Химия боюнча кызыктар кабинети — 2-болум

Химия бөлүмүнүн мурунку чыгарылышында химиялык фантазия шоусунун бир нече кошулмалары берилген (сериалдын аталышына караганда, сиз алар жөнүндө мектепте сөзсүз биле албайсыз). Бул өтө кадыр-барктуу "адамдар", алардын адаттан тыш көрүнүшүнө карабастан, Нобель сыйлыгы ыйгарылган жана алардын бир катар аймактардагы мүлктөрүн баалоого болбойт. Бул макалада, химия чөйрөсүндөгү кийинки оригиналдуу каармандар менен таанышууга убакыт келди, алар таажы эфирлеринен жана алардын туундуларынан кем эмес кызыктуу.

химиялык дарактар

Поданддар, молекуланын борбордук бөлүгүнө байланган узун чынжырлуу кошулмалар жаңы класстагы заттардын пайда болушуна шарт түздү (өткөн айдагы макалада “химиялык осьминогдор” жөнүндө кененирээк). Химиктер «чатырлардын» санын кебейтууну чечишти. Бул үчүн, реакцияга жөндөмдүү атомдор тобу менен аяктаган куралдын ар бирине тиешелүү топтор менен аяктаган дагы бир молекула кошулган (эки же андан көп; кеп башка бөлүкчөлөр менен бириге турган сайттардын санын көбөйтүүдө. ). Аны менен көбүрөөк молекулалар реакцияга кирди, андан кийин дагы көп жана башкалар. Бүткүл системанын көлөмүнүн өсүшү диаграммада көрсөтүлгөн:

Химиктер жаңы кошулмаларды дарактардын өсүп турган бутактары менен байланыштырышкан, демек дендримирия (грек тилинен дендрон = дарак, meros = бөлүк) деп аташкан. Алгач ал "арборол" (бул латынча, бул жерде арбор да дарак дегенди билдирет) же "каскаддуу бөлүкчөлөр" терминдери менен атаандашкан. Автор медузанын же жигердүү эмес анемондордун чырмалышкан чатырларына көбүрөөк окшошсо да, ачуучулардын, албетте, ат коюуга укугу бар. Дендрмерлердин фракталдык структуралар менен байланышы да маанилүү байкоо болуп саналат.

1. Оригиналдуу дендрмерлердин биринин модели

бутактарынын өсүү баскычы

Dendrimers чексиз өсө албайт (1). Бутактардын саны экспоненциалдуу түрдө өсөт жана сфералык массанын бетине жаңы молекулалардын бир нече-он этаптарынан кийин бош мейкиндик бүтөт (бүт нанометрдик өлчөмдөргө жетет; нанометр – метрдин миллиарддан бир бөлүгү). Башка жагынан алганда, дендримердин касиеттерин манипуляциялоо мүмкүнчүлүктөрү дээрлик чексиз. Жер үстүндөгү фрагменттер гидрофильдүү ("сууну сүйүүчү", б.а. сууга жана полярдык эриткичтерге жакындыгы бар) же гидрофобдук ("суудан качкан", бирок полярдуу эмес суюктуктар менен тийүүгө ыктуу, мисалы, көпчүлүк органикалык болушу мүмкүн. эриткичтер). эриткичтер). Ошо сыяктуу эле, молекуланын ички жаратылышы полярдуу же полярдуу эмес болушу мүмкүн. Дендримердин бетинин астында айрым бутактардын ортосунда тандалган заттар киргизиле турган бош мейкиндиктер бар (синтез стадиясында же андан кийин алар беттик топторго да кошулушу мүмкүн). Ошондуктан химиялык дарактардын арасынан ар бир адам өзүнө ылайыктуу бир нерсени табат. Ал эми сиз, окурман, бул макаланы аягына чейин окуудан мурун, түзүлүшү боюнча ар кандай чөйрөдө «ыңгайлуу» боло турган молекулаларды эмне үчүн колдонсоңуз болот жана дагы кандай заттар камтышы мүмкүн деп ойлонуп көрүңүз?

Албетте, тандалган кошулмаларды ташуу жана алардын мазмунун коргоо үчүн контейнерлер катары. (2). Бул дендримерлердин негизги колдонмолору. Алардын көбү изилдөө стадиясында болсо да, айрымдары практикада колдонулуп келе жатат. Dendrimers дененин суу чөйрөсүндө дары ташуу үчүн сонун болуп саналат. Кээ бир дары-дармектерди дене суюктуктарында эритүү үчүн атайын модификациялоо керек - конвейерлерди колдонуу бул трансформациялардан качат (алар препараттын натыйжалуулугуна терс таасирин тийгизиши мүмкүн). Мындан тышкары, активдүү зат капсуланын ичинен акырындык менен чыгарылат, бул дозаны азайтып, азыраак кабыл алууга болот дегенди билдирет. Дендримердин бетине түрдүү молекулалардын жабышып калышы алардын айрым органдардын клеткалары тарабынан гана таанылышына алып келет. Бул, өз кезегинде, бүт денени керексиз терс таасирлерге дуушар кылбастан, мисалы, ракка каршы терапияда дары-дармекти түздөн-түз көздөгөн жерине жеткирүүгө мүмкүндүк берет.

2. Башка молекуланы камтыган дендрмердин модели

(жогорку)

Косметика суунун да, майдын да негизинде түзүлөт. Бирок, көп учурда активдүү зат майда эрүүчү болуп саналат, ал эми косметикалык продукт суу эритмеси түрүндө болот (жана тескерисинче: сууда эрүүчү зат май негизи менен аралаштыруу керек). Эмульгаторлорду кошуу (туруктуу суу-май эритмесинин пайда болушуна мүмкүндүк берүүчү) дайыма эле жакшы натыйжа бере бербейт. Ошондуктан косметикалык лабораториялар дендрмерлердин потенциалын муктаждыктарга оңой ыңгайлаштырылган конвейерлер катары колдонууга аракет кылып жатышат. Өсүмдүктөрдү коргоо химиялык өнөр жайы ушундай эле көйгөйлөргө дуушар болот. Дагы, көп учурда полярдуу эмес пестицидди суу менен аралаштыруу зарыл. Дендримерлер байланышты жеңилдетет жана андан тышкары, патогенди акырындык менен ичинен чыгарып, уулуу заттардын көлөмүн азайтат. Дагы бир колдонмо микробдорду жок кылуу үчүн белгилүү болгон металл күмүш нанобөлүкчөлөрүн иштетүү болуп саналат. Генетикалык изилдөөлөрдө вакциналардагы антигендерди жана ДНК фрагменттерин ташуу үчүн дендрмерлерди колдонуу боюнча да изилдөөлөр жүрүп жатат. Мүмкүнчүлүктөр дагы бар, жөн гана фантазияңызды колдонушуңуз керек.

Челектер

Глюкоза тирүү дүйнөдөгү эң көп кездешүүчү органикалык кошулма. Ал жыл сайын 100 миллиард тонна елчемунде чыгарылат деп эсептелген! Организмдер фотосинтездин негизги продуктусун ар кандай жолдор менен колдонушат. Глюкоза клеткалардагы энергиянын булагы, резервдик материал (өсүмдүк крахмалы жана жаныбарлардын гликогени) жана курулуш материалы (целлюлоза) катары кызмат кылат. Он тогузунчу жана XNUMX-кылымдын аягында крахмалдын бактериялык ферменттердин (кыскача КД) таасиринен жарым-жартылай ажырашынын продуктылары аныкталган. Аты айтып тургандай, бул циклдик же шакек кошулмалар:

Алар алты (вариант a-CD), жети (b-CD) же сегиз (g-CD) глюкоза молекулаларынан турат, бирок чоңураак шакекчелер да белгилүү. (3). Бирок эмне үчүн кээ бир бактериялардын зат алмашуу продуктулары ушунчалык кызыктуу болгондуктан, аларга «Жаш техникумдан» орун берилген?

3. Циклодекстриндердин моделдери. Солдон оңго: а - КД, б - КД, г - КД.

Биринчиден, циклодекстриндер сууда эрүүчү кошулмалар, алар таң калыштуу эмес - алар салыштырмалуу кичине жана жакшы эрүүчү глюкозадан турат (крахмал эритмени түзүү үчүн өтө чоң бөлүкчөлөрдү түзөт, бирок суспензияга алынышы мүмкүн). Экинчиден, көптөгөн OH топтору жана глюкоза кычкылтек атомдору башка молекулаларды байланыштыра алат. Үчүнчүдөн, циклодекстриндер арзан жана жеткиликтүү крахмалдан жөнөкөй биотехнологиялык процесс менен алынат (азыркы учурда жылына миңдеген тонна өлчөмүндө). Төртүнчүдөн, алар толугу менен уулуу эмес заттар бойдон калууда. Жана, акырында, эң оригиналдуусу – алардын формасы (бул кошулмаларды колдонууда сиз, Окурман, сунушташы керек): Түпсүз чака, б.а. циклодекстриндер башка заттарды ташууга ылайыктуу (чоңураак тешиктен өткөн молекула түшүп кетпейт). түбүндө контейнер, жана, анын үстүнө, ал атом аралык күчтөр менен байланышкан). Ден соолукка зыяны жок болгондуктан, алар дары-дармектердин жана тамак-аштын курамында колдонулушу мүмкүн.

Бирок циклодекстриндерди биринчи жолу колдонуу каталитикалык активдүүлүк болгон. Алардын катышуусу менен кээ бир реакциялар чөйрөдө бул кошулмалардын жок болгонуна караганда такыр башкача жүрүп жатканы кокусунан белгилүү болду. Себеби субстрат молекуласы ("конок") чаканын ичине ("хост") кирет. (4, 5). Демек, молекуланын бир бөлүгү реагенттерге жетпейт жана трансформация сыртка чыгып турган жерлерде гана болушу мүмкүн. Иш-аракет механизми көптөгөн ферменттердин аракетине окшош, алар да молекулалардын бөлүктөрүн "маскалайт".

4. Башка молекуланы камтыган циклодекстрин молекуласынын модели.

5. Ошол эле комплекске дагы бир кароо

Циклодекстриндердин ичинде кандай молекулалар сакталышы мүмкүн? Ичине туура келе турган дээрлик бардык нерсе - конок менен хосттун өлчөмүн дал келүү абдан маанилүү (корона эфирлери жана алардын туундулары сыяктуу; өткөн айдагы макаланы караңыз) (6). Бул циклодекстриндердин касиети

6. Башка чынжырга байланган циклодекстрин

молекулалар, б.а. ротаксан (толук маалымат: чыгарылышта

январь)

аларды айлана-чөйрөдөн кошулмаларды тандап алуу үчүн пайдалуу кылат. Ошентип, заттар реакциядан кийин (мисалы, дарыларды өндүрүүдө) тазаланып, аралашмадан бөлүнөт.

Башка колдонуу? Циклдин мурунку макаласынан үзүндүлөрдү (ферменттердин жана транспорттордун моделдери, иондук гана эмес – циклодекстриндер ар кандай заттарды ташыйт) жана дендримерлерди (дары-дармектерде, косметикада жана өсүмдүктөрдү коргоо каражаттарында активдүү заттарды ташуу) сүрөттөгөн үзүндү келтирүүгө болот. Циклодекстрин таңгагынын пайдасы да окшош - баары сууда эрийт (көбүнчө дарылардан, косметикадан жана пестициддерден айырмаланып), активдүү ингредиент акырындык менен бөлүнүп чыгат жана узакка созулат (бул азыраак дозаларды колдонууга мүмкүндүк берет), ал эми колдонулган контейнер биологиялык жактан ажырайт (микроорганизмдер тез бузулат) ). табигый продукт, ал адамдын организминде да метаболизмге кирет). Пакеттин мазмуну да айлана-чөйрөдөн корголот (сакталган молекулага кирүү мүмкүнчүлүгү азаят). Циклодекстриндерге жайгаштырылган өсүмдүктөрдү коргоо каражаттары колдонууга ыңгайлуу формага ээ. Бул ак порошок, картошка унуна окшош, аны колдонуудан мурун сууда эритүү. Ошондуктан, зыяндуу жана күйүүчү органикалык эриткичтерди колдонуунун кереги жок.

Циклодекстринди колдонуунун тизмесин карап чыгууда биз андан башка бир нече "даамдарды" жана "жыттарды" таба алабыз. Биринчиси кеңири колдонулган метафора болсо, экинчиси сизди таң калтырышы мүмкүн. Бирок, химиялык чакалар жаман жыттарды кетирүү жана керектүү жыттарды сактоо жана чыгаруу үчүн кызмат кылат. Аба тазалоочу каражаттар, жыт соргучтар, парфюмерия жана жыпар жыттуу кагаздар циклодекстрин комплекстерин колдонуунун бир нече мисалдары. Кызыктуу жагдай, кир жуугуч порошоктарга циклодекстриндерге таңгакталган даам берүүчү кошулмалар кошулат. Үтүктөө жана кийүү учурунда жыпар жыт акырындап бузулуп, бөлүнүп чыгат.

Аракет кылууга убакыт. "Ачуу дары эң жакшы айыктырат" бирок даамы коркунучтуу. Бирок, эгерде ал циклодекстрин менен комплекс түрүндө берилсе, анда эч кандай жагымсыз сезимдер болбойт (зат даам сезүү бүчүрлөрүнөн бөлүнгөн). Грейпфрут ширесинин ачуусу да циклодекстриндердин жардамы менен жок кылынат. Сарымсак жана башка жыпар жыттуу заттардын экстракттары эркин түргө караганда комплекстер түрүндө бир кыйла туруктуу. Ушундай эле таңгакталган даамдар кофе менен чайдын даамын жакшыртат. Мындан тышкары, алардын антихолестериндик активдүүлүгүн байкоо циклодекстриндердин пайдасына сүйлөйт. "Жаман" холестерол бөлүкчөлөрү химиялык чаканын ичине байланып, денеден ушул формада чыгарылат. Ошентип, циклодекстриндер, табигый өнүмдөр да ден соолуктун өзү.