Роль межмолекулярных взаимодействий эфиров, полиэфиров с белками и их структурными фрагментами в растворе (заключительный)

В рамках первого года изучены межмолекулярные взаимодействия структурных фрагментов полиэфиров которыми являются простые эфиры: диэтиловый эфир, ди-н-пропиловый эфир, ди-н-бутиловый эфир, 1,4 - диоксаны, тетрагидрофуран, а также краун - эфиров: 12-краун-4, 15-краун-5, 18-краун-6 и их производных в растворах протонодоноров, протоноакцепторов и алифатических спиртах термодинамическими, структурными и теплофизическими методами. Выявлено влияние структуры, строения и наличия циклической структуры на прочность водородных связей с органическими молекулами. Показано влияние количества активных центров на прочность водородных связей эфиров в среде хлороформа. Энтальпия специфического взаимодействия для линейных эфиров больше чем для краун-эфиров с хлороформом. Проанализированы межмолекулярные взаимодействия органических молекул в среде эфиров. Показаны различия взаимодействия органических молекул, когда эфиры выступают в качестве растворяемых веществ и растворителей. Изучены сольватационные эффекты ОН групп метанола в комплексах с эфирами в растворителях методом ИК-спектроскопии. Показана роль циклической структуры на связывание с протонодонорами. Обнаружено, что усиление водородных связей метанола в комплексах с эфирами в среде хлороформа от 18 до 30 %. При этом следует отметить, что усиление водородных связей для линейных эфиров незначительно выше, чем для циклических эфиров . В работе проведена оценка избыточных мольных объемов эфиров с бензолом и метанолом при различных температурах. Проанализировано влияние объёмов, способность соединений к межмолекулярным взаимодействиям в бинарных смесях на избыточный мольный объём и положение максимума отклонения. Показана роль водородных связей и циклической структуры эфиров на избыточные мольные объёмы. В работе изучены поверхностные натяжения бинарных систем эфиров с бензолом и метанолом. Обнаружено, неаддитивность изучаемых параметров. Показано, что неаддитивность поверхностного натяжения связана с природой межмолекулярных взаимодействий. В рамках второго года проекта изучены сольватационные эффекты полиэфиров (полиэтиленгликоли, полипропиленгликоли и блок-сополимеры) в среде растворителей. Показано влияние структуры и строения полиэфиров на сольватационные эффекты полиэфиров в растворе. Предложен подход для оценки энтальпии водородных связей полиэфиров в среде протонодоноров. Рассчитаны энтальпии водородной связи полиэтиленгликолей, пропиленгликолей и блок-сополимеров в среде хлороформа. Показано, что величина энтальпии водородных связей полиэфиров связана с молекулярной массой исследуемых эфиров. Изучены сольватационные эффекты ОН-групп метанола в комплексах с полиэфирами в растворителях методом ИК-спектроскопии. Обнаружено, что усиление водородных связей метанола в комплексах с эфирами в среде хлороформа составляет от 22 до 30 %. При этом следует отметить, что усиление водородных связей наблюдается с увеличение молекулярной массы полимера. Изучены вязкости полиэфиров при различных температурах. Показано, что изменение вязкости, что для полиэтиленгликолей, что для пропиленгликолей пропорционально изменению молекулярных масс эфиров. Следует отметить, что наблюдается зависимость энергии активации текучего состояния от молекулярной массы полиэфира. Проведена оценка характеристической вязкости и гидродинамического радиуса. Гидродинамический радиус для полиэфиров в метаноле и бензоле равен. Показана зависимость гидродинамического радиуса полиэфиров в бензоле от их молекулярных масс. В работе проведено исследование влияния структуры, строения взаимодействующих молекул в бинарных смесях полиэфиров на отклонения от аддитивного взаимодействия. Для этого измерены плотности изучаемых полиэфиров с органическими молекулами, рассчитаны избыточные мольные объемы при различных соотношениях компонентов в широком интервале температур. Обнаружено, что наблюдается общая линейная зависимость между положением максимума избыточного мольного объёма от параметра ван-дер-ваальсового взаимодействия. Проведено обсуждение избыточных функций от структуры и строения полиэфиров в системах с водой. Показано, что при увеличении длины цепи полиэфира происходит смещение максимума избыточного мольного объёма в сторону меньшего содержания эфира, что по видимому, связано с увеличением числа межмолекулярных контактов с водой. В рамках третьего изучены физико-химических свойства полиэтиленгликолей, пропиленгликолей, блок-сополимеров в водно-органических растворителях. Показано влияние растворителя на величину гидродинамического радиуса полимеров и блок-сополимеров. Обнаружено что гидродинамические радиус унимера полиэтиленгликоля, и блок-сополимера способного к мицеллобразованию изменяются пропорционально их объёму. Показана особенность воды в качестве растворителя при оценке гидродинамических радиусов полимеров. С другой стороны, в работе исследованы конформационное состояние полимеров в соответствие с уравнением Марка-Куна-Хувинка. При этом обнаружено, что для бензола и метанола по параметру конформационной свёрнутости молекул ПЭГ (α) величины близки, что позволяет сделать вывод, что водородная связь метанола не оказывает влияние на конформационную устойчивость полимера в растворе. При этом в случае растворителя ацетонитрила параметр «α» отражающий конформационную устойчивость полимера ПЭГ выше чем для ППГ, в отличие от бензола для которого обратная тенденция. В случае воды параметр конформационной устойчивости определяется наличием этилен оксидных блоков для блок-сополимеров. Впервые был предложен метод по изучению связывания полимеров с органическими молекулами, в том числе противораковыми препаратом, 5-фторурацилом. Изучена структурная стабильности человеческого сывороточного альбумина с полимерами (ПЭГ 400-8000) и блок-сополимерами методом кругового дихроизма. Обнаружено, что количество α-спиралей человеческого альбумина уменьшается в зависимости от используемого полимера. В случае блок-сополимеров, α-спирали человеческого альбумина наблюдается рост количества α-спиралей. По-видимому, происходит замена сольватной оболочки воды на полимерную в виде мицелл, что приводит к увеличению сигнала. В рамках раздела изучена термодинамика образования мицелл, а также солюбилизации белковых молекул в данных системах. Определены температуры и тепловые эффекты образования мицелл блок-сополимерами. Обнаружено, что температура максимума эффекта и тепловой эффект зависят от концентрации полимера в растворе. Показано, предсказательная способность тепловых эффектов образования мицелл для блок-сополимеров, обладающих различным количеством этиленовых и пропиленовых фрагментов. В рамках работы изучено взаимодействия с биомолекулами, в частотности с лизоцимом и альбумином. Показано, что энтальпии денатурации белков при добавлении полиэтиленгликолей уменьшаются на 14 %, в случае блок-сополимеров выше критической концентрации мицеллобразования энтальпия денатурации возрастает на 5 %. Перспектива данных исследований заключается в стабилизации белков за счёт транспортных систем для практически важных задач. В целом по проекту все запланированные работы выполнены. Результаты данного проекта имеют перспективу применения для предсказания физико-химических свойств транспортных систем, и их устойчивости при взаимодействии с лекарственными препаратами и белковыми молекулами.