В мире химии

Свет включает и выключает ловушку для хлорида

18 апреля 2017

Химики из Университета Индианы в Блумингтоне разработали молекулу, которая может не только связывать хлорид-анионы, но и высвобождать их при действии ультрафиолетового света.



При облучении азобензола ультрафиолетом спираль молекулы расплетается и высвобождает хлорид-ион. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2010, DOI: 10.1021/ja105793c)

Возглавлявший исследование Амар Флуд (Amar Flood) считает самым главным достижением не столько создание обратимо действующего рецептора, сколько то, что механизм действия рецептора известен, и он работает в точном соответствии с предварительно высказанными теоретическими предсказаниями исследователей.

Флуд заявляет, что у исследования было две главных стратегических цели. Во-первых, исследователи хотели разработать гибкую и эффективную систему для удаления токсичных анионов из промышленных отходов, а во-вторых – попробовать использовать такую систему для аналитической или медицинской химии. Он подчеркивает, что если получить водорастворимую и нетоксичную молекулу подобную рецептору, разработанному в его лаборатории, такая молекула могла бы помочь людям, страдающим от муковисцидоза, заболевания, заключающегося в том, что хлорид-ионы накапливаются вне определенных клеток.

В настоящее время существует достаточное количество органических молекул-рецепторов, способных к связыванию катионов – синтезировать органическое соединение, содержащее отрицательно заряженные функциональные группы зачастую не так сложно, гораздо сложнее получать органические молекулы, способные к связыванию положительно заряженных ионов.

Разработанный исследователями рецептор или «фолдамер» («foldamer») может быть получен в небольшое количество синтетических стадий и из доступных исходных веществ. При облучении видимым светом фолдамер за счет межмолекулярных взаимодействий самоорганизуется в плотную спиральную супрамолекулярную структуру с увеличенной стабильностью, в этой спирали существует «карман» для распознавания и связывания хлорид-иона. При облучении ультрафиолетом (365 нм) плотная спираль фолдамера дестабилизируется, в результате чего хлорид покидает «карман» и снова переходит в раствор, обратимость связывания хлорид-ионов была подтверждена результатами кондуктометрии раствора содержащего фолдамер и хлорид без облучения УФ и при облучении.

Возможность фотопереключения рецептора-фолдамера может сделать системы подобного типа неоценимыми инструментами для биохимиков и специалистов по молекулярной биологии, которые могли бы изучать влияние хлорид-иона на биологические системы просто регулируя интенсивность и продолжительность ультрафиолетового излучения. К сожалению разработанный Флудом фолдамер в настоящее время пока еще не может быть использован для такого рода исследований – он растворим в неполярных органических растворителях.

Флуд отмечает, что переход к водорастворимой системе – направление дальнейших исследований, и после подтверждения возможности создания рецептора, обратимо связывающего анионы в ответ на внешнее воздействие, его модификация и получение водорастворимого аналога будет достаточно несложной синтетической задачей.

Молекула-фолдамер, способная к обратимому связыванию хлорид-ионов, была создана на основе ранее разработанных в группе Флуда рецепторов, однако те рецепторы не были способны к самопроизвольной организации в спирали. Прототип обратимой ловушки-хозяина для хлорида представлял собой макроциклическую структуру, с которой гость-хлорид необратимо связывался благодаря сродству к нему функциональных групп и размеру полости.

Источник: J. Am. Chem. Soc., 2010, DOI: 10.1021/ja105793c


метки статьи: аналитическая химия, биохимия, нанотехнологии, органическая химия, органический синтез, химия поверхности

В мире химии

Другие новости

18 июня 2011 Пыль из наноматериалов не опаснее обычной пыли?

Группа исследователей из Германии сообщает хорошие новости для тех, кто уверен в том, что наноматериалы не представляют собой серьезной опасности для окружающей среды и человека.


27 апреля 2017 Сверхтвердые материалы можно получить при обычном давлении

Химики-неорганики из США, не используя повышенное давление, синтезировали материал, твердость которого может соперничать с твердостью алмаза. Исследователи из группы Хсиу-Йинг Чанга (Hsiu-Ying Chung) из Университета Калифорнии получили «сверхтвердый» диборид рения (ReB2) при обычном давлении. Твердость ...


17 февраля 2009 Самоорганизованная спираль из нуклеотидов

Определена химическая структура, над расшифровкой которой биохимики трудились уже более чем полвека – строение самоорганизованных ассоциатов 5′-гуанозинмонофосфата (5′-GMP).