Química host-guest
En química supramolecular,[1] la química amfitrió-hoste descriu complexos composts per dos o més molèculas o ionés units en una relació estructural única sostinguda per forces diferents als enllaços covalente. La química amfitrió-hoste comprén l'idea del reconeiximent molecular a través d'interaccions no covalente. Dites interaccions són crítiques per a mantindre l'estructura tridimensional de molècules grans (com a proteïnes) i està involucrada en diversos processos biològics en els que molècules grans s'unixen a atres de manera específica pero temporal.
A pesar de que les interaccions no covalente poden dividir-se de forma general entre les principalment electrostàtiques i les principalment dispersivas, hi ha alguns tipos d'interaccions que cal resaltar.
- Interaccions iòniques (predominantment electrostàtiques)
- Ponts d'hidrogen i Ponts de halógeno
- Forces de Van der Waals (dipol-dipol, dipol-dipol induït, dipol instantàneu-dipol induït)
- Interaccions hidrofòbiques (predominantment dispersivas)
Algunes de les interaccions enlistadas poden combinar-se en cert grau.[2]
Panorama general
[editar | editar còdic]La química amfitrió-hoste és una branca de la química supramolecular en la que una molècula hoste forma un compost químic en una molècula amfitrió o un ion. Abdós components del compost estan units per mig d'interaccions no covalente, usualment ponts d'hidrogen. L'unió entre l'amfitrió i l'hoste usualment és altament específica per a abdós parts. La formació d'estos complexos és l'objecte d'estudi del reconeiximent molecular.
Existix un equilibri entre la forma lliure en la que l'hoste i l'amfitrió estan separats, i la forma conjunta, en la que existix un complex estructuralment definit que conté a l'hoste i a l'amfitrió.
- H ="Amfitrió" (Host), G ="hoste" (Guest), HG ="complex hoste-amfitrió" (Host-Guest complex)
La molècula que funciona com a amfitrió sol ser la molècula més gran, la qual envol a la molècula més menuda (l'hoste). En sistemes biològics, els térmens anàlecs a hoste i amfitrió són enzima (amfitrió) i substrat (hoste).[5]
Per a dissenyar sistemes sintètics que porten a terme funcions específiques, és important entendre la termodinàmica de l'unió entre l'amfitrió i l'hoste. Els químics s'enfoquen en l'intercanvi d'energia de diferents interaccions enlazantes i s'intenten desenrollar experiments que quantifiquen els orígens fonamentals d'estes interaccions no covalente per mig de l'us de tècniques com la resonància magnètica nuclear, espectroscopía UV-visible i calorimetria de titulació isotèrmica.[6] L'anàlisis quantitatiu dels valors de les constants de complejación proveïxen informació termodinàmica útil.[5]
Principis termodinàmics de les interaccions
[editar | editar còdic]Les ventages termodinàmiques de la química amfitrió-hoste sorgixen de l'idea de que l'energia lliure de Gibbs total és menor per l'interacció entre abdós espècies. Els químics supramoleculares es dediquen a medir l'energia i les propietats termodinàmiques d'estes interaccions no covalente en l'objectiu d'ampliar la visió sobre els resultats de la combinació de totes les chicotetes forces no covalente que s'usen per a generar un efecte total sobre l'estructura supramolecular.
Una constant d'associació K°a pot ser definida per l'expressió
A on {HG] és l'activitat termodinàmica del complex a l'equilibri. {H} representa l'activitat de l'amfitrió i {G}, l'activitat de l'hoste. Les cantitats [HG], [H] i [G] són les concentracions de les corresponents substàncies i Γ és el cocient dels coeficients d'activitat.
En la pràctica, la constant d'equilibri està definida en térmens de les concentracions.[7]
Quan s'usa esta definició, s'implica que el cocient dels coeficients d'activitat té un valor numèric d'1. Per lo tant, s'observa que la constant d'equilibri Ka té unitats de [concentració]-1, no obstant, açò no pot ser possible puix el canvi en l'energia lliure de Gibbs en condicions estàndar és proporcional al logaritmo de Ka i els logaritmos no tenen unitats.
Esta paradoxa es resol en definir la dimensió de Γ com el recíproc (invers) de la dimensió del cocient de les concentracions. Açò implica que Γ té un valor constant baix totes les condicions experimentals rellevants. No obstant, és comú que se li assigne una dimensió com milimol/litro o micromol/litro a un valor de K que ha segut determinat experimentalment.
Un valor gran de Ka indica que l'amfitrió i l'hoste interactuen fortament per a formar el complex.[5]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Steed, Jonathan W., 1969- (2009). Supramolecular chemistry, 2nd ed edició, Wiley. OCLC 251208094. ISBN 0-470-51234-2.
- ↑ Lodish, Harvey F.; Berk, Arnold., {{{nom2}}}; Kaiser, Chris., {{{nom3}}}; Krieger, Monty., {{{nom4}}} (2008). Molecular cell biology, 6th ed edició, W.H. Freeman. OCLC 83758878. ISBN 0-7167-4366-3.
- ↑ Acta Crystallographica Section B: Structural Science.40(4)
- 382–387.ISSN 0108-7681.doi:10.1107/S0108768184002354.Consultat el 23 d'abril de 2020.
- ↑ Chemistry – A European Journal.2(8)
- 989–991.ISSN 0947-6539.doi:10.1002/chem.19960020814.Consultat el 23 d'abril de 2020.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Anslyn, Eric V., 1960- (2006). Modern physical organic chemistry, University Science. OCLC 55600610. ISBN 1-891389-31-9.
- ↑ The Journal of Physical Chemistry B.111(17)
- 4383–4392.ISSN 1520-6106.doi:10.1021/jp0688815.Consultat el 23 d'abril de 2020.
- ↑ Skoog, Douglas A.; West, Donald M.,, {{{nom2}}}; Holler, F. James,, {{{nom3}}}; Crouch, Stanley R.,, {{{nom4}}}. Fonaments de química analítica / Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Stanley R., Crouch ; traducció Dr. Eugenio de la Mora Lugo, M. en C. Jesús Miguel Torres Flores., Novena edició edició. OCLC 905620069. ISBN 978-607-519-377-9.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Química host-guest» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.