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Ab initio structure determination of kidney stone potassium quadriurate from synchrotron powder diffraction data, a 150 year problem solved - 07/01/16

Doi : 10.1016/j.crci.2015.02.003 
Dominique Bazin a, b , Michel Daudon c , Erik Elkaim d , Armel Le Bail e, , Ĺubomír Smrčok f
a Laboratoire de Physique des Solides – Bat. 510, Université Paris XI, 91045 Orsay, France 
b CNRS, LCMCP-UPMC, Collège de France, 11 Place M. Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France 
c AP-HP, Hôpital Tenon, Service d'Explorations Fonctionnelles, 4 rue de la Chine, 75970 Paris Cedex 20, France 
d Synchrotron SOLEIL, L'Orme des Merisiers, BP 48, 91192 Saint-Aubin, France 
e Université du Maine, Institut des Molécules et des Matériaux du Mans, CNRS UMR 6283, 72085 Le Mans, France 
f Institute of Inorganic Chemistry, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, SK-845 36 Bratislava, Slovak Republic 

Corresponding author.

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Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Thursday 07 January 2016
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

The structure of potassium urate, co-crystallized with uric acid K(C5H3N4O3)(C5H4N4O3), from human kidney stones, is determined ab initio from synchrotron powder diffraction data, space group P21/c, a = 3.60504(9) Å, b = 19.9293(7) Å, c = 18.4841(6) Å, β = 100.503(2)°, Z = 4. Each uric acid molecule is connected to a urate anion through three hydrogen bonds, both molecules are related by a pseudo-inversion center and are randomly distributed in the crystal. Two of the oxygen atoms of the uric acid molecule and two of the urate anions are involved in the potassium coordination forming KO7 monocapped trigonal prisms sharing their triangular bases, building infinite chains extending along the short a axis. Such a formulation, though controversial, has been claimed to exist since 1862 and named potassium quadriurate. The crystal structure is optimized by energy minimization (DFT) in the solid state, using a hybrid PBE0 functional. The capacity of the urate anion to connect by strong hydrogen bonds to a uric acid molecule has implications concerning the uric acid transport in biological media.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Uric acid, Potassium urate, Co-crystal, Powder diffraction, Ab initio structure determination, DFT


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