Kabinet Penasaran Kimia - Bagean 2

Ing Jeksa Agung bisa ngetokake sadurungé saka bagean kimia wis presented sawetara senyawa saka acara freak kimia (contone miturut jeneng seri, sampeyan mesthi ora bakal sinau bab mau ing sekolah). Iki minangka "wong" sing dihormati, sing, sanajan penampilan sing ora biasa, dianugerahi Bebungah Nobel, lan properti ing sawetara wilayah ora bisa dikira-kira. Ing artikel iki, iku wektu kanggo njaluk kenalan karo karakter asli sabanjuré saka alam kimia, ora kurang menarik saka eter makutha lan turunan.

wit kimia

Podands, senyawa karo ranté dawa ditempelake ing bagéan tengah saka molekul, wis mimpin kanggo kelas anyar saka zat (liyane ing "kimia gurita" ing artikel pungkasan sasi). Kimiawan mutusake kanggo nambah jumlah "tentacles". Kanggo nindakake iki, kanggo saben lengen sing pungkasan ing klompok atom sing bisa bereaksi, molekul liyane ditambahake, sing pungkasan ing klompok sing cocog (loro utawa luwih; titik kasebut nambah jumlah situs sing bisa digabung karo partikel liyane. ). Molekul luwih akeh sing bereaksi karo dheweke, banjur luwih akeh, lan liya-liyane. Tambah ing ukuran kabeh sistem digambarake dening diagram:

Kimiawan wis ngubungake senyawa anyar karo cabang-cabang wit sing tuwuh, mula diarani dendrimeria (saka basa Yunani dendron = wit, meros = part). Wiwitane, iki saingan karo istilah "arborole" (iki basa Latin, ing ngendi arbor uga tegese wit) utawa "partikel cascading". Sanajan penulis katon luwih mirip tentakel ubur-ubur utawa anemone sing ora aktif, para panemu, mesthi duwe hak kanggo menehi jeneng. Asosiasi dendrimer karo struktur fraktal uga minangka pengamatan penting.

1. Model salah sawijining dendrimer asli

tataran wutah cabang

Dendrimer ora bisa tuwuh tanpa wates (1). Cacahé cabang tuwuh sacara eksponensial, lan sawisé sawetara nganti sepuluh tahapan lampiran molekul anyar ing permukaan massa bunder, papan bebas rampung (kabeh tekan dimensi nanometer; nanometer minangka samilyar meter). Ing sisih liya, kemungkinan manipulasi sifat dendrimer meh ora ana watesan. Pecahan sing ana ing permukaan bisa dadi hidrofilik ("seneng banyu", yaiku duweni afinitas kanggo banyu lan pelarut polar) utawa hidrofobik ("nyingkiri banyu", nanging gampang kena kontak karo cairan non-polar, contone, paling organik. pelarut). pelarut). Kajaba iku, interior molekul bisa dadi polar utawa non-polar. Ing permukaan dendrimer, ing antarane cabang individu, ana ruang bebas sing bisa dilebokake zat sing dipilih (ing tahap sintesis utawa mengko, bisa uga dipasang ing klompok permukaan). Mulane, ing antarane wit-witan kimia, saben wong bakal nemokake sing cocog karo kabutuhane. Lan sampeyan, sing maca, sadurunge maca artikel iki nganti pungkasan, pikirake apa sampeyan bisa nggunakake molekul sing, miturut strukture, bakal "nyaman" ing lingkungan apa wae, lan apa bahan liyane sing bisa ngemot?

Mesthi, minangka wadhah kanggo ngangkut senyawa sing dipilih lan nglindhungi isine. (2). Iki minangka aplikasi utama dendrimer. Sanajan akeh sing isih ana ing tahap riset, sawetara uga wis ditrapake ing praktik. Dendrimer apik banget kanggo ngangkut obat ing lingkungan akuatik awak. Sawetara obat kudu diowahi khusus kanggo larut ing cairan awak - panggunaan conveyor bakal ngindhari transformasi kasebut (bisa nyebabake efektifitas obat kasebut). Kajaba iku, zat aktif alon-alon dibebasake saka kapsul, sing tegese dosis bisa dikurangi lan dijupuk luwih asring. Lampiran saka macem-macem molekul ing lumahing dendrimer ndadékaké kanggo kasunyatan sing padha dikenali mung dening sel saka organ individu. Iki, kanthi mangkono, ngidini obat kasebut diangkut langsung menyang panggonan sing dituju, tanpa nyedhiyakake kabeh awak kanggo efek samping sing ora perlu, contone, ing terapi anti-kanker.

2. Model dendrimer sing ngemot molekul liyane

(ndhuwur)

Kosmetik digawe kanthi basis banyu lan lemak. Nanging, asring zat aktif larut ing lemak, lan produk kosmetik ana ing bentuk larutan banyu (lan kosok balene: zat larut banyu kudu dicampur karo basa lemak). Tambahan saka emulsifiers (ngidini tatanan saka solusi banyu-lemak stabil) ora tansah bisa favorably. Mula, laboratorium kosmetik nyoba nggunakake potensial dendrimer minangka konveyor sing bisa gampang dicocogake karo kabutuhan. Industri bahan kimia pangayoman potong ngadhepi masalah sing padha. Maneh, asring perlu kanggo nyampur pestisida non-polar karo banyu. Dendrimer nggampangake sambungan lan, saliyane, ngeculake patogen saka njero, nyuda jumlah zat beracun. Aplikasi liyane yaiku pangolahan nanopartikel perak metalik, sing dikenal bisa ngrusak mikroba. Riset uga ditindakake babagan panggunaan dendrimer kanggo ngeterake antigen ing vaksin lan fragmen DNA ing studi genetik. Ana luwih akeh kemungkinan, sampeyan mung kudu nggunakake imajinasi sampeyan.

ember

Glukosa minangka senyawa organik paling akeh ing jagad urip. Dikira-kira diprodhuksi saben taun kanthi jumlah 100 milyar ton! Organisme nggunakake produk utama fotosintesis kanthi cara sing beda-beda. Glukosa minangka sumber energi ing sel, dadi bahan cadangan (pati sayuran lan glikogen kewan) lan bahan bangunan (selulosa). Ing wiwitan abad kaping XNUMX lan kaping XNUMX, produk pemecahan parsial pati kanthi tumindak enzim bakteri (disingkat KD) diidentifikasi. Minangka jeneng kasebut, iki minangka senyawa siklik utawa cincin:

Iki kalebu enem molekul glukosa (varian a-CD), pitu (b-CD) utawa wolung (g-CD), sanajan cincin sing luwih gedhe uga dikenal. (3). Nanging kenapa produk metabolisme saka sawetara bakteri dadi menarik sing diwenehi panggonan ing "Sekolah Teknik Muda"?

3. Model siklodekstrin. Saka kiwa menyang tengen: a - KD, b - KD, g - KD.

Kaping pisanan, cyclodextrins minangka senyawa sing larut ing banyu, sing ora bakal kaget - relatif cilik lan kalebu glukosa sing larut banget (pati mbentuk partikel sing gedhe banget kanggo mbentuk solusi, nanging bisa digantung). Kapindho, akeh gugus OH lan atom oksigen glukosa bisa ngiket molekul liyane. Katelu, cyclodextrins dipikolehi kanthi proses bioteknologi sing prasaja saka pati sing murah lan kasedhiya (saiki kanthi jumlah ewu ton saben taun). Kaping papat, dheweke tetep dadi bahan sing ora beracun. Lan, pungkasane, sing paling asli yaiku wujude (sing sampeyan, Pembaca, kudu menehi saran nalika nggunakake senyawa kasebut): Ember tanpa dasar, yaiku. cyclodextrins cocok kanggo nggawa zat liya (molekul sing wis liwat bolongan gedhe ora bakal tiba metu). wadhah ing sisih ngisor, lan, malih, kaiket dening pasukan interatomik). Amarga ora mbebayani kanggo kesehatan, bisa digunakake minangka bahan ing obat-obatan lan panganan.

Nanging, panggunaan pertama siklodekstrin, sing ditemokake sakcepete sawise deskripsi, yaiku kegiatan katalitik. Ternyata kanthi kasempatan sawetara reaksi karo partisipasi kasebut ditindakake kanthi cara sing beda banget tinimbang ora ana senyawa kasebut ing lingkungan. Alasane yaiku molekul substrat ("tamu") mlebu ing ember ("tuan rumah") (4, 5). Mulane, bagean saka molekul ora bisa diakses kanggo reagen, lan transformasi bisa kedadeyan mung ing panggonan sing protrude. Mekanisme tumindak padha karo tumindak akeh enzim, sing uga "topeng" bagean saka molekul.

4. Model molekul cyclodextrin sing ngemot molekul liyane.

5. Liyane dipikir ing Komplek padha

Molekul apa sing bisa disimpen ing cyclodextrins? Apa wae sing cocog ing njero ruangan - pencocokan ukuran tamu lan host penting banget (kaya karo korona eter lan turunane; deleng artikel wulan kepungkur) (6). Iki properti saka cyclodextrins

6. Cyclodextrin strung ing chain liyane

molekul, yaiku rotaxane (rincian liyane: ing masalah

Januari)

ndadekake migunani kanggo selektif njupuk senyawa saka lingkungan. Mangkono, zat diresiki lan dipisahake saka campuran sawise reaksi (contone, ing pabrik obat).

Panggunaan liyane? Sampeyan bisa uga nyebutake kutipan saka artikel sadurunge ing siklus (model enzim lan transporter, ora mung ion - cyclodextrins ngangkut macem-macem zat) lan kutipan sing njlentrehake dendrimer (transportasi zat aktif ing obat-obatan, kosmetik lan produk perlindungan tanduran). Keuntungan saka kemasan cyclodextrin uga padha - kabeh larut ing banyu (ora kaya umume obat-obatan, kosmetik lan pestisida), bahan aktif dibebasake kanthi bertahap lan tahan suwe (sing ngidini kanggo dosis sing luwih cilik), lan wadhah sing digunakake biodegradable (mikroorganisme cepet rusak. ). produk alami, uga dimetabolisme ing awak manungsa). Isi paket kasebut uga dilindhungi saka lingkungan (suda akses menyang molekul sing disimpen). Produk perlindungan tanduran sing diselehake ing siklodekstrin nduweni wujud sing trep kanggo digunakake. Iki minangka bubuk putih, padha karo glepung kentang, sing larut ing banyu sadurunge digunakake. Mulane, ora perlu nggunakake pelarut organik sing mbebayani lan gampang kobong.

Nalika njelajah dhaptar panggunaan siklodekstrin, kita bisa nemokake sawetara "rasa" lan "ambu" liyane. Nalika mantan minangka metafora sing umum digunakake, sing terakhir bisa uga kaget sampeyan. Nanging, ember kimia digunakake kanggo mbusak ambu ora enak lan kanggo nyimpen lan ngeculake aroma sing dikarepake. Penyegar udara, penyerap bau, minyak wangi lan kertas wangi mung sawetara conto panggunaan kompleks siklodekstrin. Kasunyatan sing menarik yaiku senyawa perasa sing dikemas ing cyclodextrins ditambahake ing bubuk cuci. Sajrone nyetrika lan nyandhang, wewangian mboko sithik lan dibebasake.

Wektu kanggo nyoba. "Obat sing pait nambani sing paling apik," nanging rasane elek. Nanging, yen diwenehake ing wangun kompleks karo cyclodextrin, ora bakal ana sensasi sing ora nyenengake (zat kasebut diisolasi saka tunas rasa). Rasa pait jus jeruk uga diilangi kanthi bantuan siklodekstrin. Ekstrak bawang putih lan rempah-rempah liyane luwih stabil ing bentuk kompleks tinimbang ing bentuk gratis. Semono uga rasa sing dibungkus nambah rasa kopi lan tèh. Kajaba iku, pengamatan aktivitas antikolesterol kasebut nyengkuyung cyclodextrins. Partikel kolesterol "ala" ngiket ing ember kimia lan diekskresi saka awak ing wangun iki. Dadi cyclodextrins, produk asal alam, uga kesehatan dhewe.