Активована світлом ектропровідність молекул у фотореакціях вітаміну D3 :

Краткое содержание

Light-Activated Molecular Conductivity in the Photoreactions of Vitamin D3

Norma L. Rangel, Kristen S. Williams, and Jorge M. Seminario

Department of Chemical Engineering, Materials Science and Engineering Graduate Program, and Department of Electrical and Computer Engineering, Texas A&M University, College Station, Texas 77843

Активована світлом ектропровідність молекул у фотореакціях вітаміну D₃

Механізм утворення вітаміну D₃ у шкірі людини під дією сонячних променів наразі достатньо вивчений, однак умови (середовище та довжина хвилі, час експозиції), які впливають на перебіг стадій реакції залишались недослідженими. Спрощено фотоперетворення вітаміну D₃ можна представити наступним чином: світлочутлива біологічна молекула 7-дегідрохолестерол (провітамін вітамін D₃) під дією променів УФ світла (240-300 нм) перетворюється на превітамін D₃, який надалі перетворюється у  холекальциферол (вітамін D₃). У роботі представлені результати теоретично-експериментального підходу  вивчення  електропровідності молекул при утворенні вітаміну D₃. Обчислення енергії та будови молекул було обраховано програмою Gaussian 03, транспорт електронів – програмою GENIP-07. Автори проводили наступний експеримент: кристалічний порошок 7-дегідрохолестерол розчиняли у циклогексані (≥ 99%), отриманий розчин провітаміну D₃ (~ 2мМоль)  наносили піпеткою на біроселікатний чіп з ниточками мікроелектродів золота. Чіп висушували та для вимірювання напруги поміщали у пристрій (TTP4). Експеримент проводили у темній кімнаті, при 298 К та тиску 1 атм, чіп опромінювали УФ світлом (довжина хвилі 254±10 нм) з інтервалом у 80 секунд. Після п’яти спалахів, перестали фіксуватись зміни напруги, що є доказом перетворення всього наявного превітаміну у вітамін. Проведення аналогічних вимірювань з нанесенним на чіп чистим розчинником (циклогексаном) та без нанесення (чистим чіпом) не фіксували прояв електичних властивостей, які спостерігались у середовищі з провітаміном. Вольт-амперні характеристики освітленого та неосвітленого провітаміну доводять, що протягом освітлення при активації провітаміну  D₃ збільшується сила току. Експеримент показав більшу електропровідність проміжних сполук порівняно з ректантом та продуктом реакції. Обраховані значення енергії перетворень узгоджуються з отриманими експериментально. Обчислені у GENIP-07 вольт-амперні характеристики вказують на високу електропровідність кінцевої стадії вітаміну D₃ порівняно з провітаміном. Різниця може бути пояснена утворенням проміжних продуктів внаслідок довгого періоду освітлення, таких як, люмістерол та тахістерол, які утворюються при довжині хвилі 295 нм. Через низьку стабільність превітаміну D₃ обрахувати вольт-амперні характеристики у програмі GENIP-07 неможливо, тому що обрана програма використовується для відносно стабільних молекул. Автори планують продовжити дослідження фотореакцій вітаміну D₃, та зосередитись на дослідженні властивостей проміжних фотопродуктів: люмістеролу та тахістеролу.