コスモトロピック

共溶媒（水溶媒中）は、水-水相互作用の安定性と構造に寄与する場合、コスモトロピック（秩序形成）と定義されます。対照的に、カオトロピック（無秩序形成）剤は逆の効果があり、水の構造を破壊し、非極性溶媒粒子の溶解度を高め、溶質凝集体を不安定化させます。^[1]コスモトロープは水分子の好ましい相互作用を引き起こし、実質的にタンパク質などの高分子の分子内相互作用を安定化します。^[1]

イオン性コスモトロープは、サイズが小さいか、電荷密度が高い傾向があります。イオン性コスモトロープの中には、CO²⁻³
_...、それで²⁻⁴
_...、HPO²⁻⁴
_...、マグネシウム^2歳以上
、李⁺
、亜鉛^2歳以上
そしてアル^3歳以上
大きなイオンや電荷密度の低いイオン（ Brなど）⁻
、私⁻
、K⁺
、Cs⁺
）はカオトロープとして作用する。^[2]コスモトロピックアニオンは、同じ電荷密度のコスモトロピックカチオンよりも分極しやすく、より強く水和する。 ^[3]

ホフマイスター級数を参照するか、塩の水素結合の自由エネルギー（ ）を調べると、水中のイオンの水素結合の程度を定量化できる。 ^[4]たとえば、コスモトロープCO${\displaystyle \Delta G_{\rm {HB}}}$²⁻³
_...そしてOH⁻
0.1～0.4 J/molであるのに対し、カオトロープSCN${\displaystyle \Delta G_{\rm {HB}}}$⁻
は−1.1から−0.9の間である。^[4]${\displaystyle \Delta G_{\rm {HB}}}$

最近のシミュレーション研究では、イオンと周囲の水分子との間の溶媒和エネルギーの変化がホフマイスター系列のメカニズムの基礎となっていることが示されています。^{[5] [6]}したがって、イオン性コスモトロープは、溶液全体の凝集性の増加につながる強い溶媒和エネルギーを特徴としており、これは溶液の粘度と密度の増加にも反映されています。^[6]

硫酸アンモニウムは、水溶液からタンパク質を塩析するための伝統的なコスモトロピック塩である。コスモトロピック塩は、医薬品の調製やタンパク質の抽出および精製のさまざまな段階でタンパク質凝集を誘発するために使用される。^{[7] [出典が必要]}

非イオン性コスモトロープは正味電荷を持たないが、非常に溶解性が高く、非常に水和性が高い。トレハロースやグルコースなどの炭水化物、プロリン、tert-ブタノールはコスモトロープである。

• カオトロピック剤と塩化グアニジン
• 硫酸アンモニウムによる「塩析」によるタンパク質沈殿

• Polson, C; Sarkar, P; Incledon, B; Raguvaran, V; Grant, R (2003). 「液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析におけるタンパク質除去とイオン化効果の有効性に基づくタンパク質沈殿の最適化」。Journal of Chromatography B. 785 ( 2): 263–275. doi :10.1016/S1570-0232(02)00914-5. PMID  12554139。