Супермолекулярная химия (краун-соединения) и создание молекул, способных к самосборке и самоорганизации. Особенности строения и важнейшие области применения ротаксанов и катенанов (как пример образования молекулярных комплексов).

Оглавление
Доклад на тему «Супрамолекулярная химия (краун-соединения) и создание молекул, способных к самосборке и самоорганизации. Особенности строения и важнейшие области применения ротаксанов и катенанов (как пример образования молекулярных комплексов)»
Список литературы

Супермолекулярная химия (краун-соединения) и создание молекул, способных к самосборке и самоорганизации. Особенности строения и важнейшие области применения ротаксанов и катенанов (как пример образования молекулярных комплексов).

Самые последние достижения в супрамолекулярной химии связаны с процессом молекулярного распознавания и образования новых структур за счет так называемых «самопроцессов». Это направление считается на данный момент наиболее перспективным в области супрамолекулярной химии.
Понятия «самосборка» и «самоорганизация» ввел в супрамолекулярную химию Ж.М. Лен после изучения спонтанного образования неорганических комплексов, протекающего как процесс самосборки. По сути, эти понятия пришли в супрамолекулярную химию из биохимии, где они еще раньше заняли важное место, поскольку только за счет «самопроцессов» может осуществляться биосинтез. Наиболее яркое проявление самосборки в живой природе – самосборка молекул нуклеиновых кислот, матричный синтез белков; на определяющую роль самосборки указывает строго определенная пространственная структура ферментов и рецепторов.
В супрамолекулярной химии самоорганизация означает спонтанную генерацию при заданных условиях хорошо определенной супрамолекулярной структуры из отдельных составных компонентов. Согласно Лену, самосборка и самоорганизация описывают два различных, но частично перекрывающихся класса явлений, причем самосборка – это более широкий термин, чем самоорганизация. Самоорганизация включает взаимодействие и интеграцию, обусловливающие коллективное поведение.
Образование молекулярных комплексов – доминирующий процесс в биологических системах. Важнейшие биохимические процессы включают в себя избирательное комплексообразование. Молекула «хозяина» может разместить в своей внутренней полости единственную молекулу «гостя».
Обе молекулы должны соответствовать друг другу как по электронной, так и пространственной структурам (принцип ключ-замок).
Молекулы соединений, построенных без химической связи, встречаются в природе: ротаксановые и катенановые формы ДНК.
К настоящему времени синтезированы очень интересные макроциклические структуры — катенаны, ротаксаны, узлы и др. Ротаксаны – это молекулы, построенные из двух частей: циклической и линейной так, что объемные группы на концах линейной молекулы препятствуют разобщению системы (колесо – ось). Катенаны – молекулы, в которых циклические макромолекулы продеты одна в другую подобно звеньям цепи. В этих молекулах между двумя и более фрагментами может вообще не быть химической связи: они могут быть связаны чисто механически, сцеплены подобно звеньям в цепи (катенаны). Такие сложные макроциклические наносистемы и их комплексы уже похожи на природные структуры. Например, синтезированные в работе фталоцианин-тиакраунэфирные макроциклы и их комплексы с металлами используются в качестве моделей для исследования процессов фотосинтеза.
Ротаксаны привлекают внимание исследователей в последнее десятилетие главным образом тем обстоятельством, что изменение ими формы в ответ на внешние воздействия может послужить для создания молекулярных машин, предназначенных, например, для хранения и передачи информация.