Супрамолекулярная химия
Материал из m-protect.ru
(Новая: '''Высокомолекулярная (надмолекулярная) химия''' (''Supramolecular chemistry'') — междисциплинарная область наук...) |
Текущая версия (16:44, 26 марта 2009) (просмотреть исходный код) (→Основные классы соединений) |
||
(5 промежуточных версий не показаны.) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
- | '''Высокомолекулярная (надмолекулярная) химия''' (''Supramolecular chemistry'') — междисциплинарная область науки, включающая химические, физические и биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы, химических систем, связанных в единое целое посредством [[Межмолекулярные взаимодействия|межмолекулярных]] (нековалентных) взаимодействий. Объекты супрамолекулярной химии — ''[[Супрамолекулярный ансамбль|супрамолекулярные ансамбли]]'', строящиеся самопроизвольно из [[Комплементарность|комплементарных]], т. е. имеющих геометрическое и химическое соответствие фрагментов, подобно самопроизвольной сборке сложнейших пространственных структур в живой | + | '''Высокомолекулярная (надмолекулярная) химия''' (''Supramolecular chemistry'') — междисциплинарная область науки, включающая химические, физические и биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы, химических систем, связанных в единое целое посредством [[Межмолекулярные взаимодействия|межмолекулярных]] (нековалентных) взаимодействий. Объекты супрамолекулярной химии — ''[[Супрамолекулярный ансамбль|супрамолекулярные ансамбли]]'', строящиеся самопроизвольно из [[Комплементарность|комплементарных]], т. е. имеющих геометрическое и химическое соответствие фрагментов, подобно самопроизвольной сборке сложнейших пространственных структур в живой клетке. Одной из фундаментальных проблем современной химии является направленное конструирование таких систем, создание из молекулярных «строительных блоков» высокоупорядоченных супрамолекулярных соединений с заданной структурой и свойствами. |
- | Супрамолекулярные образования характеризуются пространственным расположением своих компонентов, их архитектурой, «супраструктурой», а также типами межмолекулярных взаимодействий, удерживающих компоненты вместе. В целом межмолекулярные взаимодействия слабее, чем | + | Супрамолекулярные образования характеризуются пространственным расположением своих компонентов, их архитектурой, «супраструктурой», а также типами межмолекулярных взаимодействий, удерживающих компоненты вместе. В целом межмолекулярные взаимодействия слабее, чем ковалентные связи, так что супрамолекулярные ассоциаты менее стабильны термодинамически, более лабильны кинетически и более гибки динамически, чем молекулы. |
- | Согласно терминологии супрамолекулярной химии, | + | Согласно терминологии супрамолекулярной химии, компоненты супрамолекулярных ассоциатов принято называть ''рецептор'' (ρ) и ''субстрат'' (σ), где субстрат — меньший по размеру компонент, вступающий в связь. Термины ''[[Соединения включения|соединение включения]]'', ''[[клатраты|клатрат]]'' и ''соединение (комплекс) типа гость—хозяин'' характеризуют соединения, существующие в твёрдом состоянии и относящиеся к твёрдым супрамолекулярным ансамблям. |
- | Селективное связывание определённого субстрата σ и его рецептора ρ с образованием ''[[Супермолекула|супермолекулы]]'' σρ происходит в результате процесса ''[[Молекулярное распознавание|молекулярного распознавания]]''. Если помимо центров связывания рецептор содержит реакционноспособные [[Функциональная группа|функциональные группы]], он может влиять на химические ''превращения'' на связанном с ним субстрате, выступая в качестве супрамолекулярного | + | Селективное связывание определённого субстрата σ и его рецептора ρ с образованием ''[[Супермолекула|супермолекулы]]'' σρ происходит в результате процесса ''[[Молекулярное распознавание|молекулярного распознавания]]''. Если помимо центров связывания рецептор содержит реакционноспособные [[Функциональная группа|функциональные группы]], он может влиять на химические ''превращения'' на связанном с ним субстрате, выступая в качестве супрамолекулярного катализатора. Липофильный, растворимый в мембранах рецептор может выступать в роли ''носителя'', осуществляя ''транспорт'', ''перенос'' связанного субстрата. Таким образом, молекулярное распознавание, превращение, перенос — это основные функции супрамолекулярных объектов. |
Строка 14: | Строка 14: | ||
* Рецепторы: | * Рецепторы: | ||
- | ** [[Кавитанды]] | + | ** [[Кавитанд|Кавитанды]] |
** [[Криптанды]] | ** [[Криптанды]] | ||
** [[Каликсарены]] | ** [[Каликсарены]] | ||
* Супермолекулы: | * Супермолекулы: | ||
- | ** | + | ** Комплексы типа гость—хозяин |
** [[Ротаксаны]] | ** [[Ротаксаны]] | ||
** [[Катенаны]] | ** [[Катенаны]] | ||
* Ансамбли: | * Ансамбли: | ||
- | ** [[ | + | ** [[Мицеллы]] |
** [[Везикула (химия)|Везикулы]] | ** [[Везикула (химия)|Везикулы]] | ||
** [[Мембрана|Мембраны]] | ** [[Мембрана|Мембраны]] |
Текущая версия
Высокомолекулярная (надмолекулярная) химия (Supramolecular chemistry) — междисциплинарная область науки, включающая химические, физические и биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы, химических систем, связанных в единое целое посредством межмолекулярных (нековалентных) взаимодействий. Объекты супрамолекулярной химии — супрамолекулярные ансамбли, строящиеся самопроизвольно из комплементарных, т. е. имеющих геометрическое и химическое соответствие фрагментов, подобно самопроизвольной сборке сложнейших пространственных структур в живой клетке. Одной из фундаментальных проблем современной химии является направленное конструирование таких систем, создание из молекулярных «строительных блоков» высокоупорядоченных супрамолекулярных соединений с заданной структурой и свойствами. Супрамолекулярные образования характеризуются пространственным расположением своих компонентов, их архитектурой, «супраструктурой», а также типами межмолекулярных взаимодействий, удерживающих компоненты вместе. В целом межмолекулярные взаимодействия слабее, чем ковалентные связи, так что супрамолекулярные ассоциаты менее стабильны термодинамически, более лабильны кинетически и более гибки динамически, чем молекулы.
Согласно терминологии супрамолекулярной химии, компоненты супрамолекулярных ассоциатов принято называть рецептор (ρ) и субстрат (σ), где субстрат — меньший по размеру компонент, вступающий в связь. Термины соединение включения, клатрат и соединение (комплекс) типа гость—хозяин характеризуют соединения, существующие в твёрдом состоянии и относящиеся к твёрдым супрамолекулярным ансамблям.
Селективное связывание определённого субстрата σ и его рецептора ρ с образованием супермолекулы σρ происходит в результате процесса молекулярного распознавания. Если помимо центров связывания рецептор содержит реакционноспособные функциональные группы, он может влиять на химические превращения на связанном с ним субстрате, выступая в качестве супрамолекулярного катализатора. Липофильный, растворимый в мембранах рецептор может выступать в роли носителя, осуществляя транспорт, перенос связанного субстрата. Таким образом, молекулярное распознавание, превращение, перенос — это основные функции супрамолекулярных объектов.
Супрамолекулярную химию можно разделить на две широкие, частично перекрывающиеся области, в которых рассматриваются соответственно: 1) супермолекулы — хорошо определённые, дискретные олигомолекулярные образования, возникающие за счёт межмолекулярной ассоциации нескольких компонентов (рецептора и субстрата(ов)) в соответствии с некоторой «программой», работающей на основе принципов молекулярного распознавания; 2) супрамолекулярные ансамбли — полимолекулярные ассоциаты, возникающие в результате спонтанной ассоциации неопределённо большого числа компонентов в специфическую фазу, характеризуемую более или менее определённой организацией на микроскопическом уровне и макроскопическими свойствами, зависящими от природы фазы (плёнка, слой, мембрана, везикула, мезоморфная фаза, кристалл и т. д.).
Для описания расположения субстрата(ов) относительно рецептора используется специальный формализм. Внешние комплексы-аддукты могут быть обозначены как [A,B], или [A//B]. Для обозначения комплексов включения σ в ρ и частичного пересечения σ и ρ используются математические символы включения ⊂ и пересечения ∩ — [A⊂B] и [A∩B], соответственно. В современной химической литературе наряду с символом ∩ так же часто используется альтернативный символ @.
Основные классы соединений
- Рецепторы:
- Ансамбли:
- Твёрдые соединения включения: