В ИФХЭ РАН открыли новый подтип нековалентного взаимодействия для соединений технеция и рения
В лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН и лаборатории анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН синтезировали и изучили перренат и пертехнетат гистидиния — соединения тетраоксидоаниона рения или технеция с гистидиновой аминокислотой. Для технеция это второе известное соединение с такой аминокислотой. Выяснилось, что в обоих случаях образовывается трехзарядный молекулярный ион. Для соединения рения обнаружен новый подтип анион-анионного взаимодействия между карбоксилатной группой гистидиния и атомом рения в составе перренат-аниона.
Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале королевского химического общества CrystEngComm. Рентгеноструктурный анализ синтезированных соединений продемонстрировал сложную систему водородных связей, которые могут поддерживать стабильность молекул. В экспериментах с рением и технецием использовался один и тот же изомер гистидина, присутствующий в человеческом организме. Однако полученные структуры для рения и технеция различаются не только количеством независимых фрагментов, но и взаимодействиями в них.
Если в пертехнетате образуется больше водородных связей типа N–H···O, то в перренате наблюдается большее разнообразие нековалентных взаимодействий (взаимодействие пары «углерод-водород» с электронным облаком ароматического кольца, анион-анионные взаимодействия). В перренате гистидиния обнаружен новый тип анионного взаимодействия C–O···Re. Атом кислорода из карбоксилатной группы взаимодействует с атомом рения. Расстояние между ними составляет 2,97 Å. Это что достаточно мало; обычно расстояние между атомами при таких взаимодействиях составляют не менее 3,10 Å.
«В этой работе мы впервые описали анион-анионное взаимодействие атома рения с атомом кислорода из карбоксилатной группы, — отметил один из авторов работы, младший научный сотрудник лаборатории анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН Антон Новиков. – Оно может представлять интерес для изучения процессов самоорганизации структур и процессов самосборки. Подобное взаимодействие было найдено в некоторых соединениях марганца и рения, но не обнаружено для технеция. Возможно, все еще впереди, потому что для технеция синтезировано и описано не многим более 1000 структур, в то время как для марганца и рения их более на порядки больше. Но может быть, для технеция такие взаимодействия не свойственны. Для выяснения природы этого факта требуются дальнейшие исследования».
Молекула гистидина обычно существует в цвиттер-ионой форме. Это значит, что в целом она является электронейтральной, но в ее структуре присутствуют функциональные группы, несущие как отрицательный, так и положительный заряды. В ходе изучаемых реакций к имидазольному кольцу гистидина присоединился протон, и гистидин стал положительно заряженным ионом — катионом гистидиния с пространственно-разделенными зарядами: два положительных заряда на амино-группах и один отрицательный на карбоксилатной.
«Для электронейтральной молекулы с тремя заряженными участками мы предложили название «дриттер-ион», от немецкого слова drei – три, — пояснил Антон Новиков, — так же, как молекула с двумя заряженными участками называется цвиттер — ион, от слова zwei – два». Анализ нековалентных взаимодействий в перренатах, пертехнетатах и их аналогах с гистидинием, проведенный методом поверхности Хиршфельда показал, что наиболее важный вклад в организацию упаковки (связывание молекул в структуру) вносит взаимодействие O···H/H···O для катионов и анионов, то есть водородные связи.
Принято считать, что рений и технеций имеют похожие химические свойства, геометрия перренатов и пертехнетатов одинаковая, и свойства радиоактивного технеция можно изучать, экстраполируя результаты экспериментов с не требующим специальных условий рением. Ряд научных работ, однако, свидетельствуют, что эти два элемента из 7 группы побочной подгруппы таблицы Менделеева все-таки ведут себя по-разному. Данная работа показывает, что соединения технеция и рения с гистидинием неизоструктурны, что еще раз подчеркивает значение слабых нековалентных связей и важность изучения соединений технеция на ряду с соединениями рения.
«Кристаллизация перрената и пертехнетата с одним и тем же катионом в разных пространственных группах, по нашим наблюдениям, связана не с кислотностью раствора (соединения получали из кислот и солей соответствующих металлов), а с большей диффузионной способностью 5-d орбитали рения по сравнению с 4-d-орбиталью технеция. Все дело в распределении электронной плотности в молекуле.
Как обнаружено в нашей работе, в соединении рения образовались дополнительные слабые карбоксилат-перренатные связи, которые вызвали изменение пространственной группы. На атоме рения образуется частично положительный заряд или, как это принято говорить, σ-дырка, в то время как к нему ориентируется избыточная электронная плотность атома кислорода. — объяснил Антон Новиков. — Этот результат указывает на важность образования слабых связей для структуры образующихся соединений, даже с идентичной брутто-формулой, и открывает возможность разделения близких элементов (таких как Tc и Re)».
Для развития современной химии большое значение имеют особые физические и химические свойства молекул, такие как люминесценция, растворимость в различных растворителях, температура и тип фазового перехода. Эти свойства соединений определяются водородными и слабыми нековалентными меж- и внутримолекулярными взаимодействиями.
Анализ нековалентных взаимодействий в соединениях металлов и биоорганических молекулах позволяет получить новую информацию о процессах молекулярного распознавания, рецепторно-информационных цепях, влиянии кофакторов и помогает интерпретировать процессы межмолекулярного переноса энергии. Слабые нековалентные взаимодействия имеют большое значение в биологии; они вовлечены в механизм связывания активного центра с субстратом и регуляции сродства к кислороду. Они влияют на трехмерную форму ДНК.
Соли тетраоксидоанионов элементов седьмой группы побочной подруппы – перренаты и пертехнетаты – одни из наиболее интересных классов соединений, представляющих широкие возможности для анализа нековалентных взаимодействий. В таких соединениях на один атом металла приходятся четыре атома кислорода, расположенные в вершинах тетраэдра. Одиночный отрицательный заряд формально распределяется между ними поровну. Таким образом образуются слабые, но многочисленные водородные связи. Перренаты и пертехнетаты используются в ядерной медицине, как для диагностики, так и для лечения онкологических заболеваний.
Гистидин – одна из незаменимых аминокислот, которая участвует в клеточном метаболизме и входит в состав активных центров множества ферментов. В организме из гистидина образуется гистамин. Гистидин входит в состав гемоглобина. Он необходим для синтеза в организме карнозина и ансерина – веществ, способствующих восстановлению мышц. Гистидин входит в состав некоторых витаминных комплексов и медицинских препаратов. В случае эффективного связывания гистидина с отрицательными анионами ReO4– или TcO4–, такие соединения могут быть перспективными поставщиками рения и технеция в клетки органов и тканей. Исследование новых соединений гистидина имеет большое значение для токсикологии и фармацевтики. Исследование поддержано РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно