مرکاپتواتانول
مرکاپتواتانول که با نام علمی دو-مرکاپتواتانول نیز شناخته میشود یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی HOCH۲CH۲SH است. این مایع شفاف و بیرنگ بویی قوی و آشکار دارد که مشابه بوی تیولهاست. ساختار مولکولی آن شامل دو گروه عاملی مهم است. یک گروه هیدروکسیل که خاصیت الکلی به آن میبخشد و یک گروه سولفیدریل یا تیول که عامل اصلی واکنشپذیری این ترکیب محسوب میشود. این دو گروه بر روی یک اسکلت دو کربنه اتیلن جای گرفتهاند. حضور این دو گروه عاملی در کنار یکدیگر مرکاپتواتانول را به یک مولکول دوکاره و بسیار پرکاربرد در علوم زیستی و شیمی تبدیل کرده است. پایداری نسبی این ترکیب در مقایسه با سایر ترکیبات حاوی گروه تیول به دلیل وجود گروه هیدروکسیل مجاور است. نقطه جوش این ترکیب در فشار اتمسفر حدود صد و پنجاه و هشت درجه سانتیگراد است و وزن مولکولی نسبی آن هفتاد و هشت به دست میآید. این ترکیب به خوبی در آب و همچنین در حلالهای آلی متداول مانند اتانول و اتر حل میشود که این امر کاربردهای آن را گسترده میکند.
اساس شیمیایی مرکاپتواتانول حول محور گروه عاملی تیول یا سولفیدریل میچرخد. گروه تیول یک اتم گوگرد است که به یک اتم هیدروژن متصل شده و میتواند به راحتی پیوند سولفیدریل خود را از دست بدهد. این ویژگی مرکاپتواتانول را به یک عامل کاهنده قوی تبدیل میکند. مهمترین مکانیسم عمل مرکاپتواتانول در محیطهای بیولوژیکی و شیمیایی شکستن پیوندهای دیسولفید است. پیوندهای دیسولفید بین باقیماندههای سیستئین درون مولکولهای پروتئینی یا بین زنجیرههای پلیپپتیدی تشکیل میشوند و نقش مهمی در ایجاد و حفظ ساختار سهبعدی پروتئینها دارند. مرکاپتواتانول با احیای این پیوندهای قوی کووالانسی آنها را به گروههای سولفیدریل آزاد تبدیل میکند. این عمل سبب از هم گسیختگی ساختار پروتئینهای دارای پیوند دیسولفید میشود و آنها را دناتوره میکند. این خاصیت کاهشدهندگی در بسیاری از فرآیندهای آزمایشگاهی به کار گرفته میشود. باید توجه داشت که مرکاپتواتانول میتواند به راحتی در معرض هوا اکسید شده و به دیسولفید مربوطه تبدیل شود بنابراین نگهداری آن در شرایط بیهوا و خنک توصیه میشود.
مرکاپتواتانول یک معرف حیاتی و پر مصرف در آزمایشگاههای تحقیقاتی به ویژه در زمینههای بیوشیمی زیستشناسی مولکولی و پروتئومیک است. کاربرد اصلی آن به عنوان یک عامل کاهنده برای شکستن پیوندهای دیسولفید در پروتئینها هنگام انجام الکتروفورز ژل پلیآکریل آمید است. در این روش مرکاپتواتانول با احیای پیوندهای دیسولفید باعث میشود پروتئینها به پلیپپتیدهای سازنده خود تفکیک شوند و بر اساس وزن مولکولی خالص مورد بررسی قرار گیرند. علاوه بر این در استخراج و خالصسازی بسیاری از آنزیمها برای حفظ فعالیت کاتالیتیکی آنها و جلوگیری از تشکیل الیگومرهای ناخواسته از این ترکیب استفاده میشود. مرکاپتواتانول در تهیه بافرهای لیز کننده سلولی نیز حضور دارد تا از اکسیداسیون گروههای تیول در پروتئینهای داخل سلولی جلوگیری کند. اهمیت این ماده در این است که امکان مطالعه دقیق ساختار و عملکرد پروتئینها را در شرایط احیا فراهم میآورد. بدون وجود چنین عاملی بسیاری از تحلیلهای پروتئینی که امروزه انجام میشوند امکانپذیر نبودند.
در رابطه با تولید مرکاپتواتانول در ایران اطلاعات دقیق از خطوط تولید صنعتی بزرگ در دسترس نیست. اما با توجه به توسعه صنایع پتروشیمی و شیمیایی در کشور و وجود واحدهای فعال در زمینه تولید مواد شیمیایی آلی و معرفهای آزمایشگاهی محتمل است که این ماده در مقیاس محدود و به منظور تامین نیاز داخلی تولید شود. شرکتهای ایرانی فعال در حوزه مواد شیمیایی آزمایشگاهی اغلب این ترکیب را در مقیاس کوچکتر سنتز و تصفیه کرده و به بازار داخلی عرضه میکنند. با این حال عمده نیاز آزمایشگاههای تحقیقاتی و صنعتی کشور ممکن است از طریق واردات این ماده از تولیدکنندگان بزرگ جهانی تامین گردد. در مورد صادرات مرکاپتواتانول ساخته شده در ایران گزارش مستند و گستردهای وجود ندارد. عموما صادرات مواد شیمیایی با خلوص بالا و تخصصی مانند مرکاپتواتانول نیازمند استانداردهای کنترل کیفیت بسیار دقیق و گرفتن تاییدیههای بینالمللی است که دستیابی به آنها سرمایهگذاری و فناوری پیشرفتهای میطلبد. بنابراین اگر هم تولیدی صورت میگیرد احتمالا در اولویت تامین نیازهای داخلی بازار است.
فراتر از کاربردهای گسترده در آزمایشگاههای پژوهشی مرکاپتواتانول در برخی صنایع نیز مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع داروسازی از این ماده به عنوان یک ماده اولیه یا یک کاتالیزور در سنتز برخی داروها استفاده میشود. همچنین در فرمولاسیون برخی داروها به عنوان یک آنتیاکسیدان و تثبیتکننده عمل میکند. در صنعت پتروشیمی مرکاپتواتانول میتواند به عنوان یک ماده افزودنی برای کنترل فرآیندهای شیمیایی یا به عنوان یک ماده واسطه در سنتز سایر ترکیبات گوگرددار به کار رود. در صنایع شیمیایی از آن به عنوان یک عامل آغازگر یا modifier در برخی پلیمریزاسیونها استفاده میشود. موارد مصرف آن عمدتا بر پایه خاصیت قوی احیاءکنندگی و توانایی آن در اهدای اتم هیدروژن گروه تیول استوار است. با این حال باید تاکید کرد که عمده و شناختهشدهترین مصرف مرکاپتواتانول در سطح جهان در آزمایشگاههای بیولوژی مولکولی و بیوتکنولوژی است. این ماده یک جزء استاندارد و ضروری در کیتهای استخراج پروتئین و نیز در بافرهای نمونهبرداری برای روشهایی مانند وسترن بلات است. منابع معتبر علمی از جمله مراجع بیوشیمی مانند کتاب لنینجر و پروتکلهای استانداردی چون روشهای مولکولی کلداسپرینگ هاربر بر استفاده فراگیر از این ماده تاکید دارند.
بدون دیدگاه