氨基酸在水或氯化钾水溶液中体积性质的研究

在298.15K和常压下利用密度法测定了十几种α-氨基酸在水或氯化钾水溶液中的表观摩尔体积, 由此得到了各氨基酸的偏摩尔体积和其相应的转移偏摩尔体积,以及氨基酸中侧链对其偏摩尔体积的贡献值。从理论上计算了各氨基酸在上述溶液浓度的增加而增大; 氨基酸共溶质间的相互作用以1:1形式为主; 氨基酸的水化数随盐浓度的增加而减小。对所得结果进行了定性讨论。     

氨基酸在氯乙醇水溶液中的体积性质

利用精密数字密度计测定了甘氨酸、L-丙氨酸和L-丝氨酸在不同质量分数的氯乙醇水溶液中的密度，计算了这些氨基酸在氯乙醇水溶液中的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积、理论水化数和体积作用系数，讨论了迁移偏摩尔体积和理论水化数的变化规律. 结果表明，三种氨基酸在氯乙醇水溶液中的迁移偏摩尔体积均为正值, 且随氯乙醇浓度的增大而增大. 氨基酸侧链对迁移偏摩尔体积的贡献与侧链性质密切相关. 三种氨基酸在氯乙醇水溶液中的理论水化数均随溶液中氯乙醇浓度的增加而减小. 甘氨酸与氯乙醇分子间的相互作用主要以1 : 1和1 : 2形式为主， L-丙氨酸和L-丝氨酸与氯乙醇分子间的相互作用主要以1 : 1形式为主.     

298.15 K甘氨酰二肽在乙酸钠水溶液中的体积性质

测定了298.15 K三种甘氨酰二肽(甘氨酰甘氨酸、甘氨酰-L-缬氨酸和甘氨酰-L-亮氨酸)在0.5, 1.0, 1.5和2.0 mol•kg－1乙酸钠水溶液中的密度, 计算了这些肽在乙酸钠水溶液中的表观摩尔体积, 标准偏摩尔体积, 标准偏摩尔转移体积, 理论水化数和体积相互作用参数. 结果表明: 甘氨酰二肽的标准偏摩尔体积和标准偏摩尔转移体积均随乙酸钠浓度的增加而增大, 溶液中离子与肽带电基团/甘氨酰基团(CH2CONH)之间的相互作用大于离子与肽的非极性基团间的相互作用, 乙酸钠和甘氨酰二肽之间主要是对相互作用. 利用共球交盖模型对所研究的肽与乙酸钠之间的体积相互作用进行了解释. 利用氨基酸的标准偏摩尔体积值, 对二肽的标准偏摩尔体积进行了估算, 发现计算值与实验值一致.     

氨基酸在木糖醇水溶液中的体积性质

应用精密数字密度计测定了298.15 K时甘氨酸、L-丙氨酸或L-缬氨酸与不同组成的木糖醇-水混合溶剂构成的三元系溶液的密度, 计算了氨基酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积和水化数. 根据结构水合作用模型讨论了迁移偏摩尔体积和水化数的变化规律. 结果表明, 氨基酸两性离子部分与木糖醇羟基间的相互作用占主导地位, 且随木糖醇浓度的增大而增大. 氨基酸在木糖醇水溶液中的迁移偏摩尔体积为正值, 甘氨酸的迁移偏摩尔体积大于L-丙氨酸和L-缬氨酸的. 氨基酸在木糖醇水溶液中的水化数随溶液中木糖醇浓度的增加而减小.     

甘氨酸在尿素、甲脲及二甲脲水溶液中的体积性质

用精密数字密度计测定了甘氨酸在不同质量分数的尿素、甲脲和二甲脲水溶液中的密度,计算了甘氨酸的极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积、理论水化数和体积作用系数,讨论了溶剂组成变化对甘氨酸迁移偏摩尔体积和理论水化数的影响.结果表明,甘氨酸与尿素及烷脲分子间的相互作用主要以1:1的形式为主.尿素、甲脲、二甲脲分子与氨基酸荷电中心的直接相互作用,削弱了两性离子带电中心对周围水分子的电致收缩效应,造成了理论水化数随溶液浓度的增加而减小.     

L-丝氨酸在正丙醇-水混合溶剂中的体积性质

应用精密数字密度计测定了298.15 K时不同组成的L-丝氨酸-正丙醇-水体系的密度, 计算丝氨酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积和水化数. 根据结构水合作用模型讨论了迁移偏摩尔体积和水化数的变化规律. 结果表明, 丝氨酸两性离子部分和亲水侧链与正丙醇羟基间的相互作用对其迁移体积有正贡献, 且占主导地位. 丝氨酸在正丙醇-水混合溶剂中的迁移偏摩尔体积为正值, 且随醇浓度的增大而增大. 丝氨酸在正丙醇-水混合溶剂中的水化数随溶液中醇浓度的增加而减小.     

甘氨酸和L-丝氨酸在LiNO3, NaNO3和KNO3水溶液中的体积性质

用Anton Paar DMA 55精密数字密度计测定了甘氨酸和L-丝氨酸在LiNO3, NaNO3和KNO3水溶液中的密度, 计算了氨基酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积、理论水化数和体积作用系数. 根据静电相互作用和结构水合作用模型讨论了氨基酸的侧链和阳离子的性质对迁移偏摩尔体积的影响. 结果表明, 甘氨酸和L-丝氨酸在3种硝酸盐水溶液中的迁移体积均为正值, 并且随着盐溶液浓度的增大而增大. 氨基酸两性离子端基和阴阳离子间的静电作用对迁移体积的贡献是主要的, 静电作用削弱了两性离子带电中心对周围水分子的电致收缩效应, 造成氨基酸的理论水化数随盐溶液浓度的增加而减小. L-丝氨酸的侧链与离子之间的亲水-亲水相互作用对迁移体积有小的正贡献, 使得在同一种盐溶液中L-丝氨酸的迁移体积较甘氨酸的大. 同一种氨基酸在NaNO3和KNO3水溶液中的迁移体积较在LiNO3水溶液中的大, 主要是由于Li＋难以去水化. 在低浓度的盐溶液中氨基酸与盐之间的相互作用以1∶1形式为主, 随着溶液浓度的增大, 1∶2形式的相互作用逐渐增大     

288.15, 298.15和308.15 K温度条件下甘氨酰甘氨酸在蔗糖-水混合溶剂中的体积性质研究

利用Anton Paar DMA55精密数字密度计测定了288.15, 298.15和308.15 K甘氨酰甘氨酸在蔗糖-水混合溶剂中的密度, 计算了甘氨酰甘氨酸的表观摩尔体积VΦ和极限偏摩尔体积 , 得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积Δtrs 和理论水化数Nh．根据共球交盖模型, 讨论了迁移偏摩尔体积和水化数的变化规律．结果表明, 甘氨酰甘氨酸带电中心与蔗糖之间的结构相互作用对其迁移体积有正贡献, 且占主导地位．甘氨酰甘氨酸的迁移偏摩尔体积为正值, 且随着蔗糖浓度的增大而增大; 理论水化数随温度升高、蔗糖浓度的增大而减小; 温度升高, 极限偏摩尔体积增大, 迁移偏摩尔体积变化很小．     

L-苏氨酸在糖及维生素C水溶液中的体积性质

用精密数字密度计和粘度计测定了L-苏氨酸在不同质量分数的葡萄糖、蔗糖及维生素C水溶液中的密度和粘度，计算了L-苏氨酸的极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积、理论水化数和粘度B系数，讨论了溶剂组成变化对L-苏氨酸迁移偏摩尔体积、粘度B系数和理论水化数的影响.结果表明，随混合溶剂中共溶质含量的增加，迁移偏摩尔体积、粘度B系数随之增加；而由于葡萄糖、蔗糖及维生素C分子与L-苏氨酸荷电中心的直接相互作用，削弱了两性离子带电中心对周围水分子的电致收缩效应，造成了理论水化数随其含量的增加而减小.     

L-丝氨酸在丙二醇-水和丁二醇-水混合溶剂中的体积性质

利用精密数字密度计测定了L-丝氨酸分别在不同组成的1,2-丙二醇-水和1,2-丁二醇-水混合溶剂中的密度, 计算了丝氨酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积和理论水化数. 根据结构水合作用模型讨论了迁移偏摩尔体积和理论水化数的变化规律. 结果表明, 丝氨酸两性离子头基和亲水侧链与醇分子中—OH基团间的相互作用占主导地位, 导致丝氨酸在醇-水混合溶剂中的迁移偏摩尔体积为正值; 此外, 这种亲水相互作用削弱了丝氨酸带电中心对周围水分子的电致收缩效应, 造成了水化数的减小.     

三种氨基酸在尿素-水混合溶剂中的体积性质

用精密密度法详细测定甘氨酸、L-丙氨酸、L-丝氨酸在尿素-水混合溶剂中的表观摩尔体积.计算了三种氨基酸从水到尿素-水混合溶剂的迁移偏摩尔体积,结合前期的氨基酸从水到尿素-水混合溶剂的迁移焓,探讨尿素-水混合溶剂的结构特点及其对氨基酸与尿素相互作用的影响.结果表明,尿素分子在水中自缔合,引起溶剂结构的变化并削弱其与氨基酸分子的结构相互作用,造成氨基酸从水到尿素-水混合溶剂的迁移偏摩尔体积和迁移焓随尿素浓度的增加而出现多个变化点,这一效应随着氨基酸疏水性的增强而增大,表明氨基酸的疏水性越强,其与尿素相互作用引起的去水化作用越明显.     

氨基酸-醇-水体系的密度与表观摩尔体积

用DMA602/60型震动管数字密度计测定了298.15 K下甘氨酸、丙氨酸分别在纯水和四个不同浓度甲醇、乙醇和丙醇水溶液中的密度, 计算了相应的表观摩尔体积, 用最小二乘法拟合了氨基酸在醇水溶液中的标准偏摩尔体积. 根据McMillan-Mayer理论拟合了水溶液中氨基酸分别与醇相互作用的对相互作用参数Vab和三相互作用参数Vabb, Vaab. 结果表明甘氨酸、丙氨酸在醇水溶液中的表观摩尔体积都随醇浓度的增加而增加, 都属亲水破坏性溶质; 其自相互作用参数和三相互作用参数均为正值, 对相互作用参数Vab均为负值且随烃基链的延长, 负值依次增大. 分别根据极性分子的相互作用模型、结构水化模型和溶剂分离缔合模型进行了讨论.     

三种氨基酸在尿素水溶液中的体积性质

精密密度法详细测定甘氨酸、L-丙氨酸、L-丝氨酸在尿素水溶液中的表观摩尔体积,计算了三种氨基酸从水到尿素水溶液的迁移偏摩尔体积,结合前期的氨基酸从水到尿素水溶液的迁移焓,探讨尿素水溶液的结构特点及其对氨基酸与尿素在水溶液中相互作用的影响。结果表明,尿素分子在水溶液中自缔合,引起溶剂结构的变化并削弱其与氨基酸分子的结构相互作用,造成氨基酸从水到尿素水溶液的迁移偏摩尔体积和迁移焓随尿素浓度的增加而出现多个变化点,这一效应随着氨基酸疏水性的增强而增大,表明氨基酸的疏水性越强,其与尿素相互作用引起的去水化作用越明显。     

298.15和308.15 K温度条件下甘氨酰甘氨酸在电解质溶液中的热力学性质的研究:体积性质

利用精密数字密度计测定了298.15和308.15 K甘氨酰甘氨酸在KCl-水和NaCl-水混合溶剂中的密度, 计算了甘氨酰甘氨酸的表观摩尔体积V_Φ和极限偏摩尔体积V_Φ^?, 得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积Δ_trsV_Φ^?和理论水化数N_h. 正的迁移偏摩尔体积说明在本文所研究的浓度范围内盐溶液可以提高球形蛋白的结构稳定性. 结果表明, 温度对迁移偏摩尔体积的影响很小; 溶液中离子与甘氨酰甘氨酸带电中心间的相互作用占主导地位. 利用共球交盖模型对结果进行了讨论.     

肌醇在碱金属氯化物溶液中的体积性质

使用精密数字密度计测定了298.15和308.15 K肌醇在不同浓度的LiCl-H2O、NaCl-H2O或KCl-H2O溶液中的密度, 计算了肌醇的表观摩尔体积Vφ和极限偏摩尔体积Vθφ , 得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积⊿trsVθ椎 .结果表明, LiCl, NaCl和KCl在溶液中对肌醇的体积性质影响显著, 极限偏摩尔体积Vθφ和极限迁移偏摩尔体积⊿trsVθφ都随盐浓度的增大而增加;温度对肌醇的极限偏摩尔体积和极限迁移偏摩尔体积只有轻微影响. 从分子-离子间的相互作用角度对实验结果进行了讨论.     

甘氨酸在N,N-二甲基甲酰胺水溶液中的体积性质

用Anton Paar型55精密数字密度计测定了甘氨酸在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中的密度,计算了甘氨酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积和理论水化数,讨论了DMF的结构对甘氨酸迁移偏摩尔体积和理论水化数的影响。结果表明,甘氨酸在DMF水溶液中的迁移偏摩尔体积为正值,并且随着溶液浓度增大而增大。在DMF水溶液中的理论水化数比在纯水中的小,并且随着DMF浓度的增大而减小。把上述计算结果与在N,N-二甲基乙酰胺(DMA)水溶液中的实验结果进行了比较。     

L-丙氨酸在LiNO3, NaNO3, KNO3和NaClO4水溶液中的体积性质

利用Anton Paar DMA 55精密数字密度计测定了L-丙氨酸在LiNO₃, NaNO₃, KNO₃和NaClO₄水溶液中的密度, 计算了L-丙氨酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积、理论水化数和体积作用系数. 根据静电相互作用和结构水合作用模型讨论了阴离子和阳离子对迁移偏摩尔体积的影响. 结果表明, L-丙氨酸在四种含氧酸盐水溶液中的迁移体积均为正值, 并且随着盐浓度的增大而增大. L-丙氨酸两性离子端基和阴阳离子间的静电作用对迁移体积的贡献是主要的. 静电作用削弱了两性离子带电中心对周围水分子的电致收缩效应, 造成了理论水化数随溶液浓度的增加而减小. L-丙氨酸在NaNO₃, KNO₃和NaClO₄水溶液中迁移体积的不同主要是由于静电作用的不同引起的, 在LiNO₃水溶液中迁移体积的“反常”是由于结构相互作用的影响较大所致.     

278.15～318.15 K下葡萄糖在盐酸中的体积性质

测定了278.15～318.15 K(间隔10 K)下葡萄糖＋HCl＋水三元体系的密度, 计算了葡萄糖在盐酸(浓度0.2～2.1 mol•kg^–1)中的表观摩尔体积V_Φ,G、标准偏摩尔体积V⁰_Φ,G、葡萄糖-HCl在水中的体积对相互作用参数V_EG和标准偏摩尔膨胀系数(∂V⁰_Φ,G/∂T)_p. 结果表明: (1)葡萄糖在盐酸中的表观摩尔体积随葡萄糖和HCl的浓度的增加而线性增大; (2) V⁰_Φ,G随HCl的质量摩尔浓度的增加而线性增大; (3)葡萄糖与HCl在水溶液中的体积相互作用参数V_EG＞0, 但数值对温度变化不甚敏感; (4)葡萄糖在水和盐酸中的V⁰_Φ,G值随实验温度的变化关系均可表示为: V⁰_Φ,G＝a₀＋a₁(T－273.15 K) ^2/3; (5) (∂V⁰_Φ,G/∂T)_p为正值且随温度的升高而减小; 在一定温度下, 其值随HCl浓度的增加而稍稍减小. 糖的水化程度随温度的升高和HCl的浓度的增加而减小. 用结构相互作用模型对葡萄糖与HCl之间的体积相互作用进行了解释.     

I>D-甘露醇在正丙醇和异丙醇水溶液中的体积性质

使用石英振荡管密度计精确测定了298.15 K温度下不同浓度的甘露醇-正丙醇-水和甘露醇-异丙醇-水三元溶液的密度. 计算了甘露醇的表观摩尔体积V_Φ和极限偏摩尔体积, 得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积. 结果表明, 正丙醇在溶液中对甘露醇体积性质的影响较异丙醇显著. 从溶质-溶剂分子间相互作用及丙醇同分异构体中羟基位置的不同对体积性质的变化规律进行了讨论.     

D-甘露醇在正丙醇和异丙醇水溶液中的体积性质

使用石英振荡管密度计精确测定了298.15K温度下不同浓度的甘露醇-正丙醇-水和甘露醇-异丙醇-水三元溶液的密度.计算了甘露醇的表观摩尔体积VΦ和极限偏摩尔体积VΦ,得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积ΔtrsVΦ.结果表明,正丙醇在溶液中对甘露醇体积性质的影响较异丙醇显著.从溶质-溶剂分子间相互作用及丙醇同分异构体中羟基位置的不同对体积性质的变化规律进行了讨论.