Tuz köprüsü (protein ve supramoleküler)

Kimyada, bir tuz köprüsü iki kovalent olmayan etkileşimin bir kombinasyonudur (hidrojen bağı ve iyonik bağı örneği Şekil 1). İyon eşleştirme, kimyada, biyolojik sistemlerde, farklı materyallerde ve iyon çifti kromatografisi gibi birçok uygulamada en önemli kovalent olmayan kuvvetlerden biridir. Proteinlerin entropik olarak elverişsiz katlanmış konformasyonuna kararlılık sağlayan en yaygın faktördür. Kovalent olmayan etkileşimlerin nispeten zayıf etkileşimler olduğu bilinmesine rağmen, küçük stabilize edici etkileşimler bir araya geldiğinde konformer kararlılığına büyük derece bir atkı gerçekleştirebilirler.^[1] Sadece proteinlerde değil, tuz köprüleri aynı zamanda supramoleküler kimyada da bulunabilirler.

Tuz köprüsü en sık aspartik asit ya da glutamik asitteki anyonik karboksilatı (RCOO^-) ve lizinin katyonik amonyumu (RNH₃⁺) veya arginin amino asitinin guanidinyumu (RNHC (NH₂)₂⁺) arasında görülür (Şekil 2).^[1] Bu durum en yaygın vaka olmasına rağmen, başka amino asitlerinde tuz köprisine katılmaları olasıdır. Tuz köprüsüne katılan amino asitler arasındaki mesafe de önemlidir. Gereken mesafe 4 A'dan (400 pm) azdır. Aralarındaki mesafe 4A' dan daha büyük amino asitler aralarında bir tuz köprüsü oluşturmaya uygun değildir.^[3] Bir protein boyunca çok sayıda iyonlaşabilir amino asit yan zinciri bulunması nedeniyle, bir proteinin bulunduğu pH, proteinin stabilitesi için çok önemlidir.

Supramoleküler kimya, makromoleküller arasındaki kovalent olmayan etkileşimlerle ilgilenen bir alandır. Tuz köprüleri, bu alandaki kimyagerler tarafından anyonların algılanması, moleküler kapsüllerin ve çift sarmal polimerlerin sentezi dahil olmak üzere çeşitli ve yaratıcı yollarla kullanılmıştır.

Supramoleküler kimyanın anyonların tanınması ve algılanmasına büyük katkıları olmuştur.^{[4][5][6][7][8][9]} İyon eşleşmesi anyon kompleksi için en önemli itici güçtür, ancak, halid serisinde görüldüğü gibi, seçicilik, çoğunlukla hidrojen bağları katkılarıyla elde edilir.

Moleküler kapsüller, konuk bir molekülü yakalamak ve tutmak için tasarlanmış kimyasal iskelelerdir (Bkz. Moleküler kapsülleme). Szumna ve arkadaşları kiral bir iç kısma sahip yeni bir moleküler kapsül geliştirdiler.^[10] Bu kapsül, plastik bir paskalya yumurtası gibi iki yarıdan oluşur (Şekil 6). İki yarım arasındaki tuz köprüsü etkileşimleri, çözeltide iki yarımın kendi kendine toplanmalarına neden olur (Şekil 7). Kapsül 60 °C' ye kadar ısıtıldığında bile stabildir.

Yashima ve arkadaşları DNA'ya çok benzeyen bir çift sarmal konformasyonu benimseyen birkaç polimer oluşturmak için tuz köprüleri kullandılar.^[11] Bir örnekte, çift sarmal bir metallopolimer oluşturmak için platin eklediler.^[12] Bu metallopolimerler, monomeri ve platin (II) bifenilinden başlayarak (Şekil 8), bir dizi ligand değişim reaksiyonu yoluyla kendi kendine bir araya gelir. Monomerin iki yarısı, protondan arındırılmış karboksilat ile protonlanmış nitrojenler arasındaki tuz köprüsünden birbirine sabitlenir.