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Venuti V, Rossi B, Crupi V, D'Amico F, Gessini A, Majolino D, Masciovecchio C, Stancanelli R, Ventura CA. Solute-Solvent Interactions in Aqueous Solutions of Sulfobutyl Ether-β-cyclodextrin As Probed by UV-Raman and FTIR-ATR Analysis. J Phys Chem B 2016; 120:3746-53. [PMID: 27043008 DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b02261] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/20/2023]
Abstract
A vibrational study by means of UV-Raman and FTIR-ATR measurements has been performed on sulfobutyl ether β-cyclodextrin (SBE-β-CD)-water solutions, as a function of concentration and temperature, with the aim to provide a molecular-scale explanation of the enhanced performances as carrier agent exhibited by this modified macrocycle with respect to natural cyclodextrin. The attention has been mainly paid to the modifications induced on the vibrational band assigned to the O-H stretching intramolecular mode, in turn related to the dynamical rearrangement occurring in the hydrogen bonding (HB) network of water molecules. The results of our measurements clearly showed a characteristic "structure-breaker" effect on the tetrahedral HB arrangements induced on water molecules by increasing of both temperature and solute concentration, allowing us to also extract thermodynamic parameters. These results could be a key step for a clearer understanding of the connection between the dynamical properties of hydration water and the complexing ability of this cyclodextrin derivative.
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Affiliation(s)
- Valentina Venuti
- Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina , viale Ferdinando Stagno D'Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
| | - Barbara Rossi
- Elettra - Sincrotrone Trieste , Strada Statale 14 km 163.5, Area Science Park, I-34149 Trieste, Italy.,Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento , via Sommarive 14, I-38123 Povo, Trento, Italy
| | - Vincenza Crupi
- Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina , viale Ferdinando Stagno D'Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
| | - Francesco D'Amico
- Elettra - Sincrotrone Trieste , Strada Statale 14 km 163.5, Area Science Park, I-34149 Trieste, Italy
| | - Alessandro Gessini
- Elettra - Sincrotrone Trieste , Strada Statale 14 km 163.5, Area Science Park, I-34149 Trieste, Italy
| | - Domenico Majolino
- Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università degli Studi di Messina , viale Ferdinando Stagno D'Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
| | - Claudio Masciovecchio
- Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento , via Sommarive 14, I-38123 Povo, Trento, Italy
| | - Rosanna Stancanelli
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali, Università degli Studi di Messina , viale Ferdinando Stagno D'Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
| | - Cinzia Anna Ventura
- Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche e Ambientali, Università degli Studi di Messina , viale Ferdinando Stagno D'Alcontres 31, 98166 Messina, Italy
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Gallina ME, Sassi P, Paolantoni M, Morresi A, Cataliotti RS. Vibrational Analysis of Molecular Interactions in Aqueous Glucose Solutions. Temperature and Concentration Effects. J Phys Chem B 2006; 110:8856-64. [PMID: 16640445 DOI: 10.1021/jp056213y] [Citation(s) in RCA: 64] [Impact Index Per Article: 3.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/28/2022]
Abstract
A vibrational analysis using FTIR and Raman spectroscopies was carried out on aqueous glucose solutions with a wide range of solute molar fractions and temperatures. The analysis was aimed at revealing structural changes in the local hydrogen-bonding (HB) network of liquid water, correlating these with the conservative properties of biomolecules, and comparing them with those of other sugars. The results of our measurements clearly show that the action of glucose is 2-fold; on one hand, there is a linkage with free hydroxyls of water; on the other, there is a slight lessening of the ordered (tetrahedral) H-bonded assembly of bulk H(2)O. These opposite effects do not balance each other, so the average HB interaction strength decreases on increasing glucose concentration. As a result, there is a reduction in the temperature dependence of solutions structure. In our opinion, this could be related to the low bioprotective action of this carbohydrate.
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Affiliation(s)
- Maria Elena Gallina
- Dipartimento di Chimica, Università di Perugia, Via Elce di Sott, 8, 06100 Perugia, Italy
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Palombo F, Paolantoni M, Sassi P, Morresi A, Cataliotti RS. Spectroscopic studies of the “free” OH stretching bands in liquid alcohols. J Mol Liq 2006. [DOI: 10.1016/j.molliq.2005.11.006] [Citation(s) in RCA: 50] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 10/25/2022]
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Sassi P, Paolantoni M, Cataliotti RS, Palombo F, Morresi A. Water/Alcohol Mixtures: A Spectroscopic Study of the Water-Saturated 1-Octanol Solution. J Phys Chem B 2004. [DOI: 10.1021/jp046647d] [Citation(s) in RCA: 41] [Impact Index Per Article: 2.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/30/2022]
Affiliation(s)
- Paola Sassi
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Marco Paolantoni
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Rosario Sergio Cataliotti
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Francesca Palombo
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Assunta Morresi
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto 8, I-06123 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
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Sassi P, Marcelli A, Paolantoni M, Morresi A, Cataliotti RS. Structural Properties of 1-Octanol/n-Octane Mixtures Studied by Brillouin Scattering. J Phys Chem A 2003. [DOI: 10.1021/jp0276606] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 0.5] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/28/2022]
Affiliation(s)
- Paola Sassi
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto, 8, I-06100 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Agnese Marcelli
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto, 8, I-06100 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Marco Paolantoni
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto, 8, I-06100 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Assunta Morresi
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto, 8, I-06100 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
| | - Rosario Sergio Cataliotti
- Dipartimento di Chimica, Sezione di Chimica Fisica, Università di Perugia, Via Elce di Sotto, 8, I-06100 Perugia, Italy, and Istituto Nazionale di Fisica della Materia, Unità di Catania, 95100 Catania, Italy
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