Organische Chemie
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Namen- und Schlagwort-Reaktionen der Organischen Chemie
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Organische Chemie Fragen und Antworten zur Chemie der Kohlenwasserstoffe. Hier kann alles von funktionellen Gruppen über Reaktionsmechanismen zu Synthesevorschriften, vom Methan zum komplexen Makromolekül diskutiert werden.

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Alt 07.02.2019, 13:56   #1   Druckbare Version zeigen
gulki weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 33
EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Hallo ^^

ich hätte eine Frage zum Reaktionsmechanismus bei der EDC/NHS Aktivierung von Carboxyl-Gruppen. In meinem Fall die Carboxyl-Gruppe der Co-Polymerisierten Acrylsäure im Polyacrylamid. Es soll ein aminhaltiges Chromophor (Pararosanilin Base) kovalent gekoppelt werden.

Während dieser Reaktion bilden sich in der Lösung Bläschen, die scheinbar die erfolgreiche Reaktion bestätigen. Bei der Reaktion wird ja zunächst EDC an das Carbonyl-Kohlenstoff gebunden. Dieser wird durch NHS substituiert (--> Bildung NHS-Ester). Und im letzten Schritt wird NHS durch nukleophilen Angriff von Pararosanilin Base verdrängt und endet durch die kovalente Anbindung von Pararosanilin an die Gele.

Jetzt meine Frage: was in diesem Reaktionsmechanismus verursacht genau diese Bläschenbildung? Ich habe die Vermutung, dass es die abgehenden EDC-Moleküle sind bin mir aber nicht sicher.

vielen Dank schon mal

LG

Stichwort: Dimethylaminopropyl-3-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)
N-Hydroxysuccinimide (NHS)
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Alt 07.02.2019, 14:15   #2   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.861
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Ein Gas wird bei der EDC/NHS(oder mit sulfo-NHS)-Kopplung nicht freigesetzt,vgl. hier Fig.3.3:https://www.semanticscholar.org/paper/Amine-coupling-through-EDC%2FNHS%3A-a-practical-Fischer/aa6f360225fbf887c2b6ba208a6f90f42e8d5423/figure/4 .Das Harnstoffderivat wird durch Reaktion mit NHS freigesetzt,was u.U. ausreichend exotherm ist.

Fulvenus!
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Alt 07.02.2019, 14:23   #3   Druckbare Version zeigen
gulki weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 33
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Vielen lieben Dank für die Hilfe!

Es ist offensichtlich, dass ich eine Biologin ohne Chemie Kenntnisse bin.

LG
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Alt 07.02.2019, 18:35   #4   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.861
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Mir ist zumindest keine Reaktion in dem Zusammenhang bekannt,wo z.B. CO2 freigesetzt würde.Die jeweiligen Harnstoff sind relativ hydrolysestabil.Auf einigen Seiten wird beschrieben,daß die Bläschenbildung erst bei Verwendung von NHS einsetzt,nur mit EDC nicht.
Von daher warten,ob da noch einer was zu sagt oder sich da keinen zu großen Kopf machen.

Fulvenus!
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Alt 07.02.2019, 18:40   #5   Druckbare Version zeigen
imalipusram Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.800
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Könnte das gelöste Luft sein? -> Lösungen ordentlich entgasen.

In welchem Medium (Wasser, Puffer, etc.) findet die Reaktion statt?
__________________
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伍佰 (WuBai - Run run run!) (ein Musikvideo mit dem Bambushaus und dem imalipusram unter den Statisten)
Noch ein nettes Video (nerdy, ein LIHA-Robot)
Und so gehts hier manchmal zu (sowas Ähnliches wie Fronleichnam, hier wird TuDiGong, dem Erdgott, tüchtig eingeheizt!) Oder so (auch ungeeignet für Gefahrstoffphobiker) und so und so.
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Alt 07.02.2019, 19:07   #6   Druckbare Version zeigen
gulki weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 33
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Also die Chemikalien wurden in 0.1M MES Puffer mit 0.5M NaCl angesetzt. Die Bläschenbildung ist aber auch eine Reaktion, die gewollt ist (daran soll man sehen, dass die Reaktion auch erfolgreich abläuft) nur im nächsten Kopplungsschritt scheinbar unerwünscht. Im Nachhinein als ich dann vorsichtiger bei den Waschschritten war, waren auch keine mehr zu sehen. Nur muss ich wahrscheinlich erklären können warum diese Bläschen zustande kommen.
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Alt 07.02.2019, 19:51   #7   Druckbare Version zeigen
gulki weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 33
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Zitat:
Zitat von Fulvenus Beitrag anzeigen
Mir ist zumindest keine Reaktion in dem Zusammenhang bekannt,wo z.B. CO2 freigesetzt würde.Die jeweiligen Harnstoff sind relativ hydrolysestabil.Auf einigen Seiten wird beschrieben,daß die Bläschenbildung erst bei Verwendung von NHS einsetzt,nur mit EDC nicht.
Von daher warten,ob da noch einer was zu sagt oder sich da keinen zu großen Kopf machen.

Fulvenus!
Das habe ich gefunden, jedoch wird es mir dadurch nicht viel verständlicher..

"Artifacts that occurred shortly after the injection of the EDC/NHS solution can be attributed to emerging gas bubbles that were observed in the transparent tubing system of the SPR device. As EDC/NHS chemistry generally does not produce any gaseous byproducts, it is likely that trace amounts of ethyl isocyanate (one of the educts of EDC synthesis) reacts in a way that leads to gas bubbles at high EDC concentrations [28]."
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Alt 07.02.2019, 20:44   #8   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.861
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Spuren von Ethylisocyanaten im EDC würden bei der Hydrolyse tatsächlich CO2 freisetzen(Läuft über Hydratisierung zur N-Ethylcarbaminsäure,
die dann in Ethylamin und Kohlendioxid zerfallen.
Ob dies dann als Zeichen für die gestartete EDC-Reaktion zu werten ist,bleibt offen.Wie geagt,bei anderen ist bei EDC keine Gasentwicklung zu beobachten,erst
bei Zugabe von NHS.
Für die eigentliche Kupplungsreaktion würde ich das jetzt als nicht so relevant ansehen.Bei Umsetzungen von EDC in wäßrigen Lösungen sind andere Nebenreaktionen
anteilsmäßiger höher einzuschätzen.
Trotzdem danke für die Recherche und den Auszug.Könntest du noch sagen,woher das stammt(Lit.)?

Fulvenus!
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Alt 07.02.2019, 20:49   #9   Druckbare Version zeigen
Boehler  
Mitglied
Beiträge: 409
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

(siehe oben Fulvenus schnell und ausfuhrlicher)

Ethylisocyanat kann im Wasser hydrolisieren das Produkt daraus bildet Amin und CO2.


Gruss Boehler

Geändert von Boehler (07.02.2019 um 20:51 Uhr) Grund: (siehe oben Fulvenus schnell und ausfuhrlicher)
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Alt 07.02.2019, 21:00   #10   Druckbare Version zeigen
gulki weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 33
AW: EDC/NHS Reaktionsmechanismus

Zitat:
Zitat von Fulvenus Beitrag anzeigen
Spuren von Ethylisocyanaten im EDC würden bei der Hydrolyse tatsächlich CO2 freisetzen(Läuft über Hydratisierung zur N-Ethylcarbaminsäure,
die dann in Ethylamin und Kohlendioxid zerfallen.
Ob dies dann als Zeichen für die gestartete EDC-Reaktion zu werten ist,bleibt offen.Wie geagt,bei anderen ist bei EDC keine Gasentwicklung zu beobachten,erst
bei Zugabe von NHS.
Für die eigentliche Kupplungsreaktion würde ich das jetzt als nicht so relevant ansehen.Bei Umsetzungen von EDC in wäßrigen Lösungen sind andere Nebenreaktionen
anteilsmäßiger höher einzuschätzen.
Trotzdem danke für die Recherche und den Auszug.Könntest du noch sagen,woher das stammt(Lit.)?

Fulvenus!
Na klar gerne.

Wenn von Ethylisocyanat Spuren gesprochen wird bedeutet das, dass es eine unerwünschte Verunreinigung ist oder ist das nur ein Nebeneffekt, der nicht weiter beachtet werden muss? Ich versteh dann einfach nicht warum diese Blasenbildung charakteristisch sein soll für diese EDC/NHS Reaktion. Ach ja das mit der Gasentwicklung erst bei Zugabe von NHS habe ich auch gelesen in einem anderen Forum, da wurde aber auf die Frage keine Antwort hinterlassen.

Literatur:
Analytical and Bioanalytical Chemistry (2018) 410:4109–4122
https://doi.org/10.1007/s00216-018-1048-0

Carbodiimide-mediated immobilization of acidic biomolecules
on reversed-charge zwitterionic sensor chip surfaces
Fabian Risse1 & Erk T. Gedig1 & Jochen S. Gutmann2,3
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bioliganden, edc, immobilisierung, nhs, pararosanilin

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