Molecular Recognition Kinetics of Nonsurface Active Pyrimidine Derivatives Dissolved in the Aqueous Subphase by an Amphiphilic Melamine Type Monolayer:  A Theoretical Approach

Abstract

Experimental studies show a drastic change of the characteristic features (Pi-A isotherms, morphology of the condensed phase domains) of the 2C11H23-melamine monolayers by molecular recognition of the pyrimidine derivatives uracil and thymine, largely affected by the reaction kinetics of the recognition process. A new approximate additive theoretical model is introduced for describing the molecular recognition kinetics. The theoretical approach is based on two assumptions: (i) first-order reaction kinetics for the molecular recognition of the nonsurface active pyrimidine derivatives dissolved in the aqueous subphase by the melamine type monolayer and (ii) applicability of the Pi-A isotherm equations derived previously for the description of melamine type monolayers in the fluid (gaseous, LE) state and the phase transition region to the condensed state. The rate constants for the molecular recognition reaction between the melamine type monolayer and the dissolved thymine and uracil are estimated, which are roughly proportional to the bulk concentrations of the pyrimidine derivatives and depend only slightly on the temperature. The theoretical estimates agree satisfactorily with the experimental results obtained under various conditions (Pi = const and dA/dt = const). This fact supports the validity of the first model proposed for the interfacial molecular recognition kinetics with nonsurface active substrates dissolved in the aqueous subphase by complementary hydrogen bonding.

Progress in characterization of Langmuir monolayers by consideration of compressibility

“…For example the intrinsic compressibility can be physically understood by the change of the tilt angle of molecules upon surface layer compression, accompanied by a corresponding increase in the surface layer thickness [32]. In subsequent publications these equations were further generalised to take into account the further phase transitions between condensed phases [32,33], and they were successfully used to describe the experimental surface pressure isotherms for various amphiphilic monolayers [31,[34][35][36][37].…”

Calculations of the Thermodynamic Parameters of Clusterization of Alkyl-Substituted Melamine at Water / Air Interface in the Frameworks of Quantum-Chemical Approach

“…Монослои поверхностно-активных веществ на межфазных поверхностях представляют собой хорошие модельные системы, позволяющие исследовать процессы упорядочения двумерных систем [1], закономерности образования новой фазы и, в дальнейшей перспективе, описывать процессы самоорганизации, в том числе в молекулярных мембранах [2][3][4][5]. Вданной работе рассчитаны термодинамические параметры (энтальпии, энтропии и энергии Гиббса образования и кластеризации) алкилзамещенных2C n H n+1 -меламина(n = 6 -16), являющихся элементамимонослоя, который образуется соединениями данного класса на поверхности раздела фаз вода/воздух.…”

“…В расчетах межфазная поверхность вода/воздух учитывалась неявно, через ее ориентирующее и растягивающее действие. Известно, что межфазная поверхность ориентирует молекулы ПАВ относительно себя под некоторым углом, который для молекул данного монослоя составляет около 85˚ -90˚ [3]). Растягивающее действие поверхности заключается в том, что в монослое молекула ПАВ принимает линейную, максимально вытянутуюконформацию, в которой атомы водорода при соседних атомах углерода находятся в транс-положении друг относительно друга.…”

“…1 (Мономеры 1). Было показано, что термодинамические параметры такого монослоя отвечают имеющимся экспериментальным данным [3], в частности согласно проведенным расчетам самопроизвольная кластеризация при стандартных условиях возможна для соединений с радикалом, содержащим 11 и более атомов углерода в цепи [7], тогда как эксперимент говорит о 10 и более атомах углерода [3]. В данной работе предложенаальтернативная конформация мономера (см.…”

“…Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что формирования монослоя на основе Мономеров 2 будет энергетически более выгодным, нежели на основе Мономеров 1. Согласно имеющимся данным можно предположить, что формирование монослоя на основе Мономеров 2 будет происходить при длине углеводородного радикала 10 атомов углерода и выше, что соответствует имеющимся экспериментальным данным [3]. Полноценные выводы о структурных и термодинамических параметрах монослояалкилзамещенных меланина на основе Мономеров 2 можно будет сделать после дополнения массива расчетных данных термодинамическими параметрами для других возможных кластеров и построения общей аддитивной схемы.…”