02 Nevazebné interakce

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "02 Nevazebné interakce"

Vladislav Jelínek
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 02 Nevazebné interakce

Nevazebné interakce Druh chemické vazby Určují 3D konfiguraci makromolekul, účastní se mnoha biologických procesů, zodpovědné za uspořádání molekul v krystalu

2 Nevazebné interakce Druh chemické vazby Určují 3D konfiguraci makromolekul, účastní se mnoha biologických procesů, zodpovědné za uspořádání molekul v krystalu Síla nevazebných interakcí řádově nižší než kovalentních vazeb nutná kombinace více nevazebných interakcí pro dosažení pozorovatelného účinku princip aditivity 2

3 Rozdělení nevazebných interakcí Z hlediska geometrie: směrové (anisotropní) x nesměrové (isotropní) Z hlediska síly: slabé x silné Podle mechanismu vzniku: (1) Elektrostatické interakce, Indukované síly, disperzní síly (Londonovy síly, Van der Waalsovy síly) (2) Donor-akceptorové interakce Koordinačně kovalentní vazba 3

4 Rozdělení nevazebných interakcí Elektrostatické interakce: Ion-ion interakce (~10 2 kj/mol) Ion-dipol interakce Dipol-dipol interakce (~10 kj/mol) Nejsilnější mezi dvěma náboji, isotropní reakce Dipól-dipól interakce u polárních organických látek Induktivní síly: Interakce molekuly s permanentním dipólem s neutrální částicí vybuzení (indukování) dipólu v neutrální molekule Závisí na velikosti dipólmomentu a polarizovatelnosti neutrální molekuly 4

5 Rozdělení nevazebných interakcí Disperzní síly Obecná nevazebná interakce mezi libovolnými atomy Velmi slabé projevuje hlavně tam, kde nepůsobí jiné silnější interakce Atraktivní i repulzivní podle vzdálenosti částice Vliv na uspořádání v mřížce Potenciální energie dvou atomů V reálném prostředí působí více druhů najednou rozlišení jednotlivých vlivů a jejich popis je obtížný. 5

6 Rozdělení nevazebných interakcí A, B konstanty, q 1 q 2 - náboje pot. energie Disperzní člen Přitažlivé síly Repulzní člen

7 Rozdělení nevazebných interakcí

Rozdělení nevazebných interakcí Donor-akceptorová vazba: - podobné vlastnosti jako kovalentní vazba - Vzniká sdílením elektornového páry jednoho atomu (donor) s druhým atomem (akceptor) Donor volné

8 Rozdělení nevazebných interakcí Donor-akceptorová vazba: - podobné vlastnosti jako kovalentní vazba - Vzniká sdílením elektornového páry jednoho atomu (donor) s druhým atomem (akceptor) Donor volné elektronové páry Akceptor volné molekulové orbitaly - Organokovové sloučeniny centrální atom (donor) bývá kation přechodného kovu. Obklopující atomy nebo molekuly se nazývají ligandy - popisem se zabývá teorie molekulových orbitalů

9 Vodíková vazba Převládá přitažlivá interakce mezi donorem protonu a akceptorem protonu + další interakce donorakceptor, indukční síly, D - H... A??? Vysoký bod varu vody; sekundární, terciární a kvartérní struktura proteinů a NK, Vzdálenost D...A a H...A je kratší než součet vdw Počet akceptorů R (zúčastněné atomy) poloměrů Počet vodíků 9 Etter, M. C. (1991). The Journal of Physical Chemistry, 95, No. 12, 4601.

10 Vodíková vazba Geometrická definice: 10

11 Vodíková vazba Často vícecentrické interakce vodík je přitahován ke dvěma akceptorům zároveň tvoří mezi nimi můstek 11

12 Vodíková vazba Typy vodíkových vazeb: Silné Mezi kyselinami/bázemi a jejich konjugovanými bázemi/kyselinami Většinou intramolekulární Značný kovalentní charakter, d(d-h) = d(h-a) Velmi aktivované donory a akceptory Středně silné Převážně elektrostatický charakter Led, DNA, proteiny Molekuly s funkčními skupinami schopnými vytvořit vodíkové vazby, je vždy vytvoří, pokud tomu nebrání stérické efekty Slabé Elektrostatické povahy C-H...O/N, M-H...O 12

13 Vodíková vazba Silná Středně silná Slabá Vazebná energie [kcal/mol] < 4 Příklady *F H F+ - *N H N+ - P-OH O=P O-H O=C N-H O=C O-H O-H C-H O O-H π O-H O Posun v IČ spektru > 25% 5-25% < 5% Délka vazby H-A = X-H H A > X-H H A >> X-H Prodloužení X-H Å Å 0.01 Å X...A (D) Å Å Å H...A (d) Å Å Å Úhel Vliv na uspořádání v krystalu Dominantní Výrazný Proměnlivý Využítí v kryst. inženýrství Využívané Využívané Částečné používané Podíl kovalentnosti Výrazný Slabý Nevýrazný Elektrostatická složka Důležitá Dominuje Středně důležitá 13

14 π-π interakce (stacking) aromatický uhlovodík, cyklická, či polycyklická molekula podporující delokalizaci π elektronů Energie těchto interakcí nepřesahuje hodnoty 30 kj/mol Kvadrupólový moment benzenového jádra 14

15 π-π interakce Geometrické motivy: Offset-face-to-face (OFF) Edge-to-face (EF) Face-to-face (FF) 15

16 π-π interakce Se vzrůstající aromatickou plochou převládá OFF motiv (polycyklické aromáty) 3.5 A 16

17 π-π interakce Pyrene molekuly zaujímají vůči sobě OFF motiv opakující se ve stromečkovém uspořádání

18 Offset face-to-face uspořádání koronenu

19 Dithiofen-tetrathiafulvalene bis(n-n-cetylpyrrolo(3,4-d))tetrathiafulvalene

20 Halogen- halogen interakce Halogenové atomy anisotropické v krystalu elipsoidní tvar atomu (a) Dva typy interakcí: I a II pro C-X...X-C (X = Cl, Br, I) Typ I (b): symetrické, okolo inverzního centra v krystalu Van der Waalsovský typ Typ II (c): Spojené se šroubovou osou a skluznou rovinou Atraktivní Cl δ+...cl δ- Se vzrůstající polarizabilitou halogen atomu převládá typ II Nesymetrická vazba typu II (I...Br, Cl...Br, I...Cl) těžší atom pozitivně polarizován, kdežto lehčí atom negativně 20

Podobné dokumenty

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe Skupenské stavy Plyn Zcela neuspořádané Hodně volného prostoru Zcela volný pohyb částic Částice daleko od sebe Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe