Термодинамика образования молекулярных комплексов в водных растворах аминокислот, пептидов, нуклеиновых оснований и макроциклических соединений

• Автор: Куликов, Олег Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 247 с. : ил.

Введение. с.

Глава 1. Физико математический формализм для исследования

термодинамики специфических и слабых взаимодействий в бинарных и тройных растворах биомолекул. с.
Глава 2. Термодинамические характеристики бинарных водных растворов аминокислот, пептидов и макроциклических лигандов. с.

2.1. Водные растворы аминокислот и пептидов. с.

2.2. Влияние структуры краунэфиров, криптандов и циклодекстринов на их гидратацию и ассоциацию. с.
Глава 3. Термодинамика и механизм взаимодействия аминокислот и пептидов с макроциклическими лигандами и супрамолекулярные комплексы на их основе. с.
3.1. Взаимодействие краун6 эфира с аминокислотами в водных и неводных растворах. ЯМРспектроскопия растворов. с.

3.2. Взаимодействие краунэфиров с пептидами. с.

3.3. Объемные характеристики взаимодействия аминокислот и пептидов с краунэфирами в воде. с.

3.4. Взаимодействие аминокислот с криптандом 2. с.

3.5. Слабые и специфические взаимодействия неполярных и
ароматических аминокислот с циклодекстринами. ЯМРспектроскопиия растворов. с.
3.6. Аддитивность групповых вкладов при взаимодействии пептидов с ииклодекстринами. с.
3.7. Структура и термокинетика разложения супрамолекулярных
комплексов краунпептидН. с.
Глава 4. Термодинамические характеристики взаимодействия некоторых карбоновых кислот с циклодекстринами. с.
4.1.Взаимодействие лимонной кислоты с сахаридами и циклодекстринами. с.
4.2. Термодинамика взаимодействия аскорбиновой кислоты с сахаридами.
4.3. Избирательное взаимодействие аскорбиновой кислоты с циклодекстринами. ЯМРспектроскопия растворов лимонной и аскорбиновой
кислот с циклодекстринами. с.
Глава 5. Термодинамика взаимодействия оснований нуклеиновых кислот с
аминокислотами и пептидами. с.
5.1. Гидратация и ассоциация оснований нуклеиновых кислот. с.
5.2. Взаимодействие оснований нуклеиновых кислот с аминокислотами.
5.3. Взаимодействие оснований нуклеиновых кислот с пептидами.
Глава 6. Термодинамика и молекулярный механизм взаимодействий в водных растворах нуклеиновых оснований и макроциклических лигандов.
6.1. Взаимодействие нуклеиновых оснований с ациклодекстрином.
6.2. Взаимодействие нуклеиновых оснований с Рциклодекстрином.
6.3. Структурные особенности взаимодействий нуклеиновых оснований с
циклодекстринами и краун6 из данных ЯМРспектроскопии. с.
Глава 7. Роль растворителя в процессе молекулярного узнавания биомолекул. с.
Основные результаты и выводы. с.
Список литературы


Механизм связывания АК и пептидов с К6 в растворах изучался в ряде работ ,. По данным ЯМРспектроскопии сделано предположение, что в кислотной среде комплексообразование между К6 и Рфторааминокислотами осуществляется за счет Нсвязей с участием атомов Н концевой аминогруппы АК и чередующимися атомами О макроцикла . Экспериментальные и расчетные доказательства данного механизма комплексообразования приведены в работе . Вопервых, характер кривых титрования ЭЬфенилаланина в отсутствии К6 и при его присутствии в растворе свидетельствует о том, что Шзгруппа фенилаланина является центром комплексообразования с К6. ЫН3группы например, ацетатионом образование комплекса не обнаружено. Втретьих, было проведено компьютерное моделирование процессов комплексообразования, однако, при моделировании не учитывалось влияние растворителя, и это позволило считать расчеты лишь гипотетической моделью. По результатам проведенного моделирования была получена та же самая картина взаимодействия К6 с А К, как и в работах . Длины трех водородных связей составляют 1. А, грех электростатических 2. А, что согласуется с данными ,. В случае взаимодействия К2 с АК образование комплекса происходит за счет одной Нсвязи МН. ТГО рис. Термодинамические характеристики процессов комплексообразования АК с К6 и К2 в метаноле и этаноле при 8. К, полученные Данил де Намор с сотр. Анализ данных табл. Макроциклические лиганды образуют комплексы со всеми
о о
с
Рис. Схема образования комплекса криптанда 2 с аминокислотой. АК. Значения констант устойчивости комплексов примерно одинаковы для всех изученных систем, что говорит о незначительной способности К6 и К2 к молекулярном узнаванию АК в спиртах. Энтальпии комплексообразования различаются, на основании чего авторы судят об энтальпийно селективном взаимодействии АК с макроциклами. Таблица 1. Термодинамические параметры процессов комплексообразования ЭЬаминокислот с краун6 и криптандом 2 в спиртовых растворах при 8. К по данным . А1а 3. А 3. Абп 3. Ар 2. Суэ 3. Ши 3. Шу 3. НБ 3. Не 3. Ьеи 3. Ме 3. РЬе 3. Рго 2. Эег 3. ТЪг 3. Тгр 3. Туг 2. Уа1 3. А1а 3. Ап 3. Абр 4. Ши 4. Шу 3. Ни 3. Не 3. Ьеи 3. Ме1 3. РЬе 3. Рго 2. Бег 3. ТЬг 3. Тгр 3. Уа1 3. Продолжение таблицы 1. А1а 3. Оу 3. Не 3. Ьеи 3. РЬе 3. Тгр 3. Уа1 3. А1а 3. Не 3. Теи 3. РЬе 3. Уа1 3. Примечание в скобках указаны доверительные интервалы. Комплекс К6ЬРго является менее устойчивым, что, по мнению авторов, связано с уменьшением числа Нсвязей между К6 и ЬРго, который содержит в своем строении вторичную аминогруппу. Этот факт еще раз подтверждает предполагаемый механизм комплексообразования. Рассматривая два растворителя, метанол и этанол, как среду для процессов комплексообразования, авторы отмечают возрастание устойчивости комплексов с энтальпийной точки зрения в среде этанола. Другими словами, чем лучше сольватирующие свойства растворителя, тем он является менее подходящей средой для комплексообразования. Небольшое различие энергий Гиббса для комплексообразования К6 и К2 с АК является результатом энтальпийпоэнтропийного эффекта. Получена линейная зависимость АНСУД8С с наклоном, известным в литературе как изоравновесная температура, Т9. К, отсекаемым отрезком . ДжмольК1 и коэффициентом корреляции 0. Процессы комплексообразования К6 и К2 с АК способствуют значительному повышению растворимости последних в спиртах, что может найти практическое использование в фармакологии и медицине. При комплексном исследовании термодинамических характеристик взаимодействия биологических лигандов краун эфиров КЭ, криптандов КР, циклодекстринов ЦД и оснований нуклеиновых кислот НО с аминокислотами АК и пептидами П в воде с использованием экспериментальных значений энтальпий растворения имеется возможность расчета энтальпийных коэффициентов взаимодействия с помощью уравнения
где, в нашем случае, АиНмму энтальпия переноса лигандов х из воды в водные растворы аминокислот и пептидов у тх и ту моляльности соответствующих веществ х и у трехкомпонентного раствора кху и Ихху энтальпийиые гетеротактические коэффициенты парных и тройных взаимодействий.