基于等温滴定量热法表征的红细胞凝集反应热动力学特性研究

采用等温滴定量热法研究植物凝集素(PHA)作用于20%家兔血红细胞(RBC)的凝集反应过程, 以生物热动力学参数表达凝集反应动力学特征. 结果表明, PHA与家兔血红细胞凝集反应的平衡常数K为3.24×10⁵ L•mol^－1, 反应焓变( )为－238.548 kJ•mol^－1, 反应自由能( )为－32.722 kJ•mol^－1, 反应熵变( )为－0.664 kJ•mol^－1•K^－1. 反应为放热反应(Q＞0), 可自发进行(ΔG＜0), 反应为焓驱动、熵减过程(ΔH＜0, ΔS＜0, |ΔH|＞|TΔS|), 由化学键合作用、氢键和范德华力推动, 反应体系最终处于稳定有序状态. 所建立的微量量热法可以客观表征凝集反应的热动力学过程, 也为其他抗原抗体类型反应的过程评价方法提供新的技术参考.     

抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶与人血清白蛋白相互作用的热力学研究

在298.15 K下,根据本结合过程的假设和Langmuir结合理论, 用等温滴定微量热和圆二色谱分析法研究了抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶(5-FU)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用. 研究结果表明, 蛋白质(HSA)与药物配体5-氟尿嘧啶的相互作用存在两类结合位点. 第一类结合, 结合位点数N＝71±0.1, 结合常数 K＝(1.46±0.016)×10⁵ L•mol^－1, 结合焓ΔH＝(39.61±0.220) kJ•mol^－1, 结合熵ΔS＝(231.68±0.025) J•mol^－1•K^－1, 结合自由能ΔG＝(－29.48±0.030) kJ•mol^－1. 结合过程为熵驱动过程, 疏水相互作用是过程的主要推动力;第二类结合, 结合位点数N＝140±0.2, 结合常数 K＝(1.49±0.032)×10⁵ L•mol^－1, 结合焓ΔH＝(－19.31±0.103) kJ•mol^－1, 结合熵ΔS＝(34.30±0.055) J•mol^－1•K^－1, 结合自由能ΔG＝(－29.53±0.041) kJ•mol^－1, 结合过程为焓-熵协同驱动过程, 氢键和静电相互作用是过程的主要推动力. 圆二色谱分析结果表明, 在两类结合过程中, 药物5-氟尿嘧啶(5-FU)的作用致使蛋白质(HSA)二级结构单元的相对含量发生了变化.     

多氟代、多氯代和多溴代二苯并对二噁英化合物的一些性质的比较研究

采用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP/6-311G**和B3LYP/6-31G*两种水平上, 对76种多氟代二苯并对二噁英系列化合物(PFDDs)进行了几何构型的全优化, 并计算了各分子在298.15 K, 1.013×10⁵ Pa的标准状态下的热力学参数. 基组从6-31G*增大到6-311G**没有显著改变标准生成热(Δ_fH^?)、标准生成自由能(Δ_fG^?)和标准熵(S^?)数值. 根据B3LYP/6-311G**水平计算得到的Δ_fG^?的相对大小, 求得PFDDs同数目取代氟原子的各异构体的相对稳定性的顺序. 采用基团贡献法计算了多溴代二苯并对二噁英(PBDDs)、多氯代二苯并对二噁英(PCDDs)和PFDDs的辛醇-水分配系数(lg K_ow). 并将PFDDs的Δ_fH^?, Δ_fG^?, S^?和lg K_ow的计算结果与PBDDs和PCDDs的相关数值进行了比较. 同时, 计算了PFDDs各组异构体化合物的生成反应相对速率常数, 采用统计热力学程序计算了这些化合物在200至1800 K的恒压摩尔热容(C_p,m), 并用最小二乘法求得C_p,m与温度之间的相关方程, 发现C_p,m与T, T^－1和T^－2之间有着很好的相关性.     

阳离子表面活性剂在膨润土上的有序化作用及吸附热力学

绘制了不同温度下溴化十四烷基吡啶(MPB)在膨润土上的等温吸附曲线, 探讨了MPB的吸附热力学及作用机理; 并用XRD, FTIR和UV固体漫反射表征了MPB在固相上的有序化作用. 研究结果表明, MPB的吸附热力学、作用机制及有序化过程取决于其在膨润土上的负载量. 不同负载量下标准吉布斯自由能ΔGm0<0, 表明为自发吸附过程, 但存在3个不同阶段. 在低负载量(<0.8CEC)时为吸热吸附[焓变ΔHm0=7.92 kJ/mol, 熵变ΔSm0≈110 J/(K·mol)], 以阳离子交换作用吸附为主; 在高负载量阶段为放热吸附[ΔHm0=-34.41 kJ/mol, ΔSm0≈-50 J/(K·mol)], 以脂肪链间的疏水性相互作用为主; 最大吸附量随温度的升高(278 K→328 K), 从2.8CEC降低为1.5CEC, 相应的ΔHm0=-9.74 kJ/mol. 在负载量由低到高的吸附过程中, 吸附态MPB的状态从无序“液态”逐渐演变为有序“固相”, 吸附过程从熵驱动(ΔSm0>0)过渡为焓驱动(ΔHm0<0).     

胶质液体泡沫(CLA)的形成及其稳定性研究

以研究胶质液体泡沫(CLA)内部结构及其特性为最终目的, 对组成为十二烷基醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)/正癸烷/十二烷基硫酸钠(SDS)/水的CLA体系形成过程和稳定动力学行为进行了电导率测定和光学显微观察. 通过上述两过程的电导率变化探明了CLA的形成和稳定性动力学行为, 并被光学显微照片所证实. 实验结果表明CLA的形成是一个低能量乳化过程, 经历了水相泡沫化→油相替代气泡乳化→CLA形成. 在整个乳化过程中, 没有发生相的转变现象, CLA呈O/W型乳状液. 其稳定性并不遵守一级动力学模型. 在常温下, 其电导率曲线呈直线关系; 当温度超过318.15 K时, 其电导率曲线近似于Langmuir等温线形. 并可用Sigmoidal模型σ_t=(σ₁－σ₂)/[1＋e^(t－t₀)/S] ＋σ₂较好的拟合, 式中, σ_t表示t 时的电导率值(μS/cm); t表示时间(min); σ₁, σ₂分别代表存储过程中电导率最小值和最大值(μS/cm); t₀对应于σ_t等于 1/2(σ₁＋σ₂)的时间t值(min); S描述了电导率曲线陡峭程度(min). 并提出了CLA的破乳过程包括液膜排液和液膜破裂两个阶段, 同时伴随有絮凝过程发生的稳定性机理.     

N-酰基-L-丝氨酸钠表面活性剂的合成和胶束化热力学性质

以L-丝氨酸和长链酰氯为原料,合成了3种不同碳链长度（n=8,12,14）的N-酰基-L-丝氨酸。 并以1H NMR、ESI-MS和元素分析对3种目标产物进行了表征。 采用表面张力法研究了N-酰基-L-丝氨酸钠在298、308、318和328 K时水溶液中的聚集行为,确定了临界胶束浓度（cmc）、临界胶束浓度下的最低表面张力（γcmc）、表面饱和吸附量Γmax。 由cmc和温度的关系,应用相分离模型计算了胶束化热力学参数ΔGom、ΔHom和ΔSom。 结果表明,ΔGom＜0,ΔHom的绝对值比-TΔSom绝对值小的多,说明胶束化过程为熵驱动过程,随着温度的升高,胶束化过程是熵-焓补偿的过程。     

反相液相色谱中计量置换线性参数logI的热力学特征

 依据液相色谱中溶质计量置换保留模型及线性参数logI(与1mol溶质对固定相的亲和势大小有关的常数),通过作图得知非极性和极性小分子溶质及生物大分子的logI与绝对温度的倒数1/T,以及小分子溶质的logI与其在正辛醇-水中分配系数的对数logPo/w呈线性关系,从两方面进一步证明了logI具有热力学平衡常数的性质。基于小分子溶质、生物大分子的logI和分配系数大小的差别,对两者在反相液相色谱中的保留对柱长的依赖关系给予了定量的说明。     

超高效液相色谱-串联质谱法鉴定与分析乙醛诱导脱氧核糖核苷酸加合物

采用超高效液相色谱-串联质谱法对两种非对映异构体（6S,8S）1,N²-丙基-2'-脱氧鸟苷（ProdG）和（6R,8R）ProdG加合物进行鉴定与分析。通过色谱保留时间及质谱碎裂方式分析,证明乙醛与2'-脱氧鸟苷（dG）反应可形成ProdG加合物。体外实验表明,乙醛能够诱导脱氧核糖核苷酸（DNA）形成ProdG加合物,并且（6R,8R）ProdG的生成量大于（6S,8S）ProdG的生成量。细胞实验结果显示,乙醛暴露能显著提高人肺胚成纤维细胞（MRC5）基因组DNA中ProdG加合物的水平,且ProdG加合物的水平与乙醛的暴露浓度呈正相关。此外,100 μ mol/L的乙醛暴露使（6R,8R）ProdG的含量从（6.4±0.3） 个/10⁸个碱基增加到（127.2±2.7） 个/10⁸个碱基,上调程度大于（6S,8S）ProdG（从（6.5±0.3） 个/10⁸个碱基增加到（115.3±2.5） 个/10⁸个碱基）。该工作为乙醛暴露所引起的DNA加合物水平上升提供了实验依据。     

含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体的合成及介晶性

报道含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体化合物XC₆H₄N＝CHC₆H₄OC₁₀H₂₀COOCh* [X＝OC_nH_2n＋1, (n＝1～12,14), F, Cl, Br, CH₃] (1a～1q)的合成及液晶性. 目标化合物通过600 MHz ¹H NMR和元素分析进行了结构表征. 其介晶性通过偏光显微镜(POM)和差示扫描量热计(DSC)进行了研究. 结果显示: 所有化合物都具有胆甾相(N*). 对于烷氧基系列(X＝OC_nH_2n＋1), 有部分化合物还呈现了近晶A相(S_A), 且随着末端烷氧链长度的增加, 化合物的清亮点呈现缓慢下降的趋势, 而化合物从胆甾相到各向同性液体转变的熵变(ΔS_N*→I)则呈现奇-偶效应. 同时我们对比研究了取代基X对胆甾相稳定性的影响, 发现取代基X对胆甾相的稳定性高低顺序为: MeO＞Cl＞Br＞Me＞F. 这些结果证实了末端取代基的改变对化合物的相转变温度以及介晶性质有显著的影响.     

双核Salen锌配合物对含氮小分子的分子识别研究

合成并表征了由一定长度烷氧链桥连的新型双核SalenZn配合物[简记为C₁₀-(SalenZn)₂],用紫外-可见光谱滴定方法测定了主体C₁₀-(SalenZn)₂与单齿客体咪唑(Im)、吡啶(Py)、双齿客体DABCO(1,4-重氮双环[2.2.2]辛烷)及吡嗪(Pyrazine)等4种含氮客体间的轴向配位反应的配位数及缔合常数.结果表明,双核主体与咪唑、吡啶和吡嗪的配位数均为2,与DABCO的配位数为1;各主客体体系的缔合常数按K0(Im)>K0(DABCO)>K0(Pyrazine)>K0(Py)顺序递减.各主客体缔合反应的热力学参数Δ_rH0_m,Δ_rS0_m和Δ_rG0_m结果表明,此类识别过程均为放热和熵减少的过程.采用¹HNMR方法和分子动力学构象搜索方法对主体C₁₀-(SalenZn)₂与双齿客体DABCO间的分子识别行为及产物构型作了合理解释.通过量子化学计算进一步解释了主客体识别过程中光谱性质的变化.     

用DSC研究1,2-丙二醇及其水溶液的协同松弛行为

为了验证基于位形熵的非线性Adam-Gibbs协同松弛模型(AGV)能否用于描述小分子氢键液体的协同松弛行为, 利用差示扫描量热法(DSC)测量了连续升降温条件下1,2-丙二醇及其四种水溶液在115～230 K之间的比热容, 利用曲线拟合技术获得AGV模型参数. 结果表明, AGV模型可以重现体系的实验比热容数据. 1,2-丙二醇表现出与其水溶液明显不同的松弛行为, 但水含量的变化对松弛行为的影响并不明显. 利用AGV方法和Johari方法分别对协同重排活化能(Δμ')和协同重排域(CRR)尺寸(z*)作了分析. 只有选择比聚合物大得多的某一协同重排位形数, 以AGV方法得到的z*才不至于没有物理意义. Johari方法的分析结果表明, T_g温度下1,2-丙二醇的CRR内有约3个分子, 但对应的协同重排位形数(W*)却较聚合物高出很多. Donth的基于热力学温度波动理论的分析表明, 1,2-丙二醇及其水溶液的CRR尺寸随组分的变化趋势可与Δμ'和非指数参数的分析结果相吻合, 但得到的1,2-丙二醇的CRR内有约350个分子, 从而和Johari的分析结果产生巨大差别.     

Arsenate hydroxyapatite: A physico-chemical and thermodynamic investigation

Arsenate hydroxyapatite, Ca₁₀(AsO₄)₆(OH)₂ (AsHA), was synthesized by precipitation at 100°C, and characterized by X-ray studies, IR spectra, electron microscopy, and thermography (TGA, DTA and DTG). The solubility of AsHA was investigated between temperatures of 308 and 323 K, and in the pH range 4.0–8.0. It exhibited a retrograde solubility. The solubility behaviour can be explained on the basis of the chemical potential and free energy in solution. Standard thermodynamic parameters, ΔH^θ, ΔS^θ and ΔC_p^θ, are reported. The solubility products of AsHA were found to be 4.0 x 10⁻⁹¹, 2.7 x 10⁻⁹¹, 2.1 x 10⁻⁹¹ and 1.2 x 10⁻⁹¹ at temperatures of 3.08, 313, 318 and 323 K, respectively.     

配合物Zn(Met)SO4•H2O(s)的低温热容和标准摩尔生成焓

利用精密自动绝热热量计直接测定了配合物Zn(Met)SO₄•H₂O(s) 在78～370 K温区的摩尔热容. 通过热容曲线的解析得到该配合物的起始脱水温度为T₀＝329.50 K. 将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到摩尔热容 (C_p,m)对温度(T)的多项式方程, 并且在此基础上计算出了它的舒平热容值和各种热力学函数值. 依据Hess定律, 通过设计热化学循环, 选择体积为100 cm³、浓度为2 mol•L^－1的盐酸作为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应热量计, 测定和推算出该配合物的标准摩尔生成焓为Δ_fH_m⁰＝－(2069.30±0.74) kJ•mol^－1.     

Effect of temperature on the adsorption of phosphatidylcholine by silicon-containing materials with various degrees of order

Features of the adsorption of phosphatidylcholine (PCh) by inorganic silicon-containing materials with various degrees of order (MCM-41, MMC-1, and silica gel) from solutions in hexane under equilibrium conditions in the temperature range of 283–323 K are considered. It is found that the adsorption of the phospholipid within the C _e = (0.6–4.0) × 10^–4 mmol/dm³ range of concentrations on the investigated materials is characterized by monomolecular absorption. Differential thermodynamic characteristics (ΔG, ΔH, and ΔS) of the sorption of PCh by silicon-containing materials with various degrees of order in the temperature range of 283–323 K are considered. An increase in the affinity of silicon-containing materials toward the phospholipid upon an increase in the temperature of the sorption process is observed.

     

Standard Chemical Thermodynamic Properties of Perfluoro N-Alkanes

The chemical thermodynamic properties C_p°, ΔH_f° S°, ΔG_r° and K_p of gaseous perfluoro n-alkanes, P(CF₂)n F(2≤n≤10), have been calculated from 298.15 to 1000 K using the Benson method with C_p° = a″;b/T + c/T², C_p°=a+bT+c+/T² and C_p°=a″ + bT +cT². Better results are obtained for C_p°=a+b/T+c/T². The calculated chemical thermodynamic properties of C₂ F₆ (g) are in excellent agreement with the literature data of Stull, Westrum, and Sinke under IBM/PC microcomputer with STEP data base management system.     

微量量热法研究阴离子表面活性剂在DMA/长链醇体系中CMC和热力学函数

在N,N-二甲基乙酰胺(DMA)/长链醇非水溶液体系中, 利用微量量热仪, 研究阴离子表面活性剂十二烷基羧酸钠(SLA)、十二烷基硫酸钠(SDS)的临界胶束浓度(CMC)和热力学函数. 本文在十二烷基羧酸钠, 十二烷基硫酸钠的N,N-二甲基乙酰胺溶液中, 分别加入长链醇(庚醇、辛醇、壬醇、癸醇), 测定体系的热功率-时间曲线. 借助热力学理论, 由测得曲线, 进一步得到临界胶束浓度和热力学函数(ΔH_m⁰, ΔG_m⁰和ΔS_m⁰). 讨论了温度、醇的碳原子数目、醇的浓度与热力学参数之间的关系. 结果表明, 对十二烷基羧酸钠或十二烷基硫酸钠的DMA溶液, 在含有相同浓度的各种醇的体系中, CMC, ΔH_m⁰和ΔS_m⁰的值随着温度的升高而增加, 而ΔG_m⁰的值随着温度的升高而降低. 在相同温度及相同浓度的醇体系中, CMC, ΔH_m⁰,ΔG_m⁰和ΔS_m⁰的值都随着醇中碳原子数目的增加而降低. 在相同温度及相同醇的体系中, CMC, ΔG_m⁰的值随着醇的浓度的增加而增大, 而ΔH_m⁰, ΔS_m⁰的值随着醇的浓度的增加而减少.     

Thermochemistry of the Acid-Base Interactions in Aqueous Solutions of Isonicotinic and Picolinic Acids

The calorimetric method was employed to measure the heat effects of the interaction of isonicotinic and picolinic acids with HNO₃in aqueous solutions over different pH ranges at 298.15 K and ionic strengths of 0.5, 1.0, and 1.5 against potassium nitrate. The heat effects of stepwise dissociation of the acids were determined. The standard thermodynamic characteristics (Δ_rH°, Δ_rG°, Δ_rS°, ΔC_p°) of the acid-base reactions in aqueous solutions of isonicotinic and picolinic acids were calculated.

     

Hydrophobic interaction chromatography of proteins: Studies of unfolding upon adsorption by isothermal titration calorimetry

Heat of adsorption is an excellent measure for adsorption strength and, therefore, very useful to study the influence of salt and temperature in hydrophobic interaction chromatography. The adsorption of bovine serum albumin and β‐lactoglobulin to Toyopearl Butyl‐650 M was studied with isothermal titration calorimetry to follow the unfolding of proteins on hydrophobic surfaces. Isothermal titration calorimetry is established as an experimental method to track conformational changes of proteins on stationary phases. Experiments were carried out at two different salt concentrations and five different temperatures. Protein unfolding, as indicated by large changes of molar enthalpy of adsorption Δh_ads, was observed to be dependent on temperature and salt concentration. Δh_ads were significantly higher for bovine serum albumin and ranged from 578 (288 K) to 811 (308 K) kJ/mol for 1.2 mol/kg ammonium sulfate. Δh_ads for β‐lactoglobulin ranged from 129 kJ/mol (288 K) to 186 kJ/mol (308 K). For both proteins, Δh_ads increased with increasing temperature. The influence of salt concentration on Δh_ads was also more pronounced for bovine serum albumin than for β‐lactoglobulin. The comparison of retention analysis evaluated by the van't Hoff algorithm shows that beyond adsorption other processes occur simultaneously. Further interpretation such as unfolding upon adsorption needs other in situ techniques.     

The thermodynamic properties of polytetrafluoroethylene

Polytetrafluoroethylenes of different crystallinity were analyzed between 220 and 700 K by differential scanning calorimetry. A new computer coupling of the standard DSC is described. The measured heat capacity data were combined with all literature data into a recommended set of thermodynamic properties for the crystalline polymer and a preliminary set for the amorphous polymer (heat capacity, enthalpy, entropy, and Gibbs energy; range 0–700 K). The crystal heat capacities have been linked to the vibrational spectrum with a θ₃ of 54 K, and θ₁ of 250 K, and a full set of group vibrations. C_v to C_p conversion was possible with a Nernst–Lindemann constant of A = 1.6 × 10^?3 mol K/J. The glass transition was identified as a broad transition between 160 and 240 K with a ΔC_p of 9.4 J/K mol. The room-temperature transitions at 292 and 303 K have a combined heat of transition of 850 J/mol and an entropy of transition of 2.90 J/K mol. The equilibrium melting temperature is 605 K with transition enthalpy and entropy of 4.10 kj/mol and 6.78 J/K mol, respectively. The high-temperature crystal from is shown to be a condis crystal (conformationally disordered), and for the samples discussed, the crystallinity model holds.