Study of the stepwise deprotonation reactions of glyphosate and the corresponding pKa values in aqueous solution.
J Phys Chem A · 2015 · 119:5241-9 · PMID 25629880 · 등급6 세포·모델 모델링연구 · 물질과 작용기전 > 화학·물성 · 식물
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글리포세이트(N-(phosphonomethyl)glycine)(Gph)는 여러 국가에서 광범위하게 사용되는 제초제이다. 잡초 제거를 위해 이 물질을 살포하는 것이 토양에 존재하는 금속 양이온(예: Ni$^{2+}$ 및 Zn$^{2+}$)을 감소시키는 원치 않는 영향을 미칠 수 있으며, 이는 토양의 pH에 의존하는 착화 반응 때문이다. 이러한 착화 반응에 관여하는 글리포세이트의 분자 구조를 더 잘 이해하기 위해, 본 연구에서는 극성 연속체 방법(PCM)을 사용하여 pH 2에서 11 범위에서 탈양성자화 반응에 관여할 수 있는 모든 가능한 글리포세이트 형태를 수용액 상태에서 연구하였다. 또한, 서로 다른 열역학적 순환을 이용하여 pKa 값을 계산하는 직접법(또는 절대법), 클러스터-연속체 모델 및 양성자 교환 방식을 비교하였다. 가장 좋은 결과는 양성자 교환 방식을 사용했을 때 얻어졌으며, 이 방식은 이전에 결정된 글리포세이트 구조와 형태에 대해 예측된 세 가지의 글리포세이트 실험 pKa 값을 적절하게 재현할 수 있었다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate (N-(phosphonomethyl)glycine) (Gph) is a herbicide that is broadly used in several countries. Its application to eliminate weeds may have the undesired effect of diminishing the metallic cations found in the soil (e.g., Ni(2+) and Zn(2+)), due to a complexation reaction that depends on the soil's pH. To better understand the molecular structures of glyphosate that are involved in such a complexation reaction, we have studied all possible glyphosate conformations in aqueous solution that may be involved in deprotonation reactions in the pH range from 2 to 11 using the polarizable continuum method (PCM). We have also compared direct (or absolute) methods to calculate pKa values, the cluster-continuum model and the proton-exchange scheme, using different thermodynamic cycles. The best result was achieved when using a proton-exchange scheme, which was able to properly reproduce three glyphosate experimental pKa values predicted for the glyphosate structures and conformations previously determined.| 저자 | Peixoto, M. M.; Bauerfeldt, G. F.; Herbst, M. H.; Pereira, M. S.; da Silva, C. O. |
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| 저널 | The journal of physical chemistry. A |
| 권·호·쪽 | 119(21), 5241-9 |
| PMID | 25629880 |
| DOI | 10.1021/jp5099552 |
| MeSH | Cations; Gases; Glycine; Herbicides; Hydrogen-Ion Concentration; Models, Chemical; Molecular Structure; Protons; Soil; Solutions; Static Electricity; Thermodynamics; Water; Glyphosate |