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超分子化学

三硝基芴(trinitrofluorene,蓝色)夹在分子镊子(molecular tweezers,红色)中,两者经由芳香性重叠作用结合在一起[1]

超分子化学(英语:Supramolecular chemistry)是化学的一门分支,专注于分子之间的非共价键结作用[2][3]。相较于传统化学上所研究的共价键,超分子化学的研究对象是一些较弱且较具可恢复性的分子间作用,例如氢键、金属配位、π-π堆积、厌水性效应范德华力以及重叠作用等。

超分子化学提出的重要概念包括分子的自组装,分子折叠英语Folding (chemistry)分子识别英语Molecular recognition(molecular recognition),主-客体化学英语Host–guest chemistry(host-guest chemistry),机械互锁结构分子,和动态共价化学英语Dynamic covalent chemistry[4]。 非共价相互作用的研究对于理解依赖这些力的结构和功能的许多生物过程是至关重要的。 生物系统通常是超分子研究的灵感来源。

应用

材料技术

超分子化学已经发现了许多应用[5],特别是分子自组装过程已经应用于新材料的开发。 使用自下而上合成(bottom-up synthesis )可以容易地获得大结构,因为它们由需要较少步骤合成的小分子组成。 因此,纳米技术的大多数自下而上的方法都是基于超分子化学[6]。 许多智能材料[7]基于分子识别[8]

医学

基于超分子化学的设计已经在功能性生物材料和治疗剂的创造中产生了许多应用[9]。 超分子生物材料提供了许多具有可调节机械的,化学的和生物的特性的模块化和通用平台。 这些包括基于肽的超分子组装,主客体大环化合物,高亲和力氢键,和金属-配体相互作用的系统。

超分子方法已被广泛用于创造人工离子通道,用于将钠离子和钾离子输入和输出细胞[10]

通过了解药物结合位点的相互作用,超分子化学对于新药物疗法的开发也很重要。 由于超分子化学提供了封装和靶向释放机制,药物输送(Drug delivery)领域也取得了重大进展[11]。 此外,超分子系统被设计用于破坏对细胞功能很重要的蛋白质交互作用(protein-protein interactions)[12]

相关条目

参考文献

  1. ^ A. Petitjean, R. G. Khoury, N. Kyritsakas and J. M. Lehn. Dynamic Devices. Shape Switching and Substrate Binding in Ion-Controlled Nanomechanical Molecular Tweezers. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (21): 6637–6647. doi:10.1021/ja031915r.
  2. ^ Lehn JM. Supramolecular chemistry. Science. 1993, 260 (5115): 1762–3. PMID 8511582.
  3. ^ Supramolecular Chemistry, J.-M. Lehn, Wiley-VCH (1995) ISBN 978-3527293117
  4. ^ Gennady V. Oshovsky, Dr. Dr., David N. Reinhoudt, Prof. Dr. Ir., Willem Verboom, Dr. Supramolecular Chemistry in Water. Angewandte Chemie International Edition. 2007, 46 (14): 2366–2393. doi:10.1002/anie.200602815.
  5. ^ Schneider, H.-J. ( Ed.) (2012) Applications of Supramolecular Chemistry, CRC Press Taylor & Francis Boca Raton etc, [1]
  6. ^ Gale, P.A. and Steed, J.W. (eds.) (2012) Supramolecular Chemistry: From Molecules to Nanomaterials. Wiley. ISBN 978-0-470-74640-0
  7. ^ Smart Materials Book Series, Royal Soc. Chem. Cambridge UK . http://pubs.rsc.org/bookshop/collections/series?issn=2046-0066
  8. ^ Chemoresponsive Materials /Stimulation by Chemical and Biological Signals, Schneider, H.-J. ; Ed:, (2015) The Royal Society of Chemistry, Cambridge https://dx.doi.org/10.1039/9781782622420
  9. ^ Webber, Matthew J.; Appel, Eric A.; Meijer, E. W.; Langer, Robert. Supramolecular biomaterials. Nature Materials. 18 December 2015, 15 (1): 13–26. Bibcode:2016NatMa..15...13W. PMID 26681596. doi:10.1038/nmat4474.
  10. ^ Rodríguez-Vázquez, Nuria; Fuertes, Alberto; Amorín, Manuel; Granja, Juan R. Chapter 14. Bioinspired Artificial Sodium and Potassium Ion Channels. Astrid, Sigel; Helmut, Sigel; Roland K.O., Sigel (编). The Alkali Metal Ions: Their Role in Life. Metal Ions in Life Sciences 16. Springer. 2016: 485–556. doi:10.1007/978-4-319-21756-7_14 (不活跃 2019-03-15).
  11. ^ Smart Materials for Drug Delivery: Complete Set (2013) Royal Soc. Chem. Cambridge UK http://pubs.rsc.org/en/content/ebook/9781849735520
  12. ^ Bertrand, N.; Gauthier, M. A.; Bouvet, C. L.; Moreau, P.; Petitjean, A.; Leroux, J. C.; Leblond, J. New pharmaceutical applications for macromolecular binders. Journal of Controlled Release. 2011, 155 (2): 200–10. PMID 21571017. doi:10.1016/j.jconrel.2011.04.027.

外部链接

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