Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Супрамолекулярная химия



 Другие рефераты
Акты органов местного самоуправления Структура и адгезионные свойства отверждённых эпоксидных смол Алгоритмы экономической (кадастровой) оценки городских земель и территориально-экономического зонирования Сущность окислительно-восстановительных реакций

Оглавление



|Cупрамолекулярная химия. Предыстория                            |3         |
|                                                                |          |
|Исследования, заложившие основы супрамолекулярной химии         |5         |
|                                                                |          |
|История изучения некоторых типичных объектов супрамолекулярной  |8         |
|химии                                                           |          |
|                                                                |          |
|Cовременное состояние и тенденции развития супрамолекулярной    |10        |
|химии                                                           |          |
Проанализировано  развитие  области  науки,   называемой   супрамолекулярной
химией. Даны основные определения и понятия этой дисциплины. В  историческом
контексте  рассмотрены  исследования,  заложившие  основы  супрамолекулярной
химии. Приведены примеры  некоторых  ее  типичных  объектов  –  клатратов  и
циклодекстринов. Отмечается, что последние  достижения  в  супрамолекулярной
химии  и  наиболее  перспективные  области  ее   использования   связаны   с
процессами самосборки и самоорганизации, которые, в  частности,  могут  быть
реализованы  в  супрамолекулярном  синтезе   и   создании   молекулярных   и
супрамолекулярных устройств.


                    Cупрамолекулярная химия. Предыстория

    Супрамолекулярная химия – одна из самых молодых и в то же  время  бурно
развивающихся областей химии. За 25 – 30 лет своего  существования  она  уже
успела пройти ряд важных этапов, но в то же время основные  идеи  и  понятия
этой  дисциплины  еще  не  являются  общеизвестными   и   общепринятыми.   В
предлагаемом  обзоре  мы  стремились  проследить  развитие  области   науки,
называемой супрамолекулярной химией, выявить  наиболее  удачные  определения
ее основных задач  и  важнейших  понятий,  а  также  обрисовать  современное
состояние и перспективы.
    Термин «супрамолекулярная химия» и  основные  понятия  этой  дисциплины
были введены французским ученым Ж.-М. Леном  в  1978  г.  [1,  2]  в  рамках
развития и обобщения более ранних работ [3] (в частности, в 1973  г.  в  его
трудах   появился   термин   «супермолекула»).    Супрамолекулярная    химия
определялась словами: «Подобно  тому  как  существует  область  молекулярной
химии,   основанной   на   ковалентных   связях,   существует   и    область
супрамолекулярной химии,  химии  молекулярных  ансамблей  и  межмолекулярных
связей». Впоследствии это первое определение много раз  переформулировалось.
Пример другого определения, данного Леном: «супрамолекулярная  химия  –  это
«химия за пределами молекулы»,  изучающая  структуру  и  функции  ассоциаций
двух    или     более     химических     частиц,     удерживаемых     вместе
межмолекулярнымисилами» [4].
    Во многих случаях  компоненты,  образующие  супрамолекулярные  системы,
можно называть (по аналогии с  системами,  рассматриваемыми  в  молекулярной
биологии) молекулярными рецептором и субстратом, причем  последний  является
меньшим по размеру компонентом, связывания которого  и  необходимо  добиться
[2].
    Для того чтобы адекватно описать химический объект, необходимо  указать
его  элементы  и  типы  связей  между   ними,   а   также   пространственные
(геометрические, топологические) характеристики.  Объекты  супрамолекулярной
химии, супермолекулы, обладают такой же определенностью, как и  составляющие
их отдельные молекулы. Можно сказать, что «супермолекулы представляют  собой
по отношению к молекулам то же,  что  молекулы  –  по  отношению  к  атомам,
причем роль  ковалентных  связей  в  супермолекулах  играют  межмолекулярные
взаимодействия» [5].
    Согласно Лену, супрамолекулярную химию можно разбить  на  две  широкие,
частично налагающиеся друг на друга области [4]:
    – химию супермолекул –  четко  обозначенных  олигомолекулярных  частиц,
возникающих в результате межмолекулярной ассоциации  нескольких  компонентов
–  рецептора  и  его  субстрата  (субстратов)  и  строящихся   по   принципу
молекулярного распознавания;
    – химию  молекулярных  ансамблей  –  полимолекулярных  систем,  которые
образуются  в  результате  спонтанной   ассоциации   неопределенного   числа
компонентов с переходом в специфическую фазу, имеющую более или менее  четко
обозначенную  микроскопическую  организацию  и  зависимые  от   ее   природы
характеристики (например, клатраты, мембраны, везикулы, мицеллы).
    Супрамолекулярные    образования    могут     быть     охарактеризованы
пространственным     расположением     компонентов,     их     архитектурой,
«супраструктурой»,   а   также   типами   межмолекулярных    взаимодействий,
удерживающих компоненты вместе. Супрамолекулярные ансамбли  обладают  вполне
определенными    структурными,     конформационными,     термодинамическими,
кинетическими  и  динамическими  свойствами,  в  них  могут  быть   выделены
различные типы взаимодействий, различающиеся своей  силой,  направленностью,
зависимостью от расстояний и углов: координационные взаимодействия с  ионами
металлов,  электростатические  силы,  водородные  связи,   ван-дер-ваальсовы
взаимодействия,   донорно-акцепторные   взаимодействия   и   т.   д.    Сила
взаимодействий  может  варьировать  в  широком  диапазоне,  от  слабых   или
умеренных, как  при  образовании  водородных  связей,  до  сильных  и  очень
сильных, как при образовании координационных связей  с  металлом.  Однако  в
целом межмолекулярные взаимодействия слабее, чем ковалентные связи, так  что
супрамолекулярные  ассоциаты   менее   стабильны   термодинамически,   более
лабильны кинетически и более гибки динамически, чем молекулы [6].
    Таким  образом,  супрамолекулярная   химия   охватывает   и   позволяет
рассмотреть  с  единых  позиций  все  виды   молекулярных   ассоциатов,   от
наименьшего возможного (димер)  до  наиболее  крупных  (организованных  фаз)
[6]. При этом необходимо еще раз подчеркнуть, что объекты  супрамолекулярной
химии обязательно содержат части (подсистемы), не связанные ковалентно.
    Переход  от  молекулярной  к  супрамолекулярной  химии  Лен   предложил
иллюстрировать схемой, представленной на рис. 1 [2].
    Основные функции супермолекул: молекулярное распознавание,  превращение
(катализ)   и   перенос   [7].   Функциональные   супермолекулы   наряду   с
организованными   полимолекулярными   ансамблями   и   фазами   могут   быть
использованы для создания молекулярных и супрамолекулярных устройств [4].
    Кроме Лена следует также назвать Ч.  Дж.  Педерсена  и  Д.  Дж.  Крама,
работы  и  исследования  которых   сыграли   важную   роль   в   становлении
супрамолекулярной  химии.  В  1987  г.  эти  трое  ученых   были   удостоены
Нобелевской  премии  по  химии  (за  определяющий  вклад  в  развитие  химии
макрогетероциклических  соединений,  способных   избирательно   образовывать
молекулярные комплексы типа «хозяин-гость») [1].


           Исследования, заложившие основы супрамолекулярной химии

    Истоки основных понятий супрамолекулярной химии можно найти в  работах,
выполненных еще в прошлом и самом начале нынешнего века.  Так,  П.  Эрлих  в
1906 г. [8] фактически ввел понятия рецептора и субстрата, подчеркивая,  что
молекулы не реагируют друг с  другом,  если  предварительно  не  вступают  в
определенную связь. Однако связывание должно быть не любым,  а  селективным.
Это подчеркивал Э. Фишер еще в  1894  г.  [9],  сформулировав  свой  принцип
«ключ –  замок»  –  принцип,  предполагающий,  что  в  основе  молекулярного
распознавания     лежит     стерическое     соответствие,     геометрическая
комплементарность рецептора и  субстрата.  Наконец,  селективное  связывание
требует взаимодействия, сродства между партнерами, и корни этой  идеи  можно
искать в трудах А. Вернера [10], что делает супрамолекулярную химию  в  этом
отношении обобщением и развитием координационной химии.
    Как считает  Ж.-М.  Лен,  эти  три  понятия  –  фиксация  (связывание),
распознавание и координация –  заложили  фундамент  супрамолекулярной  химии
[6].
    Некоторые другие понятия супрамолекулярной химии также давно  известны.
Даже термин «Ьbermolecule», т.е. супер-, или сверхмолекула, был  введен  уже
в середине 30-х гг. нашего столетия [11] для описания более высокого  уровня
организации,  возникающего  из-за   ассоциации   координационно   насыщенных
молекул (например, при образовании димера  уксусной  кислоты).  Была  хорошо
известна важнейшая роль супрамолекулярной организации в биологии [6].
    Однако   возникновение   и   развитие   супрамолекулярной   химии   как
самостоятельной области в  системе  химических  наук  произошло  значительно
позднее. Вот что пишет по этому поводу Ж.-М. Лен в своей  книге  [6]:  «…для
возникновения  и  бурного  развития  новой  научной   дисциплины   требуется
сочетание трех условий. Во-первых,  необходимо  признание  новой  парадигмы,
показывающей  значение  разрозненных  и  на  первый  взгляд   не   связанных
наблюдений, данных, результатов  и  объединяющей  их  в  единое  когерентное
целое. Во-вторых, нужны инструменты для изучения объектов данной области,  и
здесь  для  супрамолекулярной   химии   решающую   роль   сыграло   развитие
современных физических методов исследования структуры и свойств (ИК-, УФ-  и
особенно ЯМР-спектроскопия, масс-спектрометрия,  рентгеновская  дифракция  и
др.), позволяющих  изучать  даже  сравнительно  лабильные  супрамолекулярные
ансамбли,      характеризуемые      низкоэнергетическими      нековалентными
взаимодействиями.  В-третьих,  необходима  готовность  научного   сообщества
воспринять новую пара
1234
скачать работу


 Другие рефераты
Греческая цивилизация
История литературы Соединенных Штатов Америки
Қазақстандағы дүнгендердің тарихы
Потребительские рынки и покупательское поведение потребителей


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ