文摘

审查主要关心等生物活性配体的质子化作用平衡氨基酸,多肽,DNA成分和氨基酸酯在非水介质。平衡浓度proton-ligand形成的pH值的函数。此外,与质子化作用相关的热力学平衡进行了讨论。

1。介绍

越来越多的兴趣研究生物活性配体的属性如氨基酸,多肽,DNA,和氨基酸酯。氨基酸和肽具有特殊的重要性在其他化学组,因为他们是生物体的基石。他们不仅是组件的组织,但也反应性有机化合物生物过程有重要的调控作用。很明显,我们必须知道氨基酸和肽的物理性质来解释行为和合成蛋白质和酶的生物。研究氨基酸、多肽或DNA单位增加研究的主题,揭示了氢离子的作用在分子水平上。这些化合物通常认为是好的模型系统,以达到更好的洞察天然铜金属离子的特征(1]。数据的质子化作用常数有关生物活性配体在各种媒体将在进一步的了解他们有价值的化学在生物系统。分析化学家们也应该知道相关的常量的物种存在于媒介来确定分析的准确性和最合适的介质。

质子化作用常数测定的主要原因可以概括如下:一个可以计算pH值的比例和不同形式的某种物质使用的质子化作用常数。由于不同形式的不同物质具有不同的紫外光谱,通过选择一个合适的pH值可以进行光谱定量分析。pH值的选择需要知识的质子化作用常数。质子化作用常数在制备化学也很重要。如果某种物质的质子化作用常数,它是可能的隔离与最高产量,发现化合物显示最小电离的pH值范围。质子化作用的一种新合成的化合物也可以支持其结构信息。如果理论上计算质子化作用常数与实验值一致,可能提出的结构可能是正确的。质子化作用常数有必要知道为了准备缓冲溶液在不同pH值(2]。有各种各样的技术,如电导测定法、分光光度法和电位滴定(3- - - - - -5)用于质子化作用常数的测定。此外,对于稳定常数的计算复杂的生物活性配体与金属离子的形成,使用他们的质子化作用常数(6]。知识的一些化合物的平衡常数的计算是必要的在任何pH值每个电离物种的浓度,这是很重要的完全理解这种分子的物理化学行为(6]。

大多数情况下,物理常数的bioligands研究水媒体。尽管如此,对生物分子的化学有机溶剂和水的混合物,在质子化作用常数或合成方面的应用。原因之一是缺乏知识在活的有机体内反应发生在水介质,所以兴趣bioligands属性在水溶液已经成为主流。然而,在文献中已经表明,水并不是一个理想的模型在活的有机体内反应。在酶、膜和其他生物重要的媒体,值远不同于水,这些媒体往往是亲脂性的而非亲水(7,8]。研究水以外的媒体应该提供一些化学的理解bioligands生命系统。有鉴于此,延续我们的研究项目针对研究生物活性化合物的溶液平衡(9- - - - - -15),目前审查讨论了现有文献中有价值的信息等一些生物活性配体氨基酸,氨基酸酯类、多肽和DNA成分在非水介质。

2。质子化作用常数测定的生物活性配体

平衡常数的确定是一个重要的过程对于许多分支的化学(16]。发展领域的综述了计算平衡常数的实验数据通过Legget [17)和Meloum et al。18]。从那时起,许多项目已经出版,主要以能够使用微型计算机计算。最常用的项目解决方案平衡常数测定PKPOT [19],pka [20.最好),(21],MINIQUAD [22],miniquad - 75 [23],SUPERQUAD [24],PSEQUAD [25],HYPERQUAD [26]。所有这些程序使用最小二乘优化减少计算和实验数据之间的差异得到最好的模型,给出了最适合。平方的总和实验和计算值之间的残差通常是很小的;它通常是10之间⁻⁶和10⁻⁹。

3所示。在非水的质子化作用平衡的解决方案

庞大的数据可用的质子化作用和稳定常数bioligands在水溶液27- - - - - -40]。但是可以获得的知识从混合溶剂可以补充收集的大量数据从研究化学的bioligands水媒体。Water-organic溶剂混合物吸引了太多的利益,因为他们的频繁使用和广泛的应用领域。这些溶剂混合物作为反应介质等各种有机和分析过程的合成、滴定或液相色谱分离。溶剂分子作为质子受体,因此溶剂在化学和生物化学反应中起着至关重要的作用。这些混合物中的酸碱物质的行为是相当大的兴趣和重要性的。数据相关的质子化作用常数将宝贵的生物系统的进一步理解。因此,研究水以外的媒体应该提供一些对bioligands化学在生命系统的理解。

3.1。自体溶解常数()

自体溶解常数()的溶剂是一个重要的参数在理解的酸碱平衡混合溶剂。这也决定了极限给定溶剂介质的酸度和碱度。介电常数和内在的酸性和碱性的溶剂会影响self-ionization过程在这些媒体。最近IUPAC文档标准化标准的pH值测量在有机溶剂和water-organic溶剂混合物强调了了解自体溶解常数的重要性(事实上,正常pH值标尺长度)有关每个溶剂,可通过适当的热力学方法(41]。各种方法已经被用来获得的自体溶解常量值水有机溶剂混合物的电位测定法(42]。这些实验方法很难,那些利用氢电极的方法只能应用于系统中没有并发症减少由于氢电极。此外,玫瑰等。43,44]推导方程计算自体溶解常量水有机溶剂混合物,他们表示,所有的自体溶解过程是由溶剂的极性和氢键能力。科里奇和阿斯兰45派生一个方便和快速电位技术使用自体溶解的组合glass-pH电极测定常量在各种水有机混合溶剂。对不同成分的有机solvent-water混合物,可再生的自体溶解常量的值从几个独立的一系列计算]和[)测量给定的表1和2(45- - - - - -51]。

3.2。质子化作用和乙醇-水介质中对平衡的媒介

在有机溶剂中,乙醇是最接近水的结构和性能,因此离解的行为或质子化作用在乙醇水溶液的相似。水-乙醇混合物是一个非常有趣的二元混合物。一个原因是,乙醇能溶解大多数有机酸和基地比水更有效。然而,它已经表明,溶剂水-乙醇混合物等提供一个更好的模型在活的有机体内反应(52,53因为混合物同时显示低极性的性格和部分水的内容,所有的生物系统。此外,包裹混合物是一种合适的溶剂对平衡常数的测定53- - - - - -56]。此外,增加兴趣在过去几年的属性如极性非质子溶剂和水的混合溶剂系统。水和有机溶剂,如甲醇,乙醇,丙酮、乙腈是完全混相。他们的混合物是宏观上均匀,但据报道,水和有机溶剂分子不均匀分散的显微镜下,由于氢键网络形成和疏水相互作用[46]。因此,周围的溶剂化层的分子组成一个溶质分子是不一样的,散装混合比的水和有机溶剂。溶质的疏水性和亲水性属性可以反映优先溶解在这种混合溶剂。因此,溶剂上施加的影响值取决于solute-solvent交互的程度和性质,包括物种参与酸碱平衡。分析化学家们也应该知道相关的常量的物种存在于媒介来确定分析的准确性和最合适的介质。质子化作用常数的α胺基酸在不同的水-乙醇混合物的表3- - - - - -7(45,55,57- - - - - -63年]。

3.2.1之上。质子化作用的氨基酸平衡水-乙醇混合介质

(1)提取l -半胱氨酸的质子化作用平衡和酪氨酸在水-乙醇混合介质(图1)。半胱氨酸的质子化作用常数和酪氨酸在表3对应于以下平衡:

的相关附件H值⁺酪氨酸酚氧和附件在北半球₂在半胱氨酸组。的值对应于nh质子的附件₂分别和硫醇硫组酪氨酸和半胱氨酸。的值最小的和被认为与羧基的质子化作用相对应。的减少值随着乙醇浓度可以用这一事实来解释偶极离子形式比阴离子形式更强溶剂化水媒体。

(2)的质子化作用平衡L-Tryptophane在水-乙醇混合介质(图2)。两个质子化作用平衡为左旋色氨酸被发现。第一个质子化作用常数是归因于北半球的质子化作用₂和第二个羧基的质子化作用有关。没有发现质子化作用常数与氮原子的质子化作用的吲哚环的氨基酸。的减少观察值L-tryptophane随着乙醇浓度的增加。这可以解释为更好的溶解偶极离子形式。

(3)质子化作用平衡的赖氨酸和组氨酸在水-乙醇混合介质(图3)。赖氨酸包含nh₂集团侧链。由于这种氨基羧基组,导致较小程度的诱导效应,可以说这种氨基的质子化作用有关。第二个和第三个质子化作用平衡属于α氨基和羧基组,分别。组氨酸,和值与nh的质子化作用有关₂和咪唑氮组,分别。第三个常数()属于羧基的质子化作用。

的和赖氨酸的值随着混合溶剂中乙醇浓度降低。尽管如此,在第一平衡有关,似乎是一个无电荷的物种,它属于偶极的氨基酸。如果我们考虑这些物种的溶剂化作用,这一事实和减少与增加乙醇浓度似乎非常合理。这一事实组氨酸的价值随乙醇浓度的增加可以解释为偶极的事实是溶剂化在水里比阴离子形式()。减少的原因是溶解multicharged物种形成的依恋一个质子的咪唑环乙醇非常有限。

(4)的质子化作用平衡一些α胺基酸在水-乙醇混合介质。数值和值的八α胺基酸(甘氨酸、丙氨酸、L-valine L-leucine, L-isoleucine, L-phenylalanine, L-serine,和L-methionine)决定在水-乙醇混合物中给出了表4。时的变化表中给出4与溶剂成分研究,可以看出这些值降低乙醇的摩尔分数的增加。这可以解释为氨基酸的结构变化中改变向ethanol-rich方向。中性氨基酸受到更高的溶解与在乙醇富媒体形式。然而,在富水媒体相反的行为将会是这样。这表明预计值与乙醇比例的增加减少。因此,我们可以得出这样的结论:偶极的氨基酸,在这些媒体主导。这是唯一的方法来解释的减少随着乙醇在媒体上的数量增加将溶剂合物多吗在媒体丰富的乙醇。

这一事实值观察增加随着乙醇的摩尔分数的增加在所有媒体调查支持偶极离子主要在水-乙醇混合物以及水。这是由于这样的事实:乙醇溶剂化比。如果中性形式主要物种在水-乙醇混合物,值会降低乙醇溶剂化以来越来越多的乙醇比(64年,65年]。

3.2.2。质子化作用平衡的二肽在水-乙醇混合介质

两个质子化作用平衡所有glycine-dipeptides(图中被发现4)中提到的表5。

第一个质子化作用常数是由于氨基的质子化作用和第二个与羧基的质子化作用: 在哪里是二肽monoanion;是总两性离子和中性形式的二肽。

将和Lahiri66年]研究了溶剂的成分变化的影响电离和相关的吉布斯能量转移在混合溶剂。他们强调,由于静电电荷影响介电常数的变化与溶剂成分的改变是次要的溶剂效应,解释,solute-solvent溶剂效应的相互作用有更大的意义解释。

这些质子化作用常数被认为是在一些细节来获得更多的信息关于溶剂成分的影响相应的平衡。为此,通过检查二肽的质子化作用平衡溶剂组成,它通常被观察到值降低乙醇的摩尔分数的增加,而值随着乙醇增加水-乙醇混合物的成分。的减少价值观和增加值的二肽与增加乙醇浓度是相同的对于相应的自由氨基酸(48]。

的变化的事实和二肽的溶剂成分类似于相应的自由氨基酸,可以得出统治的二肽的两性离子的形式在水-乙醇混合物。然而,在富水媒体相反的行为将会是这样。这表明值将增加与乙醇比例的增加。这是唯一的方法,解释了下降随着乙醇在媒体上的数量增加,因为将溶剂合物超过二肽的两性离子的形式在媒体上丰富的乙醇。这一事实值观察增加随着乙醇的摩尔分数的增加在所有媒体调查支持偶极离子主要在水-乙醇混合物以及水。这是由于这样的事实:乙醇溶剂化比两性离子形式。如果中性形式主要物种在水-乙醇混合物,值会减少与越来越多的乙醇,因为乙醇溶剂化HL比。因此,我们可以说这些二肽值随着乙醇的摩尔分数的增加而增加。

以比较和二肽与甘氨酸和价值价值的其他氨基酸形成相应的氨基酸二肽的质子化作用常数给出了表5。根据数据表5,值增加,氨基酸的甘氨酸减少由于肽形成的价值观。例如和甘氨酸的值在60% - 40%乙醇水介质分别为9.39和2.89 (55,67年),分别,而相同的值被发现为Gly-Gly 6.92和3.54。类似的对甘氨酸9.20 [55),对板式换热器是3.05 (57在40% - 60%乙醇介质水这些值观察为GlyPhe 6.98和3.91在同一介质。这可能是由于这一事实的氨基基团的电子密度低于甘氨酸二肽,与羧酸盐集团的电子密度高于相应氨基酸的肽键的形成。

估计proton-ligand形成的平衡浓度作为pH值的函数提供了一个有用的照片proton-ligand绑定在媒体16]。数据5,6,7,8显示不同种类的二肽的变化与博士从这些数字是最主要的物种(两性离子总浓度和中性形式)pH值5和7之间在所有包裹媒体。

3.2.3。质子化作用平衡的氨基酸酯在包裹中

质子化作用常数的变化酪氨酸甲酯和乙酯,L-tryptophane、半胱氨酸、赖氨酸和组氨酸的甲酯增加乙醇比例给出了表6。可以看出酪氨酸的值、L-tryptophane和l -酯与增加乙醇的比例增加。另一方面,值显示随着乙醇浓度降低。的和赖氨酸和组氨酸酯减少的值随着乙醇浓度的溶剂混合物。

甲酯和乙酯的质子化作用常数半胱氨酸、酪氨酸,L-tryptophane表6。的价值观属于平衡相关的附件半胱氨酸硫原子在硫醇基的酯,色氨酸的吲哚环的氮原子,和酪氨酸酚氧集团酯。的值与nh的质子化作用有关₂酯类组。乙醇浓度的增加降低了介电常数的介质。氨基酸酯(与(相比)是受到更强的溶剂化作用)和(在媒体ethanol-rich)形式。然而,在富水媒体相反的行为将会是这样。这表明预计将增加和值值与乙醇比例的增加减少。

的和值的赖氨酸酯侧链氨基的质子化作用相关团体α氨基酸组,分别。组氨酸酯,这些值对应于咪唑和氮的质子化作用α氨基集团组氨酸。与其它酯类调查和值赖氨酸甲基乙酯和组氨酸甲基酯与乙醇比例的增加减少溶剂混合物。自是溶剂化比,后者是溶剂化比L-molecular物种在媒体富含水分,因此,这些酯的结果可以解释为特定的溶剂化作用的效果。

叔丁基酯的化学计量质子化作用常数和苄酯α胺基酸确定包裹混合物(20 - 80体积%乙醇)给出了表7。这些值与此相关的平衡反应,在那里和显示α胺基酸酯及其质子化了的物种,分别。表中给出的质子化作用常数7被认为是为了获得更多的详细的信息影响溶剂的组成和具体影响的取代基的碱度的酯类溶剂混合物。数值对叔丁基酯值α胺基酸确定包裹混合物降低与混合溶剂中乙醇含量增加。可以看出近线性关系之间存在上述的质子化作用常数和乙醇的摩尔分数从0.0331到0.4183α胺基酸酯调查。然而,值0.4183乙醇的摩尔分数略高于预期的线性趋势。线性变化α胺基酸酯中给定表7非常类似于发现氨烷基脂族胺、吡啶,salicylideneanilines [68年,69年]。离解常数的带电酸在水-乙醇混合物中随溶剂组成的方式并不是完全理解。建议静电充电效果与溶剂介电常数的变化所产生的影响和solute-solvent交互有更大的意义解释的溶剂效应。因此,结果α胺基酸酯在水-乙醇介质可以解释为特定的溶剂化作用的影响。因为乙醇溶剂合物L比,值,它的形成相关,将降低添加乙醇。线性的派生80%乙醇会优先溶解的溶质溶剂混合物的组成部分之一,可以改变cybotactic地区的有效介电常数的值(70年]。此外,另一个因素解释的增加所有的值α胺基酸酯在ethanol-rich区域不同的溶剂离子物种的稳定(和),所带来的改变的比例乙醇(5,71年]。使用本文获得的质子化作用常数的影响类型的酯组胺组的碱度α讨论了氨基酸酯。最重要的因素影响的碱度,因此质子化作用常数化合物结构的效果。表7显示,叔丁基酯的碱度的甘氨酸,丙氨酸,L-valine高于相应的苄酯20% - -60%乙醇-水介质中对相同的氨基酸混合物。这种效应可以解释以叔丁基苄组调查的电子效应考虑在内。

3.3。质子化作用平衡在混合Water-Dioxane媒介

简单的杂环化合物,如1,4 -二恶烷,在杀虫剂对生物体和环境很重要。同样,这已是不争的“有效的”或“等效的解决方案“介电常数的蛋白质(72年,73年]或酶的活性部位蛀牙74年]相比非常小,在大体积的水。估计介电常数在这样的位置范围从30到7073年,75年]。因此利用水解决方案包含二氧六环~ 10 - 50%,可能希望在某种程度上模拟活性部位蛀牙的情况(76年),因此推断生理条件的数据。混合溶剂如water-dioxane混合物提供一个更好的模型在活的有机体内反应,因为混合物同时显示一个较小的极地性格和部分水内容,像所有生物系统(2]。另一方面,净水4 -二恶烷混合物是一种非常有趣的二元溶剂体系。这些混合物最喜欢的混合溶剂体系研究协会和机动性的离子,由于介电常数可以在大范围内改变。质子化作用常数变化后的1,4 -二恶烷水解决方案是由于离子间的相互作用增加而引起的介电常数下降,从改变solvent-ion和solvent-solvent互动(77年- - - - - -79年]。同时,氨基酸酯的质子化作用常数将有助于微观平衡常数的测定相应的氨基酸。质子化作用常数的α胺基酸在不同water-dioxane混合物在表中给出8和9(49,67年]。

3.3.1。质子化作用的平衡α胺基酸在混合Dioxane-Water媒介

八的化学计量质子化作用常数α胺基酸表列出各water-dioxane确定混合物8。的和值在表8参考图中所示的质子化作用平衡9,分别。

许多研究表明,平衡常数线性相关有机溶剂的比例80年- - - - - -83年]。这一研究获得的结果证实这一观点。有关的变化值和溶剂组成,可以假定两性离子中性形成率降低为二氧六环内容增加。这可以推断出从考虑特定solute-solvent交互和结构性变化在氨基酸从水到dioxane-water媒体。在相关的平衡,将更多的溶剂化形式和形式在含有更高浓度的溶剂二氧六环,而相反的形式将富含水的溶剂。如果两性离子中性形式比(与增加比例的二氧六环)是不变的值会减少,这不是观察到的在目前的情况下。如果中性形式成为了主要的物种在二氧六环内容增加,值将增加在一个中立的一元酸,而他们并没有改变(84年]。因此,即使有限制,我们可以得出这样的结论值为所有氨基酸研究减少二氧六环的浓度增加。这一事实值增加,增加的所有氨基酸的二氧六环的内容表明,两性离子是主要的物种dioxane-water混合物以及水。这是基于假设二氧六环溶剂合物比。如果中性形式water-dioxane混合物的主要物种值会减少二氧六环的自二氧六环将溶剂化物霍奇金淋巴瘤比。

3.3.2。质子化作用平衡的氨基酸酯混合Water-Dioxane媒介

化学计量的质子化作用常数α胺基酸酯和溶剂的影响在这些质子化作用常数的值α讨论了氨基酸酯在净水4 -二恶烷混合物和结果列在下表中9。这些值与nh的质子化作用有关₂集团的酯类,如下所示:(3)在哪里和表示α胺基酸酯及其质子化了的物种,分别。表中给出的质子化作用常数9被认为是为了获得更多的详细的信息影响溶剂的组成和具体影响的取代基的碱度的酯类溶剂混合物。当涉及到的变化溶剂组成,它可以观察到这些常数降低为1的浓度,恶烷增加dioxane-water混合物从水到60%。也观察到近线性关系之间存在的质子化作用常数和摩尔分数1,恶烷在0.05和0.24之间α胺基酸酯调查。许多研究表明,平衡常数线性相关有机溶剂的比例80年- - - - - -83年]。虽然溶剂组成的质子化作用常数的影响各种化合物被广泛调查的主题,指控酸碱平衡常数溶剂成分的变化尚未完全阐明。溶质的溶解在混合溶剂要复杂得多比单一纯溶剂,溶解和文献中有几种不同的解释。在有机solvent-water混合物,酸碱平衡可以估计两个效应:一个静电,可以解释为巴伦方程和一个nonelectrostatic包括特定solute-solvent互动(85年]。贝茨(71年),将挑战和Lahiri (66年)检查的影响改变溶剂组成对电离BH⁺和相关的吉布斯能量转移的混合溶剂,他们发现,介电常数无法为溶剂效应的定量解释(66年,71年]。然而,溶剂混合物的特点是戏剧性的变化的物理常数溶剂(即。,ir melting and boiling point, dielectric constants, etc.) and macroscopic solvent parameters (mole fraction of cosolvent, etc.), upon changes of their compositions that influence many solute properties of these mixtures. Also, according to Takamuku et al. [86年),1,4-dioxane-water混合物可以分为三个摩尔分数范围,也就是说,,,,。当显然,纯二氧六环的结构观察是相同的混合,小的二进制集群组成的一个或两个1,恶烷分子和一些水分子形成的氢键。当,第一,第二,third-neighbor交互是观察到由于水的氢键网络。这表明,添加少量的1,恶烷分解水的氢键网络。在dioxane-rich混合物中质子化了的基础()主要是溶剂化的基本二氧六环分子,而质子比在水中water-dioxane混合物的溶剂化和二氧六环,由于water-dioxane混合物比纯水或二氧六环更基本。同时,周围的溶剂化层的分子组成一个溶质分子是不一样的,散装混合比例的水有机溶剂。溶质的疏水性和亲水性属性可能反映在优先溶解在这种混合溶剂。因此,溶剂产生的影响值取决于solute-solvent交互的程度和性质,包括物种参与酸碱平衡(72年]。从上述理论解释,我们可以解释结果α胺基酸酯的特定的溶剂化作用的影响。特定的溶剂化作用影响的研究α胺基酸酯显示1的值显示减少在增加,恶烷比例α胺基酸酯调查。因为1,4 -二恶烷溶剂合物比,值,它的形成相关,应该减少的1,4 -二恶烷。我们可以说,偏离的趋势所有氨基酸酯值出现在1,4-dioxane-rich区域(),造成不同的溶剂离子物种的稳定(和)所带来的改变的百分比1,。结果表明,每个甲酯一般稍弱的基础比其相应的乙酯和叔丁基类似物。此外,丙氨酸甲酯是一种较弱的基础比苄酯。的酸度或碱度复合在一个给定的媒介是受取代基的电子效应和介质的溶剂效应。此外,有时很难评估每个效应导致酸度或碱度。在文献中也表明,脂族胺甲基衍生物的弱基地比乙衍生品-甲醇混合物(49]。我们可以说,一个复合的碱度等各种因素的结果(我)溶剂效应(溶解能力的趋势形成氢键,选择性溶解,介电常数,和解决方案在第一溶剂化层)组成的混合溶剂,(2)结构效应、电子效应和空间效应。

3.3.3。质子化作用平衡的DNA混合Water-Dioxane媒介

溶剂影响酸离解常数的配体(87年)可以概括如下。(我)溶剂介电常数降低,配体的增加,反之亦然。(2)在减少的程度由有机溶剂氢键在水里,水的proton-accepting属性增加,因此配体的减少。(3)增加质子溶剂化作用的有机溶剂是伴随着下降的配体。

肌苷的质子化作用常数和肌苷5′一磷酸(图10)为代表的例子DNA成分dioxane-water不同成分的混合物揭示以下特性(表10)[88年]:(N1H)的肌苷增加线性增加比例的有机溶剂中,人物11。这可能是相关的能力相对较低的溶剂介电常数增加质子之间的静电力和配位阴离子,因此价值增加。也显示同样的趋势的(N1H)和磷酸组IMP(警:哦),图11。的IMP更受磷酸基的取代水分子与二氧六环。这是同意上述的发现,即水分子之间的氢键的存在和磷酸盐离子。因此,从水中的磷酸盐离子很容易质子化了的二氧六环。

3.4。质子化作用平衡在混合Water-DMSO媒介

使用这种混合比纯DMSO溶剂有一定的优势。因此,纯粹的DMSO非常吸湿和控制其水分含量是困难的(89年]。这个事实会影响实验结果的重现性。然而,water-DMSO 50%: 50%混合只有小吸湿的性格。进一步的优势是它的兼容标准的玻璃电极,所以pH值测量可能以类似的方式进行,在一个纯粹的水溶液。相比之下,不推荐使用纯DMSO溶液电位测定法。的另一个优点water-DMSO 50%: 50%的混合物是其庞大的酸度范围(),允许调查去质子化平衡的弱酸可在水中几乎没有研究[90年,91年]。质子化作用常数的α胺基酸在不同water-DMSO混合物和不同温度下给出了表11和12(92年,93年]。

3.4.1。质子化作用的氨基酸平衡Water-DMSO媒介

化学计量的质子化作用常数的甘氨酸,丙氨酸,L-phenylalanine,苏氨酸,L-methionine water-DMSO混合物在表11。质子化作用常数和与氨基氮和氧羧基的质子化作用,分别。时的变化溶剂组成,表中给出11,检查α胺基酸,可以看出这些值随着二甲亚砜百分比的增加而增加。图中给出了线性关系12甘氨酸作为一个代表性的例子α胺基酸。这可以解释为在氨基酸结构变化中变得更像二甲亚砜。中性氨基酸的形式()是受到更大数量的溶剂化作用,而阴离子形式(在二甲亚砜富媒体。然而,在富水媒体情况会恰恰相反。

此外,值增加为每一个α胺基酸二甲亚砜的百分比的增加溶剂混合物。许多研究表明,平衡常数是线性相关部分的有机溶剂(80年,81年,83年]。一般来说,质子化作用的化合物包含地有机溶剂含量增加而增加,由于大部分溶剂的介电常数降低。随着介电常数降低,离子间相互作用涉及质子和配体氧阴离子供体的增加更大程度上比ion-dipole质子和溶剂分子间相互作用。因此,羧酸(首席运营官⁻H⁺)组α胺基酸增加线性增加的百分比在介质中的有机溶剂。也显示同样的趋势的磷酸(警:哦)一群小鬼88年]。

丝氨酸是α胺基酸含有三官能团(nh -哦₂和羧基),但只有两个质子化作用平衡确定对应于氨基的质子化作用和羧酸盐组,分别。这可以归因于这样一个事实:随着相对酸度在大多数实验没有扩展> 12,脂肪族羟基的质子化作用常数在丝氨酸无法测量。同时,定性的解释可能是基于分子内氢键的形成,如图13。假设的质子-哦组更难移除氨基酸形式。

此外,值增加为每一个α胺基酸二甲亚砜的百分比的增加溶剂混合物。许多研究表明,平衡常数是线性相关部分的有机溶剂(80年,81年,83年]。

3.5。与质子化作用相关的热力学量平衡

温度的变化可能有重大影响的平衡性质,导致自发水生系统的变化。解决平衡可能会转移到右边或左边的温度的增加。转移的方向和大小给出的热的符号和大小反应作为温度的函数。

热力学参数都是有用的工具为研究这些交互bioligands和理解形成复合物的相对稳定。

附带的焓变化复杂的形成可以通过量热测量,直接获得或间接稳定常数的温度依赖性的范托夫方程。的准确性基于量热测量值通常比那些基于对温度的依赖关系的准确性值。然而,许多参数影响的准确性热量数据,例如,水的解离焓,稀释的热量等等(93年]。

应用程序依赖于温度的通常要求非常精确的稳定常数的测定尽可能广泛的温度。然而,更广泛的使用范围,计算值的不确定性就越大,因为温度依赖性的焓值。

使用高电解质浓度以保持活动的变异系数最小。提供准确的热力学数据只能获得一种惰性电解质的浓度相当高(≥0.1摩尔·dm⁻³使用)。研究不同程序之间的主要区别的离子平衡水和非水的解决方案是由于活动系数。在非水介质中最平衡,添加一个背景电解质维持恒定的离子强度从0.1到0.3摩尔·dm⁻³。这是允许在某些水-乙醇或water-dioxane混合物,但不是在低介电常数的溶剂电解质的溶解度非常低。在严格的热力学计算,平衡常数应该表达的活动组件的离子平衡。然而,为了方便起见,浓度通常使用,,对于一个特定的物种,,在那里离子的浓度吗,其活动,是它的活度系数。活动系数保持不变的工作介质的常量离子强度。

结果总结在表12和13并且可以解释如下。(1)质子化作用反应(,对应于nh₂组)和(,对应于羧基)表12研究了氨基酸的放热(图14)。三个因素影响这些质子化反应:(我)中和反应是一个放热过程,(2)反溶剂的离子,这是一个吸热过程,(3)的配置和安排的变化自由和周围的氢键使质子化配体。(2)的值降低,增加温度显示,酸度增加而增加(表温度12和13)。

质子化作用反应(1)和(2)在表13(88年肌苷的N1网站和肌苷5′一磷酸是放热的。

小鬼的磷酸盐离子溶剂化比质子化了的形式。因此它对吸热过程在质子化作用和净只有0.32 kJ摩尔⁻¹。此外,磷酸离子和水分子形成有序的氢键,证实了大的熵变JK⁻¹摩尔⁻¹。这个会引起消极的自由能变化kJ摩尔⁻¹。积极的熵由于下令释放水分子氢键的断裂Kramer-Schnabel和林德(被发现73年)给予积极,大,和净负质子化作用和有机一磷酸和铜离子的络合反应。的值降低,增加温度显示,其酸度随温度增加而增大。

4所示。结论

应该尽最大努力收集尽可能高质量的数据。这常常是一个耗时的艰难的工作,但在这方面没有捷径。我们想强调以下几点的重要性。(一)氨基酸在其他化学分子具有特殊的重要性,因为他们是生物体的基石。质子化作用常数的测定具有重要意义的说明,无数的生物化合物。(b)质子化作用的知识为这些bioligands常数是一个先决条件的理解他们在化学和生物过程的作用机制。因此,希望这些数据将是一个重大贡献完成机械的研究在生物媒体的工人。然而,一个基本的理解影响结构变化对氨基酸的属性是必要的为了正确地解释和预测蛋白质的性质,也为了解释酶在生物的行为。(c)此外,各种氨基酸的质子化作用常数进行这项研究不仅用于量化的目的,也可用于溶剂效应的评估和结构行为的氨基酸在水中包含媒体。(d)另外,本研究支持的溶剂效应的质子化作用常数氨基酸可以用来预测是否两性离子或中性形式是主要的物种和两性离子中性形式比如何变化的浓度water-organic溶剂混合物的有机组成部分。(e)一些二肽的质子化作用常数测定水和水-乙醇混合物。一般来说,这是观察到的二肽减少和的值值增加乙醇的摩尔分数的增加。这些物质的化学和生物活动将随电离的程度。因此,一个良好的知识的质子化作用常数非水介质的二肽相当大的兴趣。(f)此外,氨基酸酯的质子化作用常数将有助于微观平衡常数的测定相应的氨基酸由于知识所必需的一些化合物的微观平衡常数的计算每个电离物种的浓度在任何pH值,这是很重要的完全理解这种分子的物理化学行为。(g)的碱性化合物是多种因素的结果如(i)溶剂效应(溶解能力,形成氢键的倾向,选择性溶解,介电常数,和解决方案的组成在第一溶剂化层)的混合溶剂和(2)结构性影响,电子效应和空间效应。(h)平衡常数是溶剂成分直接相关。(我)寻找均衡模型必须是明确的。物种形成的搜索方案作为服务读者应该基于计算机方法和可视化的形式图。(j)本研究讨论了数据将文献作出重要的贡献。

缩写

阿拉巴马州:	丙氨酸
半胱氨酸:	半胱氨酸
D:	二氧六环
艾凡:	乙醇
DMSO溶液:	二甲亚砜
通用电气:	甘氨酸
Gly-Gly:	Glycylglycine
GlyLeu:	Glycylleucine
GlyMet:	Glycylmethionine
GlyPhe:	Glycylphenylalanine
GlyThr:	Glycylthreonine
GlyVal:	Glycylvaline
他:	组氨酸
小鬼:	肌苷5′一磷酸
利斯河:	赖氨酸
满足:	蛋氨酸
Trp:	色氨基酸
酪氨酸:	酪氨酸。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。