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
Банк менеджменті
Әлемдік қаржы дағдарысы
Музыка пәнін қазақ ұлттық аспаптар арқылы үйрету
П.П. Бажов


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ