Waarom is trigonelline hydrofieler dan caffeine

[hoihoi111]

Hallo,
 
Mijn vraag is waarom trigonnelline hydrofieler is dan caffeine terwijl caffeine meer NH-groepen bevat.

Ik verwacht eerst dat caffeine hydrofieler zou zijn dan trigonelline , omdat het meer NH-groepen bevat en trigonnelline heeft maar één NH-groep. 

Als we naar de structuur van trigonelline bekijkt dan heeft die NH+ , een lading, heeft dat iets mee te maken? 

 

[Pinokkio]

Ik weet het niet zeker, maar als ik naar de struktuurformules van beiden kijk dan zou ik verwachten dat trigonelline een groter dipoolmoment zal hebben dan caffeine.
 
De NH-groepen in caffeine zijn vrij gelijkmatig over het molekuul verspreid waardoor ze, denk ik, weinig bij zullen dragen aan dipoolmoment.
 
Trigonelline is een zwitterion met aan één uiteinde een N⁺atoom en aan andere uiteinde een COO^- (carbonzure) groep.

[Marko]

Dit soort vergelijkingen valt eigenlijk alleen te maken bij moleculen die voor de rest nagenoeg hetzelfde zijn, bijvoorbeeld een vergelijking tussen caffeïne en theobromine. Bij een vergelijking tussen stoffen die zo verschillend zijn als caffeïne en trigonelline moet je heel subjectief de bijdrage van de andere stukken van de moleculen meenemen. Het vereist nogal wat chemisch inzicht om dat goed te doen. Het is in ieder geval nóóit zo simpel als "meer NH groepen" of dat soort werk.
 
Overigens hebben zowel caffeïne als trigonelline geen NH-groepen. Ze hebben wel N-atomen. En omdat die N-atomen soms als base kunnen optreden is het (voor dit soort vragen) ook nog eens erg belangrijk om te weten in welke toestand je zit (geprotoneerd of niet, dus met of zonder H⁺ erop). In geprotoneerde vorm zal het molecuul hydrofieler zijn dan in niet-geprotoneerde vorm.
 
Het is daarom belangrijk om te weten over welke pH we spreken. Dit maakt voor de hydrofiliciteit van caffeïne uit. Bij trigonelline is iets bijzonders aan de hand. Het N-atoom maakt 4 bindingen, en is daardoor positief geladen (een quaternair ammonium-ion). Het maakt die bindingen met C-atomen, en die kunnen niet zomaar verbroken worden. Daardoor heeft het die lading altijd. 
 
Bij pH rond de 7 (en daarboven) zal voor caffeïne gelden dat er geen H⁺ op de N-atomen zitten. Voor trigonelline zal gelden dat de COOH het H⁺ kwijt is en dus voorkomt als COO^-. In het molecuul trigonelline bevindt zich dus een positieve en een negatieve lading, terrwijl zich in caffeïne alleen wat kleine ladingsverschillen zitten vanwege het verschil in elektronegativiteit tussen C en N.  Het gevolg is dat trigonelline, bij pH rond de 7 hydrofieler zal zijn. Bij lagere pH's verwacht ik weinig verschil, maar voor de praktische toepassing zijn die pH's misschien niet zo van belang.