PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Accounts of Chemical Research· 2012Q1

Katyon−π Etkileşimi: Moleküler Tanımada Önemli Bir Kuvvet

The Cation−π Interaction

Dennis A. Dougherty

Kısa özet

Pozitif yüklü bir iyon ile elektron zengini bir π sistem arasındaki güçlü çekim kuvveti olan katyon-π etkileşimi, artık makromoleküler yapıyı ve biyolojik etkileşimleri belirleyen, hidrojen bağları ile karşılaştırılabilir güçlü bir kuvvet olarak kabul edilmektedir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Katyon-π etkileşimleri, hidrofobik etkiler ve hidrojen bağları ile birlikte moleküler tanıma için önemli bir kuvvettir.
  • Gaz fazı çalışmaları, polar-π etkileşimlerinden önemli ölçüde daha yüksek bağlanma enerjileri göstermektedir (örneğin, benzene Li+ için 38 kcal/mol).
  • Biyolojik sistemlerde, katyon-π etkileşimleri bağlanmayı 2-5 kcal/mol oranında artırabilir, bu da ilaç-reseptör ve protein-protein etkileşimlerini etkiler.
  • Etkileşim, π sistemlerinin yüzeyindeki negatif elektrostatik potansiyelden kaynaklanır ve katyonları çeker.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

The chemistry community now recognizes the cation-π interaction as a major force for molecular recognition, joining the hydrophobic effect, the hydrogen bond, and the ion pair in determining macromolecular structure and drug-receptor interactions. This Account provides the author's perspective on the intellectual origins and fundamental nature of the cation-π interaction. Early studies on cyclophanes established that water-soluble, cationic molecules would forego aqueous solvation to enter a hydrophobic cavity if that cavity was lined with π systems. Important gas phase studies established the fundamental nature of the cation-π interaction. The strength of the cation-π interaction (Li(+) binds to benzene with 38 kcal/mol of binding energy; NH4(+) with 19 kcal/mol) distinguishes it from the weaker polar-π interactions observed in the benzene dimer or water-benzene complexes. In addition to the substantial intrinsic strength of the cation-π interaction in gas phase studies, the cation-π interaction remains energetically significant in aqueous media and under biological conditions. Many studies have shown that cation-π interactions can enhance binding energies by 2-5 kcal/mol, making them competitive with hydrogen bonds and ion pairs in drug-receptor and protein-protein interactions. As with other noncovalent interactions involving aromatic systems, the cation-π interaction includes a substantial electrostatic component. The six (four) C(δ-)-H(δ+) bond dipoles of a molecule like benzene (ethylene) combine to produce a region of negative electrostatic potential on the face of the π system. Simple electrostatics facilitate a natural attraction of cations to the surface. The trend for (gas phase) binding energies is Li(+) > Na(+) > K(+) > Rb(+): as the ion gets larger the charge is dispersed over a larger sphere and binding interactions weaken, a classical electrostatic effect. On other hand, polarizability does not define these interactions. Cyclohexane is more polarizable than benzene but a decidedly poorer cation binder. Many studies have documented cation-π interactions in protein structures, where lysine or arginine side chains interact with phenylalanine, tyrosine, or tryptophan. In addition, countless studies have established the importance of the cation-π interaction in a range of biological processes. Our work has focused on molecular neurobiology, and we have shown that neurotransmitters generally use a cation-π interaction to bind to their receptors. We have also shown that many drug-receptor interactions involve cation-π interactions. A cation-π interaction plays a critical role in the binding of nicotine to ACh receptors in the brain, an especially significant case. Other researchers have established important cation-π interactions in the recognition of the "histone code," in terpene biosynthesis, in chemical catalysis, and in many other systems.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Accounts of Chemical Research, 2012 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Fiziksel ve Teorik Kimya

Physical and Theoretical ChemistryChemistry