Chemia supramolekularna – Wikipedia
. Chemia supramolekularna jest jedną z gałęzi chemii opartej na nieokowaleściowych interakcjach lub słaby Pomiędzy atomami w cząsteczce lub między cząsteczkami, w całości molekularnej. Jego celem jest zrozumienie lub budowanie budynków o wielkości nanometrycznej. Zasada jest stosowanie cegieł molekularnych, które po zmieszaniu w roztworze, w kontrolowanych warunkach, są samowystarczalne, aby zapewnić bardziej złożone budynki. Badanie interakcji nie korykalnych i związki między funkcją a strukturą są podstawą zrozumienia systemów biologicznych. Świat biologiczny jest często źródłem inspiracji w modelowaniu zebranych zespołów.
Supramolekularna chemia badań tak zwane interakcje „nienowocowe”, to znaczy, nie sugerując tworzenie nowych orbitali molekularnych. Ta koncepcja jest sprzeczna z tak zwaną „molekularną” chemią, która zajmuje się wiązaniami kowalencyjnymi w cząsteczce i łączącej między nimi atomy. Nawet jeśli zestaw supramolekularny może nabywać właściwości, których nie miał przed ustaleniem wiązań nieokowalujących, każda z cząsteczek stanowiących nową „supermolekułę” w żaden sposób nie jest modyfikowana w swojej integralności chemicznej.
Jednak architektura montażu supramolekularnego może zapewnić, że pewne cząsteczki są bardziej reaktywne przez zaburzenia ich chmury elektronicznej lub deformacji ich kąty wiązania. Rapprochement, w obrębie jednostki supramolekularnej, dwóch cząsteczek naturalnie wspieranych razem może również popchnąć je do łatwiejszej reagowania niż gdyby były wolne w rozpuszczalniku. Następnie mówimy o katalizie supramolekularnej (enzymy są najbardziej znanym przykładem biologicznego katalizatora supramolekularnego).
Porównanie chemii molekularnej i chemii supramolekularnej [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Poniższa tabela porównuje chemię molekularną z chemią supramolekularną [[[ Pierwszy ] .
W tej gałęzi chemii rozważane są dwa rodzaje podejść. Jeden, raczej obserwator, próbuje wyjaśnić, rozumieć i częściowo kontrolować istniejące samoorganizacje; Drugi, raczej zorientowany na syntezę, próbuje zaprojektować cegły molekularne podane w celu uzyskania danego budynku. Niektóre syntezę, w szczególności w przypadku określonych ligandów metalu, są uzyskiwane przez montaż syntonów i metalu wcześniej, a następnie dodanie odczynników umożliwiających synteza właściwej ligandu (tak zwana „matryca” stosowana w syntezie kryptandów lub koronów Na przykład).
Efekt „szablonu” (lub macierzy) pod koniec reakcji zarówno pod względem termodynamicznego punktu widzenia (system odbiornika/metalu, który powoduje koniec syntezy, porusza równowagę reakcji w jej dużej stabilności) z kinetycznego punktu widzenia (obecność metalu usztywnia i ogranicza układ na poziomie molekularnym, aby połączyć kończyny, które mają między nimi reagować).
Interakcje u podstawy chemii supramolekularnej mogą być interakcjami:
- od van der waals. Od 0,1 do 1 kcal/mol są one nie -kierunkowe i rosną wraz z powierzchnią kontaktową;
- Typ połączenia wodoru. Od 1 do 10 kcal/mol połączenie to jest kierunkowe, a jego wytrzymałość zależy od odległości między miejscami dawcy i akceptora;
- Aromatyczny (obejmujący π -π, π-kation, π-liaison H). Są to interakcje niekowalencyjne z powodu pokrycia orbitali p cykli aromatycznych z innymi cyklami aromatycznymi, orbitali P lub F kationów metalowych lub z molekularną orbitalą elektronu przenoszonego przez bardziej elektroujemny heteroatoma (O, N, S itp. .);
- Coulombian (jon/jon, jon/dipol), dipolarna (dipol/dipol), przez polaryzację (cząsteczka jonowa/spolaryzowana). Od 15 do 50 kcal/mol, te interakcje elektrostatyczne są nie -kierunkowe i zależą od odległości między dwoma jednostkami;
- Koordynacja metalu/ligandu. Od 50 do 80 kcal/mol kierunkowość połączenia zależy od natury metalu i innych składników jego sfery koordynacyjnej;
- lub wynik efektu hydrofobowego.
Jean-Marie Lehn (Nagroda Nobla w chemii 1987) umożliwiła sformalizowanie koncepcji chemii supramolekularnej. Podczas jego Lekcja inauguracyjna [[[ 2 ] W College de France Jean-Marie Lehn wprowadza chemię supramolekularną w następujący sposób: Poza chemią molekularną, opartą na wiązaniu kowalencyjnym, rozszerza zatem obszar, który można nazwać supramolekularną: chemia interakcji molekularnych, powiązania dwóch lub więcej gatunków chemicznych, kompleksów i wiązań międzycząsteczkowych.
Chemia supramolekularna otrzymała nagrodę Nobla w 2016 r. Nagrodę Chemii z Jamesem Fraserem Stoddartem (Wielka Brytania), Bernard Lucas Feringa (Holandia) i Jean-Pierre Sauvage (Francja)
Nauka materiałów [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
W szczególności do opracowywania nowych materiałów, takich jak polimery supramolekularne, takie jak polimery supramolekularne, takie jak polimery supramolekularne. Wiele struktur można łatwo uzyskać poprzez rosnącą syntezę (lub oddolną), składając z małych cząsteczek, które wymagają syntetyzacji niewielkiej energii i etapów. Zatem większość podejść rosnących w nanotechnologii opiera się na chemii supramolekularnej. Chemia supramolekularna bierze również udział w topochemii.
Katalizować [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Jednym z głównych zastosowań chemii supramolekularnej jest projekt i zrozumienie katalizatorów i katalizy. Interakcje nieokowalecyjne są ważne w katalizowaniu, pozwalają odczynnikom wiązać się z konformacjami odpowiednimi z reakcją i obniżyć energię stanu przejściowego reakcji. Zatem wpływowa supramolekularna kataliza stereochemicznej wydajności i selektywności. W związku z tym zakres zastosowania jest rozwój sztucznych i molekularnych odczynników.
Medycyna [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Chemia supramolekularna jest również ważna w opracowywaniu nowych terapii medycznych dzięki jej zrozumieniu interakcji między składnikiem aktywnym a układem biologicznym. Tryb administracji poczynił również znaczne postępy z powodu badań nad chemią supramolekularną w zakresie enkapsulacji i ukierunkowanych mechanizmów uwalniania. Ponadto systemy supramolekularne zostały zaprojektowane w celu zakłócenia interakcji białko białko-białko, które są ważne dla funkcji komórkowej.
Informacje i przechowywanie obliczeń [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Zastosowano chemię supramolekularną do wykazania możliwości obliczeń cyfrowych w skali molekularnej. W wielu przypadkach w tych składnikach zastosowano sygnały fotoniczne lub chemiczne, ale interfejs elektryczny tych jednostek przeprowadził również przez supramolekularne urządzenia do przekazywania sygnału. Zapamiętanie informacji było możliwe dzięki zastosowaniu przełączników molekularnych z fotochromowymi i fotosomomeizownymi jednostkami, przez jednostki elektrochromowe i przełączniki ponowne, a nawet przez ruch molekularny. Syntetyczne funkcje logiczne molekularne wykazano na poziomie koncepcyjnym. Nawet pełne obliczenia przeprowadzono przez komputery z półsyntetycznym DNA.
Zielona Chemia [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Badania w chemii supramolekularnej mają również zastosowania w zielonej chemii, w których opracowano procesy w stanie stałym kierowane przez nie korykalne powiązania. Takie procedury są bardzo pożądane, ponieważ zmniejszają potrzebę rozpuszczalników podczas produkcji chemikaliów.
Inne aplikacje [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Chemia supramolekularna umożliwia również przygotowanie nastrojów, transporterów i odczynników supramolekularnych.
Częścią tego artykułu jest bezpłatne tłumaczenie niektórych sekcji odpowiedniego artykułu w języku angielskim.
Powiązane artykuły [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]
Recent Comments