Kimyo fanidan qiziqarli fanlar kabineti - 2-qism

Kimyo bo'limining oldingi sonida kimyoviy g'alati shouning bir nechta birikmalari taqdim etilgan (seriya nomidan kelib chiqqan holda, siz ular haqida maktabda aniq bilmaysiz). Bu juda obro'li "odamlar" bo'lib, ular o'zlarining g'ayrioddiy ko'rinishiga qaramay, Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan va ularning bir qator sohalardagi mulklarini ortiqcha baholab bo'lmaydi. Ushbu maqolada, toj efirlari va ularning hosilalaridan kam bo'lmagan kimyo sohasidagi keyingi original belgilar bilan tanishish vaqti keldi.

kimyoviy daraxtlar

Podandlar, molekulaning markaziy qismiga biriktirilgan uzun zanjirli birikmalar yangi moddalar sinfini keltirib chiqardi (o'tgan oydagi maqolada "kimyoviy ahtapotlar" haqida batafsilroq). Kimyogarlar "tentacles" sonini ko'paytirishga qaror qilishdi. Buning uchun reaksiyaga kirisha oladigan atomlar guruhi bilan tugaydigan qurollarning har biriga tegishli guruhlarda tugaydigan boshqa molekula qo'shildi (ikki yoki undan ko'p; maqsad boshqa zarralar bilan birlashishi mumkin bo'lgan joylar sonini ko'paytirishdir. ). U bilan ko'proq molekulalar reaksiyaga kirishdi, keyin ko'proq va hokazo. Butun tizim hajmining o'sishi diagramma bilan ko'rsatilgan:

Kimyogarlar yangi birikmalarni daraxtlarning oʻsayotgan shoxlari bilan bogʻlashdi, shuning uchun dendrimeriya (yunoncha dendron = daraxt, meros = qism) nomini oldi. Dastlab, u "arborole" (bu lotincha, bu erda arbor ham daraxt degan ma'noni anglatadi) yoki "kaskad zarrachalar" atamalari bilan raqobatlashdi. Muallif ko'proq meduza yoki faol bo'lmagan anemonlarning chigal chodirlariga o'xshasa-da, kashfiyotchilar, albatta, nom berish huquqiga ega. Dendrimerlarning fraktal tuzilmalar bilan bog'lanishi ham muhim kuzatish hisoblanadi.

1. Asl dendrimerlardan birining modeli

filialning o'sish bosqichi

Dendrimerlar cheksiz o'sishi mumkin emas (1). Tarmoqlar soni eksponent ravishda o'sib boradi va sferik massa yuzasiga yangi molekulalar biriktirilishining bir necha-o'n bosqichidan so'ng bo'sh joy tugaydi (butun nanometr o'lchamiga etadi; nanometr - metrning milliarddan bir qismi). Boshqa tomondan, dendrimerning xususiyatlarini manipulyatsiya qilish imkoniyatlari deyarli cheksizdir. Sirtda mavjud bo'lgan parchalar gidrofil ("suvni yaxshi ko'radigan", ya'ni suvga va qutbli erituvchilarga yaqin) yoki hidrofobik ("suvdan qochadigan", lekin qutbsiz suyuqliklar bilan aloqa qilishga moyil bo'lishi mumkin, masalan, ko'pchilik organik. erituvchilar). erituvchilar). Xuddi shunday, molekulaning ichki qismi qutbli yoki qutbsiz bo'lishi mumkin. Dendrimer yuzasi ostida, alohida novdalar orasida, tanlangan moddalar kiritilishi mumkin bo'lgan bo'sh joylar mavjud (sintez bosqichida yoki undan keyin ular sirt guruhlariga ham biriktirilishi mumkin). Shuning uchun, kimyoviy daraxtlar orasida har kim o'z ehtiyojlari uchun mos keladigan narsani topadi. Va siz, o'quvchi, ushbu maqolani oxirigacha o'qishdan oldin, tuzilishiga ko'ra, har qanday muhitda "qulay" bo'ladigan molekulalardan nima foydalanishingiz mumkinligi va boshqa qanday moddalar bo'lishi mumkinligi haqida o'ylab ko'ring?

Albatta, tanlangan birikmalarni tashish va ularning tarkibini himoya qilish uchun konteynerlar sifatida. (2). Bu dendrimerlarning asosiy ilovalari. Ularning ko'pchiligi hali tadqiqot bosqichida bo'lsa-da, ba'zilari allaqachon amaliyotda qo'llanilmoqda. Dendrimerlar organizmning suv muhitida giyohvand moddalarni tashish uchun juda yaxshi. Ba'zi dorilar tana suyuqliklarida erishi uchun maxsus o'zgartirilishi kerak - konveyerlardan foydalanish bu o'zgarishlarni oldini oladi (ular preparatning samaradorligiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin). Bundan tashqari, faol modda asta-sekin kapsula ichidan chiqariladi, ya'ni dozalarni kamaytirish va kamroq qabul qilish mumkin. Dendrimer yuzasiga turli molekulalarning biriktirilishi ularni faqat alohida organlarning hujayralari tomonidan tan olinishiga olib keladi. Bu, o'z navbatida, butun tanani keraksiz nojo'ya ta'sirlarga duchor qilmasdan, masalan, saratonga qarshi terapiyada preparatni to'g'ridan-to'g'ri belgilangan joyga olib borish imkonini beradi.

2. Tarkibida boshqa molekula bo‘lgan dendrimer modeli

(yuqori)

Kosmetika ham suv, ham yog'lar asosida yaratilgan. Biroq, ko'pincha faol modda yog'da eriydi va kosmetika mahsuloti suvli eritma shaklida bo'ladi (va aksincha: suvda eriydigan moddani yog'li asos bilan aralashtirish kerak). Emulsifikatorlarning qo'shilishi (barqaror suv-yog'li eritma hosil bo'lishiga imkon beradi) har doim ham ijobiy natija bermaydi. Shu sababli, kosmetika laboratoriyalari dendrimerlarning potentsialidan ehtiyojlarga osongina moslanadigan konveyerlar sifatida foydalanishga harakat qilmoqda. Ekinlarni himoya qiluvchi kimyoviy moddalar sanoati ham xuddi shunday muammolarga duch kelmoqda. Shunga qaramay, ko'pincha qutbsiz pestitsidni suv bilan aralashtirish kerak. Dendrimerlar ulanishni osonlashtiradi va qo'shimcha ravishda patogenni asta-sekin ichkaridan chiqaradi, toksik moddalar miqdorini kamaytiradi. Yana bir dastur - mikroblarni yo'q qilish uchun ma'lum bo'lgan metall kumush nanozarrachalarni qayta ishlash. Shuningdek, genetik tadqiqotlarda vaksinalardagi antigenlarni va DNK parchalarini tashish uchun dendrimerlardan foydalanish bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Ko'proq imkoniyatlar mavjud, siz faqat o'z tasavvuringizni ishlatishingiz kerak.

Chelaklar

Glyukoza tirik dunyoda eng ko'p tarqalgan organik birikma hisoblanadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, u har yili 100 milliard tonna ishlab chiqariladi! Organizmlar fotosintezning asosiy mahsulotidan turli usullarda foydalanadilar. Glyukoza hujayralardagi energiya manbai bo'lib, zaxira material (o'simlik kraxmal va hayvonlarning glikogeni) va qurilish materiali (tsellyuloza) bo'lib xizmat qiladi. O'n to'qqizinchi va yigirmanchi asrlar oxirida bakterial fermentlar (qisqartirilgan KD) ta'sirida kraxmalning qisman parchalanishi mahsulotlari aniqlandi. Nomidan ko'rinib turibdiki, bu tsiklik yoki halqali birikmalar:

Ular oltita (variant a-CD), etti (b-CD) yoki sakkizta (g-CD) glyukoza molekulalaridan iborat, ammo kattaroq halqalar ham ma'lum. (3). Lekin nima uchun ba'zi bakteriyalarning metabolik mahsulotlari shunchalik qiziqki, ularga "Yosh texnik maktab" dan joy beriladi?

3. Siklodekstrinlarning modellari. Chapdan o'ngga: a - KD, b - KD, g - KD.

Avvalo, siklodekstrinlar suvda eruvchan birikmalar bo'lib, bu ajablanarli emas - ular nisbatan kichik va yuqori darajada eriydigan glyukozadan iborat (kraxmal eritma hosil qilish uchun juda katta zarrachalarni hosil qiladi, lekin to'xtatilishi mumkin). Ikkinchidan, ko'plab OH guruhlari va glyukoza kislorod atomlari boshqa molekulalarni bog'lashga qodir. Uchinchidan, siklodekstrinlar arzon va mavjud kraxmaldan oddiy biotexnologik jarayon orqali olinadi (hozirda yiliga minglab tonna miqdorida). To'rtinchidan, ular butunlay toksik bo'lmagan moddalar bo'lib qoladilar. Va, nihoyat, eng original - ularning shakli (siz, O'quvchi, ushbu birikmalardan foydalanganda taklif qilishingiz kerak): tubsiz chelak, ya'ni. siklodekstrinlar boshqa moddalarni tashish uchun mos keladi (kattaroq teshikdan o'tgan molekula tushmaydi). pastki qismidagi konteyner va bundan tashqari, u atomlararo kuchlar bilan bog'langan). Sog'liq uchun zararsizligi tufayli ular dori-darmonlar va oziq-ovqat mahsulotlarining tarkibiy qismi sifatida ishlatilishi mumkin.

Biroq, tavsifdan ko'p o'tmay kashf etilgan siklodekstrinlarning birinchi qo'llanilishi katalitik faollik edi. Tasodifan ma'lum bo'ldiki, ular ishtirokidagi ba'zi reaktsiyalar atrof-muhitda ushbu birikmalar yo'qligiga qaraganda butunlay boshqacha tarzda boradi. Sababi, substrat molekulasi ("mehmon") chelakka ("mezbon") kiradi. (4, 5). Shuning uchun molekulaning bir qismi reagentlarga etib bo'lmaydi va transformatsiya faqat tashqariga chiqadigan joylarda sodir bo'lishi mumkin. Ta'sir mexanizmi ko'plab fermentlarning ta'siriga o'xshaydi, ular ham molekulalarning qismlarini "niqoblaydi".

4. Tarkibida boshqa molekula bo‘lgan siklodekstrin molekulasi modeli.

5. Xuddi shu majmuaga yana bir qarash

Siklodekstrinlar ichida qanday molekulalar saqlanishi mumkin? Ichkariga mos keladigan deyarli hamma narsa - mehmon va mezbonning o'lchamiga mos kelishi juda muhim (korona efirlari va ularning hosilalari kabi; o'tgan oydagi maqolaga qarang) (6). Bu siklodekstrinlarning xossasi

6. Boshqa zanjirga bog'langan siklodekstrin

molekulalar, ya'ni rotaksan (batafsilroq: masalada

yanvar)

ularni atrof-muhitdan aralashmalarni tanlab olish uchun foydali qiladi. Shunday qilib, moddalar tozalanadi va reaktsiyadan keyin aralashmadan ajratiladi (masalan, dori vositalarini ishlab chiqarishda).

Boshqa foydalanishmi? Tsiklda oldingi maqoladan parchalarni (fermentlar va transporterlarning modellari, nafaqat ionlilar - siklodekstrinlar turli moddalarni tashiydi) va dendrimerlarni (dorilar, kosmetika va o'simliklarni himoya qilish vositalaridagi faol moddalarni tashish) tavsiflovchi parchani keltirish mumkin edi. Tsiklodekstrinli qadoqlashning afzalliklari ham shunga o'xshash - hamma narsa suvda eriydi (ko'pgina dorilar, kosmetika va pestitsidlardan farqli o'laroq), faol modda asta-sekin ajralib chiqadi va uzoqroq davom etadi (bu kichikroq dozalarga imkon beradi) va ishlatilgan idish biologik parchalanadi (mikroorganizmlar tez parchalanadi) ). tabiiy mahsulot, u inson organizmida ham metabollanadi). Paket tarkibi ham atrof-muhitdan himoyalangan (saqlangan molekulaga kirishni qisqartiradi). Siklodekstrinlarga joylashtirilgan o'simliklarni himoya qilish vositalari foydalanish uchun qulay bo'lgan shaklga ega. Bu kartoshka uniga o'xshash oq kukun bo'lib, uni ishlatishdan oldin suvda eritiladi. Shuning uchun xavfli va yonuvchan organik erituvchilarni ishlatishning hojati yo'q.

Siklodekstrinni qo'llash ro'yxatini ko'rib chiqsak, unda biz bir nechta boshqa "lazzatlar" va "hidlar" ni topishimiz mumkin. Birinchisi tez-tez ishlatiladigan metafora bo'lsa-da, ikkinchisi sizni hayratda qoldirishi mumkin. Biroq, kimyoviy chelaklar yomon hidlarni olib tashlash va kerakli aromalarni saqlash va chiqarish uchun xizmat qiladi. Havo spreyi, hidni yutuvchi, parfyumeriya va xushbo'y qog'ozlar siklodekstrin komplekslarini qo'llashning bir nechta misolidir. Qizig'i shundaki, siklodekstrinlarga qadoqlangan xushbo'y birikmalar kir yuvish kukuniga qo'shiladi. Dazmollash va kiyish vaqtida xushbo'y hid asta-sekin parchalanadi va chiqariladi.

Sinash vaqti. "Achchiq dori eng yaxshi davolaydi", lekin uning ta'mi dahshatli. Biroq, agar u siklodekstrin bilan kompleks shaklida qo'llanilsa, yoqimsiz his-tuyg'ular bo'lmaydi (modda ta'mli kurtaklardan ajratilgan). Greypfrut sharbatining achchiqligi ham siklodekstrinlar yordamida olib tashlanadi. Sarimsoq va boshqa ziravorlar ekstrakti komplekslar shaklida erkin shaklga qaraganda ancha barqarordir. Xuddi shunday qadoqlangan lazzatlar qahva va choyning ta'mini oshiradi. Bundan tashqari, ularning antixolesterin faolligini kuzatish siklodekstrinlar foydasiga gapiradi. "Yomon" xolesterin zarralari kimyoviy chelak ichida bog'lanadi va bu shaklda tanadan chiqariladi. Shunday qilib, siklodekstrinlar, ya'ni tabiiy kelib chiqishi mahsuloti ham sog'liqning o'zi.