化学：疎水性分子界面における水の構造変化

疎水性水和は、膜形成からタンパク質の折りたたみやリガンドの結合まで、さまざまな生物学的過程において主要な役割を果たしていると考えられている。従来、疎水性水和殻は固体包接水和物に似ており、四面体的に水素結合した水分子からなる多面体ケージによって溶質が囲まれていると考えられていた。しかし、最近の実験的および理論的研究によって、この考えが疑問視され、関与する長さスケールの重要性が強調されるようになっている。今回我々は、偏光・同位体・温度依存性ラマン散乱測定と多変量曲線分解を組み合わせ（ラマン-MCR）、メタノールからヘプタノールまでの直鎖アルコールの疎水性水和殻に起因する振動スペクトルの特徴をマッピングすることによって、疎水性水和を調べたことを報告する。我々のデータは、0〜100°Cの温度範囲全体をカバーしており、低温では、水和殻が疎水性の高い水構造をとり、周囲のバルク水よりも四面体秩序が強く、弱い水素結合が少ないという明確な証拠を示している。温度上昇とともにこの構造は消失し、長さ約1 nm以上の疎水性鎖の場合、バルク水よりも弱い水素結合を持つ規則性の低い構造によって置き換えられる。これらの観察結果は、約1 nmの長さで起こると予測されている疎水性クロスオーバーを示唆する熱誘起水構造変化を含めて、疎水性水和に関する現在の我々の理解を裏付けるものである。

目次へ戻る