Кинетика окисления восстановленного флавинмонунклеотида

[StadoBobrov]

Здравствуйте, уважаемые химики! У меня несколько вопросов к знатокам в области химической кинетики:

1) какие именно методы Вы применяете для получения коэффициентов по кинетическим кривым ?
2) исходя из чего делаются выводы о кол-ве интермедиатов, и можно ли их сделать вообще по кинетическим кривым ?

3) как установить соответствие между полученными коэффициентами и конкретными реакциями ?

// например, схема окисления восстановленного флавинмнононуклеотида кислородом (Gibson, Hastings, 1962) :

 

FMN + FMNH₂↔ I

1/2 I + 1/2 O₂→ FMN + 1/2 H₂O₂

FMNH₂ + O₂↔ J

J → FMN + H₂O₂ ,

где I и J - некие интермедиаты.

 

Исходя из чего можно было сделать вывод о соответствии между какими-либо (полученными по кривым) коэффициентами с конкретными реакциями из этой схемы ? 

 

Буду крайне благодарен за любой ответ, ровно как и за указание литературы, где я бы смог его найти.

 

 

 

[Некто]

Не знаток, кинетики, но 

 

1) о каких коэффициентах речь?

2) можно сделать вывод о их наличии, не часто о количестве - всё зависит от того, что отражают кинетические кривые. А то можно работать в неизотермическом режиме, наблюдать за изменением температуры и пытаться сделать вывод о наличии промежуточных веществ. Можно сделать вывод, о том какие реакции имеют место быть: быстрые или медленные.

3) о каких коэффициентах речь?

 

По-моему, реакция 1/2 I + 1/2 O₂→ FMN + 1/2 H₂O₂  неверно записана, она скорее отражает материальный баланс, чем кинетику. В элементарном акте принимают участие отдельные частицы, а тут получается половина молекулы интермедиата вступает с половиной молекулы кислорода (атомарный кислород?) и получается флавинмононуклеотид и 0,5 молекулы пероксида водорода.

[StadoBobrov]

Некто, спасибо за ответ!

 

1) Имеются ввиду константы скорости.

 

2) Я наблюдаю окисление восстановленного флавинмононуклеотида по поглощению, на заданной длине волны (с известной молярной экстинкцией, для последующего перехода к концентрациям и получения констант скорости) методом стоп-флоу с термостатированием. Одной или двумя экспонентами полученные кривые адекватно не описываются, как и теми формулами что я пока находил в статьях где ставились схожие задачи, есть проблема с поиском модели из которой реально бы было получить потом константы скоростей. 

 

3) Так же как и в 1, имеются ввиду константы скорости. Суть вопроса в том, что пока мне не очень понятно, если бы, например, я успешно описал кривую 2 экспонентами, то к какой из 2 параллельных реакций какая из констант имела бы отношение. На каких вообще основаниях возможно сделать подобный вывод? 

 

//Когда пытаюсь вставить рисунок почему-то выдает ошибку, к сожалению, вот ссылка на кусок статьи где предложена указанная мной схема:

 

http://www.ncbi.nlm.nih.gov.sci-hub.org/pmc/articles/PMC1243559/?page=7

Изменено 22 Августа, 2014 в 18:23 пользователем StadoBobrov

[Некто]

Добрый вечер,

 

1) могу дать только ссылки на стандартные графические методы, но там необходимо знать порядок реакции:

 

Оствадьд, Лютер, Друкер "Физико-Химические измерения", т.2, 1935, с.596 и далее

"Практикум по физической химии" под редакцией Воробьева, 1975, с.200 и далее

Г. Марк, Г. Рехниц "Кинетика в аналитической химии", 1972

 

Последняя книга даже интересней, а то тут можно удвриться в математику, а это уже не химия.

 

2)Если встает зачада о адекватности имеющегося механизма, то это не просто поиск величин химических констант, а решение обратной задачи кинетики. Тут нужно помнить, что в качестве аксиомы принимается следующее: "на каждый текущий механизм можно найти другой, которой более точно будет описывать как факты, так и динамику системы". Поэтому то, что написано в статье я бы легко на веру не брал. Прочитал 374 и 375 страницы и всё равно не согласен со второй реакцией.

 

Наверное вы имеете в виду метод "метод остановленной струи", думаю поможет:

 

Е. Колдин "Быстрые реакции в растворе",1966

Г. Хеммис "Методы исследования быстрых реакций", 1977

 

FMNH₂ + O₂↔ J

 

В статье вроде сказано, что равновесие быстро устнанавливается, значит к₁ порядка 10⁷-10⁹ л/(моль*с). Нужно проверить возможности метода. если двумя экспонентами не описывается то п.1) только для ознакомления, это значит - реакция непростая. Поэтому нужно иметь схему механизма и знать, чем в ней можно пренебречь.

 

3) Это будет удивительно, если у вас получится, пользы вам это не принисёт, поскольку не знаете: что есть что. Поэтому нужно иметь вариант механизма, провести широкое исследование сначала с целью исключения тех стадий, которые не являются скорость определяющими. В общем кинетика будет определяться медленными реакциями, но в вашем распряжении есть метод исследования быстрых реакций, нужно понять, что конкретно он позволяет.

 

Мне приходится решать подобную задачу, вам еще повезло, а я не нашел статей с механизмом, стадий у меня пока 13, да методов не так много, спектрофотометрия не работает - раствор непрозрачный. Так вот пока я исключаю,точнее уже завершил, те реакции, которые не могут быть оценены моими методами.

 

В статье сказано, что интермедиат I - семихинон. На мой взгляд просто недостаточно знать концентрацию FMNН₂. Я бы посмотрел на поглощение кислорода, на FMN, может этот семихинон можно зарегистировать, и на перекись. Поскольку нет уверенности в механизме.

Изменено 23 Августа, 2014 в 18:39 пользователем Некто

[StadoBobrov]

Некто, Огромное Спасибо за очень ценный ответ! Приступил к изучению данной литературы, уже нашел ответы на некоторые свои вопросы.

 

3) Метод позволяет мне получить времяразрешенные спектры (вот, например спектры исследуемой реакции с шагом 0,02 с) и кинетические кривые с весьма низким значением мертвого времени ( например, вот, поглощение при 380 нм, с шагом 0,005 с). Как видно, за 1,5+- с FMNH₂ практически полностью окисляется, что вы имеете ввиду под широким исследованием ?

 

 

[Некто]

Добрый день, извиняюсь за долгое отсутствие.

 

Под широким я подразумевал: попытки определить как можно больше компонентов в смеси и, если возможно, то не одним методом.

 

У Вас там полно пиков, известно: какой которому реагенту принадлежит?

 

Допустим из исходного вещества А получается и В, и С. Вы снимаете спектр на спектрофотометре, заранее зная, принадлежность пиков, и получаете в каждый момент времени текущие концентрации [А],[В],[С], я бы постарался найти другие аналитические методы, чтобы проверить [А],[В],[С]. Дальше я постарался бы взять некоторые вещества в большом избытке (более 100 раз по сравнению с остальными, это есть в "Кинетике в аналитической химии"), чтобы посмотреть: а как изменяется кинетика. Порядок в этом случае будет определяться веществом, которое взято в недостатке - изменение концентрации вещества в избытке мало.

 

У Вас там пики около 200нм, 250нм аж два, 300нм - плечо. Первые три не на всех кривых есть - это интермедиат, я думаю. Не заметно изменения высоты этих пиков, возможно, нужно шаг по времени чаще сделать. Хотя может и этого будет недостаточно.

 

Возможно, будет необходимо взять другой растворитель. Если у вас водные растворы, то в воде кислород хорошо растворим, на себе убедился, что в деионизованной и дистиллированной воде результаты ОВР реакций разные. У меня выход в дистиллированной воде в 8 раз падает. Методики я не знаю, но, быть может, потребуется бокс с защитной атмосферой, чтобы окружающая атмосфера и растворенный кислород не вносили ошибки, а было только то, что вводится Вами. Можно ли определить как-то количество перекиси, она сама может по разному реагировать?

 

Или можно взять реакции с достаточно известным механизмом,где участвует пероксид водорода, например,

 

Fe²⁺ + H2O2 --> Fe³⁺ 

 

С тем, чтобы внося в эту реакционную смесь FMN, попытаться, определить его влияние и реакции, по которым выход Fe³⁺  падает. Создать так систему конкурирующих реакций.

 

А больший диапазон длин волн можете сделать, может там еще есть пики?

А то тут 275нм, 380нм, 450нм растут по ходу реакции, могут принадлежать одному веществу.

 

Вообщем как-то не бояться залезть дальше, чем написано у Вас в методике в любом вопросе.

Изменено 8 Сентября, 2014 в 13:42 пользователем Некто