Dielectric spectroscopy of the hydration of organic anions (II): Carboxylates (revisted) and phosphates

• Applicant: Professor Dr. Richard Buchner
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2008 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 60720508

Für das Funktionieren vieler Biomoleküle ist ein spezifisches Muster hydrophober und hydrophiler Bereiche auf deren Oberfläche essentiell. Neben der neutralen Hydroxylgruppe und dem positiv geladenen Ammonium-Rest spielen anionische funktionelle Gruppen eine wichtige Rolle, um die Hydrophilie des Biomoleküls und somit seine Wechselwirkungen mit Wasser und gelösten hydrophilen und/oder geladenen Verbindungen zu steuern. Dazu fungieren im wesentlichen Carboxylat und Phosphat, aber auch Sulfonat und Sulfat spielen eine Rolle.In der Fortsetzung unseres Projektes (...) wollen wir mit unseren Untersuchungen zur Hydratation solcher organischer Anionen fortfahren, die als Modelle für negativ geladene Gruppen in Biomolekülen geeignet sind. Das Augenmerk soll diesmal wieder auf Carboxylaten, sowie zusätzlich auf Phosphaten liegen, mit der Dielektrischen Relaxationsspektroskopie als hauptsächlich genutzter Untersuchungsmethode.Bei den geplanten Studien der Carboxylate (Acetat, Propionat, Benzoat) werden wir uns auf kleine bis mäßige Salzkonzentrationen (≤ 0.6 M) konzentrieren und dabei das Kation (Li+, Na+, K+, Mg2+) variieren, da unsere bisherigen Untersuchungen bei den Natriumsalzen deutliche Hinweise für schwache Ionenpaarbildung lieferten. Derartige Effekte wurden kürzlich für einige der unterschiedlichen physiologischen Eigenschaften von K+ und Na+ verantwortlich gemacht. Kalium- und Natriumdimethylphosphat soll als Modell für geladene organische Phosphate wie DNA dienen, um die Hydratation und die mögliche Ionenassoziation der R–PO−2 –R’ Einheit zu studieren. Da keine dielektrischen Daten für die biologisch relevanten anorganischen Phosphate MH2PO4, M2HPO4, und M3PO4 (M=Na+, K+) vorliegen, sollen auch wässrige Lösungen dieser Salze untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants