Введение
Молекула, содержащая равное количество положительных и отрицательных функциональных групп. В химии, звиттерион (/t//s//v//ɪ//t//ə/,/r//aɪ//ə//n/ TSVITəryeən;), также называемый внутренней солью или диполярным ионом, – это молекула, содержащая равное количество положительно и отрицательно заряженных функциональных групп. Например, для аминокислот в растворе устанавливается химическое равновесие между "исходной" молекулой и звиттерионом. Бетаины – это звиттерионы, которые не могут изомеризоваться в полностью нейтральную форму, например, когда положительный заряд локализован в четвертичной аммониевой группе. Аналогично, молекула, содержащая группу фосфония и карбоксилатную группу, не способна к изомеризации.
In chemistry, a zwitterion ('/t//s//v//ɪ//t//ə/,/r//aɪ//ə//n/ TSVITəryeən; ), also called an inner salt or dipolar ion, is a molecule that contains an equal number of positively and negatively charged functional groups. With amino acids, for example, in solution a chemical equilibrium will be established between the "parent" molecule and the zwitterion. Betaines are zwitterions that cannot isomerize to an all neutral form, such as when the positive charge is located on a quaternary ammonium group. Similarly, a molecule containing a phosphonium group and a carboxylate group cannot isomerize.
Другие соединения
Сульфамовая кислота кристаллизуется в форме звиттериона. В кристаллах антраниловой кислоты содержится две молекулы в элементарной ячейке. Одна молекула находится в форме звиттериона, а другая – нет. В твердом состоянии H4EDTA представляет собой звиттерион, с двумя протонами, перешедшими от карбоксильных групп к атомам азота. В псилоцибине протон на диметиламиновой группе подвижен и может переходить к фосфатной группе, образуя соединение, которое не является звиттерионом.
Теоретические исследования
Результаты теоретических расчетов могут дать понимание равновесия в растворе. Например, для пиридоксалфосфата, одной из форм витамина B6, в водном растворе теоретически предсказано равновесие, смещенное в сторону таутомерной формы, в которой протон перемещается от фенольной группы OH к атому азота. Поскольку таутомеры являются различными соединениями, их структуры иногда достаточно отличаются, чтобы их можно было независимо обнаружить в смеси. Это позволяет экспериментально анализировать равновесие.
Бетаины и аналогичные соединения
Соединение триметилглицин, выделенное из сахарной свеклы, получило название "бетаин". Позже были обнаружены другие соединения, содержащие тот же структурный мотив – четвертичный атом азота с карбоксилатной группой, соединенной с ним через связь –CH2–. В настоящее время все соединения, включающие этот мотив в свою структуру, известны как бетаины. Бетаины не изомеризуются, поскольку химические группы, присоединенные к атому азота, не являются подвижными. Эти соединения можно отнести к постоянным цвиттер-ионам, так как изомеризация в молекулу, не имеющую электрического заряда, не происходит или протекает очень медленно. Другие примеры постоянных цвиттер-ионов включают фосфатидилхолины, которые также содержат четвертичный атом азота, но с отрицательно заряженной фосфатной группой вместо карбоксилатной группы; сульфобетаины, содержащие четвертичный атом азота и отрицательно заряженную сульфонатную группу; и легочные сурфактанты, такие как дипальмитоилфосфатидилхолин. Лаурамидопропилбетаин является основным компонентом кокамидопропилбетаина.
Конъюгированные звитерионы
Сильно поляризованные сопряжённые соединения (сопряжённые цвиттерионы) обычно обладают высокой реакционной способностью, проявляют дирадикальный характер, активируют прочные связи и малые молекулы и выступают в качестве нестабильных промежуточных соединений в катализе. Донорно-акцепторные системы широко используются в фотохимии (фотоиндуцированный перенос электрона), органической электронике, переключении и сенсорике.