Zwitterion - Zwitterion

Olarak kimya , bir melez iyon ( / T s v ɪ t ə ˌ r aɪ ə n / TSVIT -ə-çavdar Ən ; dan Alman Zwitter[ˈtsvɪtɐ] ' Hermafrodit da adlandırılan'), iç tuz , a, molekül pozitif olarak ve negatif olarak-doldurulmuş bir eşit sayıda fonksiyonel gruplar . İle amino asitler , örneğin, çözelti içinde bir kimyasal denge "üst" molekül ve zwitteryona arasında oluşturulacaktır.

Betainler , pozitif yük bir kuaterner amonyum grubu üzerinde bulunduğunda olduğu gibi, tamamen nötr bir forma izomerleşemeyen zwitterionlardır . Benzer şekilde, bir fosfonyum grubu ve bir karboksilat grubu içeren bir molekül izomerleşemez.

Amino asitler

Bir amino asit hem asidik (karboksilik asit parçası) hem de bazik (amin parçası) merkezleri içerir. Sağdaki izomer bir zwitterion'dur.

Denge iki aşamada kurulur. Bir aşamada, karboksil grubundan bir proton bir su molekülüne aktarılır.

H
2N(R)CO
2H + H
2O ⇌ H
2N(R)CO-
2+ H
3Ö+

Diğer aşamada hidronyum iyonundan amin grubuna bir proton transfer edilir.

H
2N(R)CO-
2+ H
3Ö+
⇌ H
3n+
(R)CO-
2+ H
2Ö

Genel olarak, reaksiyon bir izomerizasyon reaksiyonudur.

H
2N(R)CO
2H ⇌ H
3n+
(R)CO-
2

Çözeltideki iki türün konsantrasyonlarının oranı , izomerizasyon reaksiyonu için denge sabiti K'nin değerine eşit olduğundan pH'dan bağımsızdır .

[X], dengedeki X kimyasal türünün konsantrasyonunu belirtir. Genelde K  > 1 olduğu, yani zwitterion'un sulu çözeltideki baskın amino asit izomeri olduğu varsayılır . Teorik analiz temelinde, zwitterion'un sulu çözelti içinde çözücü su molekülleri ile hidrojen bağı ile stabilize edildiği öne sürülmüştür . Glisin için nötron kırınım verilerinin analizi, bunun katı halde zwitteriyonik formda olduğunu gösterdi ve hidrojen bağlarının varlığını doğruladı. Teorik hesaplamalar, basit karboksilik asit-amin transferinden farklı bazı durumlarda gaz fazında zwitterionların da mevcut olabileceğini göstermek için kullanılmıştır.

P K bir değerleri yaygın amino asitlerin deprotonasyonu için yaklaşık ARALIĞINDA2.15 ± 0.2 . Bu aynı zamanda, sulu bir çözeltide mevcut olan baskın izomer olan zwitterion ile de tutarlıdır. Karşılaştırma için, basit karboksilik asit propiyonik asit ( CH
3CH
2CO
2H ) p sahip k bir 4.88 değerini.

Diğer bileşikler

Sülfamik asit , zwitterion formunda kristalleşir.

Antranilik asit kristallerinde birim hücrede iki molekül vardır . Bir molekül zwitterion formundadır, diğeri değildir.

Katı halde, lH 4 EDTA iki proton nitrojen atomu, karboksilik asit gruplarından aktarılmış olan bir zitteriyonudur, bu zitteriyonda.

teorik çalışmalar

piridoksal fosfat

Çözeltideki bir bileşik ile onun zwitterion izomeri arasındaki denge deneysel olarak incelenemese de, teorik hesaplamaların sonuçlarından bazı bilgiler elde edilebilir. Bunun iyi bir örneği piridoksal fosfat, bir form ile sağlanan B vitamini 6 . Bu bileşiğin sulu bir çözeltisinde, bir protonun fenolik -OH grubundan nitrojen atomuna aktarıldığı zwitterion lehine bir totomerik dengenin elde edileceği tahmin edilmiştir.

Betainler ve benzeri bileşikler

Şeker pancarından izole edilen trimetilglisin bileşiğine "betain" adı verildi. Daha sonra, diğer bileşikler, aynı yapısal motifi, bir içeren keşfedildi dörtlü bir nitrojen atomu karboksilat bir ile buna bağlı grup -CH 2 - renkli. Günümüzde yapısında bu motifi içeren tüm bileşikler betainler olarak bilinmektedir. Betainler, nitrojen atomuna bağlı kimyasal gruplar kararsız olmadığından izomerleşmezler . Bu bileşikler, elektrik yükü olmayan bir moleküle izomerizasyon meydana gelmediğinden veya çok yavaş olduğundan, kalıcı zwitterionlar olarak sınıflandırılabilir.

Kalıcı zwitterionların diğer örnekleri arasında , aynı zamanda bir kuaterner nitrojen atomu içeren, ancak bir karboksilat grubu yerine negatif yüklü bir fosfat grubu bulunan fosfatidilkolinler ve psilosibin ; ve dipalmitoilfosfatidilkolin gibi pulmoner sürfaktanlar .

Konjuge Zwitterionlar

Güçlü polarize konjuge bileşikler (konjuge zwitteryonlar) tipik olarak çok reaktiftir, diradikal karakteri paylaşır , güçlü bağları ve küçük molekülleri aktive eder ve katalizde geçici ara ürünler olarak hizmet eder. Verici-alıcı varlıklar fotokimyada ( foto-indüklenmiş elektron transferi ), organik elektronikte , anahtarlamada ve algılamada geniş kullanım alanına sahiptir .

Ayrıca bakınız

Referanslar