit e aromave, parfumet dhe letrat aromatike janë vetëm disa shembuj të përdorimit të komplekseve të ciklodextrinës. Një fakt interesant është se përbërjet aromatike të paketuara në ciklodekstrina u shtohen pluhurave larës. Gjatë hekurosjes dhe veshjes, aroma shpërbëhet gradualisht dhe lirohet.

Koha për të provuar. "Një ilaç i hidhur shëron më së miri", por ka shije të tmerrshme. Megjithatë, nëse administrohet në formën e një kompleksi me ciklodekstrinë, nuk do të ketë ndjesi të pakëndshme (substanca është e izoluar nga sythat e shijes). Hidhërimi i lëngut të grejpfrutit hiqet edhe me ndihmën e ciklodekstrinave. Ekstraktet e hudhrës dhe erëzave të tjera janë shumë më të qëndrueshme në formën e komplekseve sesa në formën e lirë. Shijet e paketuara në mënyrë të ngjashme përmirësojnë shijen e kafesë dhe çajit. Përveç kësaj, vëzhgimi i aktivitetit të tyre antikolesterol flet në favor të ciklodekstrineve. Grimcat e kolesterolit "të keq" lidhen brenda kovës kimike dhe ekskretohen nga trupi në këtë formë. Pra, ciklodekstrinat, produkte me origjinë natyrale, janë edhe vetë shëndeti.