Txwj Laug Chemical Curiosities - Part 2

Hauv qhov teeb meem yav dhau los ntawm chemistry seem, ntau qhov sib xyaw ntawm cov tshuaj freak yeeb yam tau nthuav tawm (kev txiav txim los ntawm lub npe ntawm koob, koj twv yuav raug hu tsis paub txog lawv hauv tsev kawm). Cov no yog cov "cov neeg" uas muaj kev hwm heev uas, txawm tias lawv qhov txawv txav, tau txais txiaj ntsig Nobel nqi zog, thiab lawv cov khoom hauv ntau thaj chaw tsis tuaj yeem kwv yees ntau dhau. Nyob rau hauv tsab xov xwm no, nws yog lub sij hawm kom paub nrog cov thawj thawj cim los ntawm lub realm ntawm chemistry, tsis muaj tsawg nthuav tshaj crown ethers thiab lawv derivatives.

chemical ntoo

Podands, cov tebchaw nrog cov saw ntev txuas mus rau hauv nruab nrab ntawm cov molecule, tau ua rau cov chav kawm tshiab ntawm cov khoom (ntxiv rau "tshuaj octopuses" hauv lub hli dhau los tsab xov xwm). Chemists txiav txim siab los nce tus naj npawb ntawm "tentacles". Ua li no, rau txhua lub caj npab xaus rau hauv ib pab pawg ntawm cov atoms muaj peev xwm ua rau muaj kev cuam tshuam, lwm cov molecule tau ntxiv, xaus rau hauv cov pab pawg sib raug zoo (ob lossis ntau dua; lub ntsiab lus yog txhawm rau nce tus naj npawb ntawm qhov chaw uas tuaj yeem ua ke nrog lwm cov khoom. ). Ntau molecules reacted nrog nws, ces ntau, thiab hais txog. Qhov nce ntawm qhov loj ntawm tag nrho cov kab ke yog qhia los ntawm daim duab:

Chemists tau txuas cov ntsiab lus tshiab rau cov ceg ntoo loj hlob, yog li lub npe dendrimeria (los ntawm Greek dendron = tsob ntoo, meros = ib feem). Thaum pib, nws sib tw nrog cov ntsiab lus "arborole" (qhov no yog Latin, qhov twg arbor kuj txhais tau tias tsob ntoo) lossis "cascading hais". Txawm hais tias tus sau zoo li ntau dua li cov tangled tentacles ntawm jellyfish los yog inactive anemones, cov discoverers, tau kawg, muaj cai rau npe. Kev koom tes ntawm dendrimers nrog cov qauv fractal kuj yog ib qho kev soj ntsuam tseem ceeb.

1. Qauv ntawm ib qho ntawm cov thawj dendrimers

ceg loj hlob theem

Dendrimers tsis tuaj yeem loj hlob mus ib txhis (1). Tus naj npawb ntawm cov ceg loj hlob exponentially, thiab tom qab ob peb mus rau kaum theem ntawm kev txuas ntawm cov tshiab molecules rau ntawm qhov chaw ntawm lub kheej kheej, qhov chaw dawb xaus (tag nrho mus txog nanometer qhov ntev; ib nanometer yog ib billionth ntawm ib meter). Ntawm qhov tod tes, qhov muaj peev xwm los tswj cov khoom ntawm lub dendrimer yuav luag tsis muaj kev txwv. Cov moieties tam sim no nyob rau saum npoo tej zaum yuav yog hydrophilic ("dej-hlub," piv txwv li, muaj kev sib raug zoo rau cov dej thiab cov polar solvents) los yog hydrophobic ("dej-txoj kev," tab sis nyiam tuaj mus rau hauv cov kua uas tsis yog-polar, xws li feem ntau cov kuab tshuaj organic). cov kuab tshuaj). Ib yam li ntawd, sab hauv ntawm ib lub molecule tuaj yeem yog polar lossis tsis-polar hauv qhov xwm txheej. Hauv qab ntawm qhov dendrimer, nruab nrab ntawm tus kheej ceg, muaj qhov chaw dawb rau hauv cov khoom uas tau xaiv tuaj yeem qhia tau (nyob rau theem synthesis lossis tom qab ntawd, lawv tuaj yeem txuas rau saum npoo). Yog li ntawd, ntawm cov ntoo tshuaj, txhua leej txhua tus yuav pom ib yam dab tsi haum rau lawv cov kev xav tau. Thiab koj, tus nyeem ntawv, ua ntej koj nyeem tsab xov xwm no kom txog thaum kawg, xav txog dab tsi koj tuaj yeem siv cov molecules rau qhov uas, raws li lawv cov qauv, yuav "nyiam" nyob rau hauv ib puag ncig, thiab cov twg yuav muaj lwm yam tshuaj?

Tau kawg, raws li cov thawv thauj khoom xaiv thiab tiv thaiv lawv cov ntsiab lus. (2). Cov no yog cov kev siv tseem ceeb ntawm dendrimers. Txawm hais tias feem ntau ntawm lawv tseem nyob rau theem kev tshawb fawb, qee qhov ntawm lawv twb tau siv rau hauv kev xyaum. Dendrimers yog qhov zoo tshaj plaws rau kev thauj cov tshuaj hauv lub cev hauv dej. Qee cov tshuaj yuav tsum tau hloov kho tshwj xeeb kom yaj hauv cov kua hauv lub cev - kev siv cov conveyors yuav zam cov kev hloov pauv no (lawv tuaj yeem cuam tshuam rau kev ua haujlwm ntawm cov tshuaj). Tsis tas li ntawd, cov tshuaj nquag tau maj mam tso tawm hauv cov tshuaj ntsiav, uas txhais tau hais tias cov koob tshuaj tuaj yeem txo thiab noj tsawg dua. Kev sib txuas ntawm ntau yam molecules rau saum npoo ntawm lub dendrimer ua rau lub fact tias lawv tsuas yog paub los ntawm cov hlwb ntawm ib tug neeg lub cev. Qhov no, nyob rau hauv lem, tso cai rau cov tshuaj thauj mus ncaj qha mus rau nws cov lo lus uas peb, tsis tas yuav exposing tag nrho lub cev mus rau cov kev phiv tsis tsim nyog, piv txwv li, nyob rau hauv anti-cancer kho.

2. Tus qauv ntawm lub dendrimer uas muaj lwm cov molecule

(sab saum toj)

Tshuaj pleev ib ce yog tsim los ntawm ob qho tib si dej thiab rog. Txawm li cas los xij, feem ntau cov tshuaj nquag muaj roj-soluble, thiab cov khoom siv tshuaj pleev ib ce yog nyob rau hauv daim ntawv ntawm cov tshuaj aqueous (thiab vice versa: cov dej-soluble tshuaj yuav tsum tau tov nrog cov rog hauv paus). Qhov sib ntxiv ntawm emulsifiers (tso cai tsim cov kua dej-rog ruaj khov) tsis tas yuav ua haujlwm zoo. Yog li ntawd, cov chaw kuaj tshuaj pleev ib ce tab tom sim siv lub peev xwm ntawm dendrimers raws li cov khoom siv uas tuaj yeem hloov kho tau yooj yim rau kev xav tau. Kev lag luam tshuaj tiv thaiv qoob loo ntsib teeb meem zoo sib xws. Ib zaug ntxiv, nws yog ib qho tsim nyog los sib tov cov tshuaj tua kab uas tsis yog-polar nrog dej. Dendrimers pab txhawb kev sib txuas thiab, ntxiv rau, maj mam tso cov kab mob los ntawm sab hauv, txo cov tshuaj lom. Lwm daim ntawv thov yog kev ua cov hlau nyiaj nanoparticles, uas paub tias ua kom puas microbes. Kev tshawb fawb tseem tab tom pib siv cov dendrimers los thauj cov antigens hauv cov tshuaj tiv thaiv thiab DNA tawg hauv kev tshawb nrhiav caj ces. Muaj ntau qhov ua tau, koj tsuas yog xav tau siv koj lub tswv yim.

Lub thoob

Glucose yog cov organic ntau tshaj plaws nyob rau hauv lub ntiaj teb no. Nws yog kwv yees tias nws yog tsim txhua xyoo nyob rau hauv tus nqi ntawm 100 billion tons! Cov kab mob siv cov khoom tseem ceeb ntawm photosynthesis nyob rau hauv ntau txoj kev. Glucose yog lub zog ntawm cov hlwb, ua haujlwm rau cov khoom khaws cia (cov zaub mov nplej siab thiab tsiaj glycogen) thiab cov khoom siv hauv tsev (cellulose). Thaum lub sij hawm tig ntawm lub kaum cuaj thiab nees nkaum centuries, cov khoom ntawm ib feem puas ntawm cov hmoov txhuv nplej siab los ntawm kev ua ntawm cov kab mob enzymes (abbreviated KD) tau txheeb xyuas. Raws li lub npe qhia, cov no yog cyclic lossis nplhaib sib txuas:

Lawv muaj rau (variant a-CD), xya (b-CD) lossis yim (g-CD) cov piam thaj molecules, txawm hais tias lub nplhaib loj dua kuj paub. (3). Tab sis vim li cas cov khoom lag luam metabolic ntawm qee cov kab mob thiaj li nthuav tias lawv tau muab qhov chaw hauv "Young Technical School"?

3. Cov qauv ntawm cyclodextrins. Los ntawm sab laug mus rau sab xis: a - KD, b - KD, g - KD.

Ua ntej ntawm tag nrho cov, cyclodextrins yog cov dej-soluble tebchaw, uas yuav tsum tsis txhob xav tsis thoob - lawv kuj yog me me thiab muaj cov kua qab zib heev soluble (cov hmoov txhuv nplej siab ntau dhau los ua cov tshuaj, tab sis tuaj yeem raug tshem tawm). Qhov thib ob, ntau OH pawg thiab cov pa oxygen atoms ntawm cov piam thaj muaj peev xwm los khi lwm cov molecules. Thib peb, cyclodextrins yog tsim los ntawm cov txheej txheem biotechnological yooj yim los ntawm pheej yig thiab muaj cov hmoov txhuv nplej siab (tam sim no ntau txhiab tons hauv ib xyoos). Plaub, lawv nyob twj ywm tsis muaj tshuaj lom. Thiab thaum kawg, qhov tseem ceeb tshaj plaws yog lawv daim ntawv (uas koj, Tus Nyeem Ntawv, yuav tsum tawm tswv yim thaum siv cov khoom sib txuas): Cov thoob hauv qab, i.e. cyclodextrins yog tsim rau kev thauj mus los ntawm lwm yam khoom (lub molecule hla lub qhov loj yuav tsis poob). ntim rau hauv qab, thiab, ntxiv rau, nws txuas nrog interatomic rog). Vim lawv tsis muaj teeb meem rau kev noj qab haus huv, lawv tuaj yeem siv los ua cov khoom xyaw hauv cov tshuaj thiab cov khoom noj.

Txawm li cas los xij, thawj zaug siv cyclodextrins, nrhiav pom sai tom qab kev piav qhia, yog kev ua haujlwm catalytic. Nws hloov tawm los ntawm lub caij nyoog uas qee qhov kev cuam tshuam nrog lawv txoj kev koom tes ua tiav hauv txoj hauv kev sib txawv kiag li thaum tsis muaj cov ntsiab lus hauv ib puag ncig. Yog vim li cas yog lub substrate molecule ("tus qhua") nkag mus rau hauv lub thoob ("tus tswv") (4, 5). Yog li ntawd, ib feem ntawm cov molecule yog nkag tsis tau rau cov reagents, thiab transformation yuav tshwm sim tsuas yog nyob rau hauv cov chaw uas protrude. Cov txheej txheem ntawm kev ua haujlwm zoo ib yam li kev ua ntawm ntau cov enzymes, uas tseem "dawb npog" qhov chaw ntawm cov molecules.

4. Tus qauv ntawm ib tug cyclodextrin molecule uas muaj lwm molecule.

5. Lwm saib ntawm tib lub complex

Dab tsi molecules tuaj yeem khaws cia hauv cyclodextrins? Zoo nkauj npaum li cas txhua yam uas yuav haum rau sab hauv - qhua thiab tus tswv tsev loj sib piv yog qhov tseem ceeb (raws li nrog corona ethers thiab lawv cov derivatives; saib lub hli dhau los tsab xov xwm) (6). Cov cuab yeej no ntawm cyclodextrins

6. Cyclodextrin strung rau lwm saw

molecules, i.e. rotaxane (ntau cov ntsiab lus: hauv qhov teeb meem

Lub Ib Hlis)

ua rau lawv muaj txiaj ntsig zoo rau kev xaiv cov khoom sib txuas los ntawm ib puag ncig. Yog li, cov tshuaj yog purified thiab sib cais los ntawm qhov sib tov tom qab cov tshuaj tiv thaiv (piv txwv li, hauv kev tsim tshuaj).

Lwm yam kev siv? Ib qho tuaj yeem hais tawm cov ntsiab lus los ntawm cov kab lus dhau los hauv koob (cov qauv ntawm cov enzymes thiab cov thauj khoom, tsis yog cov ionic nkaus xwb - cyclodextrins thauj ntau yam khoom) thiab ib qho excerpt piav txog dendrimers (hloov cov tshuaj nquag hauv tshuaj, tshuaj pleev ib ce thiab cov khoom tiv thaiv cog). Qhov zoo ntawm cyclodextrin ntim kuj zoo ib yam - txhua yam yaj hauv dej (tsis zoo li feem ntau cov tshuaj, tshuaj pleev ib ce thiab tshuaj tua kab), cov tshuaj nquag tso tawm maj mam thiab kav ntev dua (tso kom siv cov tshuaj me me), thiab cov thawv siv yog biodegradable (cov kab mob decompose. sai sai). ib tug natural khoom, nws kuj yog metabolized nyob rau hauv tib neeg lub cev). Cov ntsiab lus ntawm lub pob kuj muaj kev tiv thaiv los ntawm ib puag ncig cuam tshuam (txo kev nkag mus rau cov khoom siv khaws cia). Cov khoom tiv thaiv nroj tsuag muab tso rau hauv cyclodextrins muaj ib daim ntawv uas yooj yim rau kev siv. Nws yog cov hmoov dawb zoo ib yam li qos yaj ywm hmoov uas yaj hauv dej ua ntej siv. Yog li ntawd, tsis tas yuav tsum tau siv cov tshuaj phem thiab flammable organic solvents.

Thaum tshawb xyuas los ntawm cov npe siv rau cyclodextrin, peb tuaj yeem pom ob peb lwm "flavors" thiab "smels" hauv nws. Txawm hais tias yav dhau los yog ib qho piv txwv uas feem ntau siv, tom kawg yuav ua rau koj xav tsis thoob. Txawm li cas los xij, cov thoob tshuaj ua haujlwm kom tshem tawm cov ntxhiab tsw phem thiab khaws cia thiab tso cov ntxhiab tsw uas xav tau. Cua fresheners, tsw absorbers, perfumes thiab scented ntawv tsuas yog ob peb yam piv txwv ntawm kev siv cyclodextrin complexes. Qhov tseeb nthuav yog tias cov tshuaj tsw qab uas tau ntim rau hauv cyclodextrins tau ntxiv rau ntxuav hmoov. Thaum ironing thiab hnav, cov tshuaj tsw qab yog maj mam tawg thiab tso tawm.

Sijhawm sim. "Ib tshuaj iab kho tau zoo tshaj plaws," tab sis nws qab qab heev. Txawm li cas los xij, yog tias nws tau tswj hwm hauv daim ntawv ntawm kev sib xyaw nrog cyclodextrin, yuav tsis muaj qhov tsis txaus siab (cov tshuaj raug cais tawm los ntawm kev saj buds). Lub iab ntawm cov kua txiv hmab txiv ntoo kuj raug tshem tawm nrog kev pab ntawm cyclodextrins. Extracts ntawm qej thiab lwm yam txuj lom yog ntau ruaj khov nyob rau hauv daim ntawv ntawm complexes tshaj nyob rau hauv daim ntawv dawb. Ib yam li ntim khoom qab zib txhim kho qhov saj ntawm kas fes thiab tshuaj yej. Tsis tas li ntawd, kev soj ntsuam ntawm lawv cov tshuaj tiv thaiv cov roj (cholesterol) hais lus hauv kev pom zoo ntawm cyclodextrins. Cov kab mob "phem" cov cholesterol khi rau hauv lub thoob tshuaj thiab tau tawm ntawm lub cev hauv daim ntawv no. Yog li cyclodextrins, cov khoom ntawm lub hauv paus chiv keeb, kuj yog kev noj qab haus huv nws tus kheej.