Post on 25-Jun-2020
第4講
物 質 の 状 態混 合 物
溶 解 現 象
液 体 気 体固 体
分解物が溶ける電離して溶けるバラバラに混ざる
+ ー
ー
+
第4講
溶 媒 の 性 質 と 分 類プロトン性 極性 溶媒︓メタノール
プロトン性 → ⽔素結合 ◯ H+解離 △
極 性 ︓電荷の偏り ◯ Nδ- Oδ- Sδ- + Hδ+
δ+ CH3OHδ-
極性物質の溶解度 ◯
Br-C+C Br
反応性 ⼤
イオン化
第4講
求 核 置 換 反 応︓SN1 反応
C核 が⾒えない
δ+ δ-
(CH3)3CBr CH3OH
-HO-
(CH3)3C+
Br-
C核 が⾒える
+
加 熱 or光照射求 核 剤
プロトン性 極性 溶媒+
+
第4講
溶 媒 の 性 質 と 分 類⾮プロトン性 極性 溶媒︓アセトニトリル
⾮プロトン性 → ⽔素結合 × H+解離 △
極 性 ︓電荷の偏り △ Nδ- Oδ- Sδ-
δ+
CH3CNδ-
Na+
極性物質の溶解度 △
Brδ-
SN2反応-HO-
求 核 剤
CH3Br
Cδ+
第4講
溶 媒 の 性 質 と 分 類⾮極性溶媒︓クロロホルム
⾮プロトン性 → ⽔素結合× H+解離 ×極 性 ︓電荷の偏り △ 〜 ×
CHCl3
極性物質の溶解度 ×疎⽔性物質の溶解度 ◯
親 ⽔ 性 ・・・・・・・・ 疎 ⽔ 性プロトン性極性溶媒・・⾮プロトン性極性溶媒・・⾮極性溶媒
少しは分極している
第4講
プロトン性極性溶媒
⾮プロトン性極性溶媒
溶 媒 の 化 学 構 造⾮極性溶媒
HC
HH
C N
HC
HH
CO
C
HH
H
H CO
NC
CH
HH
H
H H
HC
HH
SO
C
HH
H CC
CO
C
HHH
H
HHHH
HC
HCl
ClHC
ClCl
Cl
CC
CCC
C
H
H H
HH
HC
CC
CC
CH
HH
H H
H H
H H
H H
H
HH C
C CO C
H
HHH
H
H
HH
H
H
HC
CO
C
H
HH
HH
HH
OH
H
HC
CO
HHH
HH
HC
HO
HH
HN
HH
OCCO H
HHH
OCCO C
HHH
C
H
H
HH
H
塩化メチレン クロロホルム ベンゼン n-ヘキサン ジエチルエーテル
酢酸エチル アセトニトリル アセトン ジメチルホルムアミド
ジメチルスルフォキシド
テトラヒドロフラン
アンモニア ⽔ エタノール メタノール 2-プロパノール 酢 酸
第4講
静 的 分 極 vs. 動 的 分 極分 ⼦ の 電 気 的 極 性
X
双極⼦モーメント 分 極 率
⼤きいF
I
電気陰性度の差↑
電気陰性度の差↓
δ+ δ-
⼩さい
O-
負電場の接近
IO-
負電場の接近
ビヨーン
⼩さい
⼤きい
Fガチ
分極状態の変化
分極状態の変化均⼀電場中
第4講
塩 基 性 と 求 核 性⽔ 素 核 vs. 炭 素 核
塩 基 性(vs. 酸 性)
求 核 性
++
F- I-
H I H+ I-pKa = –10
FH H+
pKa = 3.2F-
ガチ ペタ
⼤きい・・・ハロゲン化物イオンの塩基性・・・⼩さい
X
ニュー
⼩さい・・・ハロゲン化物イオンの求核性・・・⼤きい
Sn2反応の容易さ
δ+δ-X
δ+δ-ガチ
強 酸弱 酸
第4講
活 量︓有効に働く物質の割合
活量係数 〜1 活量係数 <1
溶質イオンの活量に影響する因⼦溶媒の種類,圧⼒,温度,共存物質の種類と濃度
F-は ほぼ全員働く 役⽴たずの F-が 混在100% = 1
F -
Na+
F -
Na+Na+
F -
F -
Na+
Na+Cl -
Cl -
Na+
多 い・・・フッ化物イオンの活量・・・少ない
⾃ 由
不⾃由
第4講
溶 質 イ オ ン の 活 量イオン強度 I という考え⽅
log γ=1+ 0.33 × α× √I- 0.51 × z 2× √I γ:活量係数
z :電荷数I:イオン強度α:イオンサイズ係数
I = 21
×(陽電荷数)2 ×(陽イオン濃度) 21
×(陰電荷数)2 ×(陰イオン濃度)+
活量係数の推定 → 0 〜 1
双性イオン(H3N+-COO-など)の影響は ⼩さい
イオン性の溶質が機能する割合(活 量)を予測
デバイ・ヒュッケルの関係式
第4講
N
N-O
-O
-O
-O
O
O
O
O
⾦ 属 イ オ ン の 活 量活量減少をもたらす化学平衡
Ca2+ Ca2+
Zn2+ Zn2+
+EDTA
キレート剤
+アポ酵素 NNH
N NH
N
HN
亜鉛酵素⽣体触媒ルイス酸
活量〜1
⽔溶性↑
第4講
pH 緩 衝 液︓H+の活量変動が⼩さい溶液
0 1 2 3
7
3
11
9
5
NaOHの当量数
pH
i) pK1 = 2.1 : H3PO4 H2PO4- + H+
ii) pK2 = 7.2 : H2PO4- HPO4
2- + H+
iii) pK3 = 12.4 : HPO42- PO4
3- + H+
i ii iii
リン酸
0 1 2
7
3
11
9
5
NaOHの当量数
塩 酸
pKa < 0 : HCl Cl- + H+
水中では ほとんど電離している
pH
pH 11 緩衝液
pH 7 緩衝液
pH 3 緩衝液
第4講
⽔ 平 化 効 果
酸の強さ
HClO4HCl
HNO3 H3O+ClO4– Cl– NO3–
in H2O
⽔中では H3O+より強い酸は ない
完全に電離する → 酸としての性質は同じ
H+を受けとる⼒の弱い酢酸中では ⼀部しか電離しない⇨ 酸の強さ(HClO4 > HCl > HNO3)を⽐較可能
≈ CH3COOH2+の量に差がある → ⾮⽔分析法
Leveling Effect
100%
オキソニウム イオン(H+の受容体は ⽔分⼦)1 mol/ℓ
第4講
特 異 な 溶 媒︓H2O
・暖めにくく 冷めにくい・熱が伝わりやすい・凍りにくく 蒸発しにくい・粘度が⼤きい・液体より固体の⽅が 密度⼤
⽔ 氷
⽔ 代 謝飲 ⾷ 物︓+2.2kg/day
⽔︓60~70%40kg/60 kg
細胞内/細胞外=7︓3
代謝産物︓+0.3kg/day汗 & 尿︓–2.5kg/day
⽔分不⾜︓衰弱 <20% → 死⽔分過剰︓めまい 頭痛
空間
第4講
細 胞 質 は ⽔ 溶 液
O-157O
OHOHHO
OO
OHHO
HOHO HO
-TGTGTGGAATTGTGAGCGGATAAC AATTTCACACA---- lactase gene -
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OHO
OHHO
HOHO
OOH
OHHOHO
HO
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タンパク質
DNA
タンパク質
ラクトースリプレッサータンパク質を サッカーボールとすると 細胞質は サッカー場の⼤きさ
第4講
⼤きな溶質 タンパク質⽔中とは異なる環境を提供する⽣体分⼦
ガブ ペツ
ホイパク
ピクピクスポ
受容体
輸送体
酵 素
結合︓binding
結合︓binding輸送︓translocation
結合︓binding変換︓transformation
Enzyme
Transporter
Receptor
伝達︓transduction
細胞膜
第4講
N
NH
O
H
O
O
O-
pKa= 11.9
HN NH2
N
NH
O
H
O
O
O-
pKa= 3.3
H2N+ NH2
N
NH
O
H
O
O
OH H2N+ NH2
抗インフルエンザ薬(増殖阻害剤)リレンザ
経⼝投与の吸収率〜2%
吸⼊投与
N
N+
H
O
H H
O
O
O
N
NH
O
HH
O
O
OH
pKa= 7.7
タミフル
経⼝投与
電荷を持たない → 細胞膜通過 → 異常⾏動︖
⽣理pH = 7.4
直接患部へ
第4講
抗インフルエンザ薬(増殖阻害剤)
ゾフルーザ経⼝投与
電荷を持たない → ⾎ 中→ アニオン性配位⼦
⽣理pH = 7.4
エステラーゼ
ヌクレアーゼProdrug︓プロドラッグ
OO
N
OO
O
N
O
NO
SF
F
H
O-
N
O
N
O
NO
SF
F
H
Mg2+ Mg2+O
-O
O O- O
NH
N N
細胞膜