WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Супрамолекулярна хімія - Реферат

Супрамолекулярна хімія - Реферат

міцні комплекси з іонами лужних металів. Педерсенові здалося, що це схоже на корону, яка вінчає голову короля (поліестер ніби лежить на катіоні у вигляді корони). Тому він запропонував назвати їх краун-естерами (від англ. crown - корона). Загалом Педерсен одержав більше 60 поліестерів із числом атомів Оксигену від 4 до 20 і з розміром циклу від 12- до 60-членного. Комплекси металів із краун-естерами стали першими добре вивченими об'єктами супрамолекулярної хімії.
Але найцікавішим виявився не синтез краун-естерів, а їхня здатність вибірково зв'язувати іони металів. Відповідно до принципу геометричної відповідновті, те, який саме іон зв'язується цим краун-естером, має залежати від розмірів і форм "гостя" (іона) і порожнини "хазяїна" (макроциклу). Тепер учені знають, що залежність ця набагато складніша: на неї впливають не тільки геометричні, але й інші фактори, зокрема розчинник. Крім того, якщо порожнина для катіона занадто мала, то можуть утворюватися комплекси на зразок бутерброда, у яких катіон зв'язаний із двома молекулами краун-естеру. Якщо ж "хазяїн", навпаки, занадто великий, усередину нього можуть "проскочити" відразу два катіони.
Відкриття краун-естерів стимулювало синтез і вивчення цілого класу аналогічних сполук. Зокрема, учені подумали, що якщо "хазяїн" буде не плаский, як тарілка, а об'ємний, як чашка, то "гості" утримуватимуться в ньому набагато міцніше. Гмали рацію. Так поступовопочала формуватися "контейнерна хімія". Справу Педерсона успішно продовжили Ж.-М. Лен і Дональд Крам. Лен почав свої дослідження в 1968 році з отримання тривимірних аміноестерів, які він назвав крип-тандами. Внутрішня порожнина в них захищена з трьох боків атомами Оксигену, причому групи СН2-СН2 з'єднують Оксиген між собою і з містковими Нітрогена-ми. Іони, що потрапляють усередину, утримуються і стінками, і електростатичним притяганням електронних пар атомів Оксигену й Нітрогену. Не дивно, що міцність таких комплексів на п'ять-шість порядків вища, ніж у комплексів краун-естерів.
Із середини 80-х років увага дослідників почала чимраз більше переключатися на азоаналоги краун-естерів і криптандів. І це не випадково. Азогрупа -N= має твердішу, ніж естерний Оксиген, конфігурацію, із чітко орієнтованою усередину циклу неподіленою парою електронів, тому азомакроцикли краще організовані для прийому гостьових іонів. Більше того, Д. Крам звернув увагу на особливість краун-естерів і криптандів: і ті, й інші недостатньо добре організовані для прийому гостьових іонів - вони ніби зморщені, нерозправлені. Тому після того як катіони опиняться усередині порожнини, потрібні певні енергетичні витрати, щоб зробити форму новоутвореної сполуки такою, щоб вона краще виконувала свою іонз'єднувальну функцію. Звичайно, це знижує стійкість комплексу. Д. Крам вирішив синтезувати так звані "молекули-контейнери" із заздалегідь організованою структурою. У результаті складних багатостадійних синтезів на початку 1980-х років були отримані сферанди й кавітанди - своєрідні молекулярні чаші, стінки яких складаються з ароматичних молекул, а в поглибленнях, куди потрапляє частинка-гість, знаходяться атоми Оксигену.
Стратегія Д. Крама цілком себе виправдала. З'ясувалося, що отримані сполуки утворюють ще більш стійкі комплекси з катіонами лужних металів, ніж краун-естери й криптанди. Чаша кавітанда здатна прийняти й міцно утримувати не тільки іони металів, але й невеликі нейтральні молекули: СН2С12, CH3CN, S02. Звичайно, ці сполуки складніші, відповідно, процес молекулярного розпізнавання повинен відбуватися в них на набагато вищому рівні.
Найважливішим напрямком супрамолекулярної хімії став синтез сполук, здатних утворювати комплекси типу "гість - хазяїн" з органічними молекулами. З їхньою допомогою можна розділяти й очищати органічні речовини, змушувати їх вступати в невластиві їм реакції, створювати лікарські препарати нового покоління й вирішувати безліч інших теоретичних і практичних завдань. Зараз хіміки намагаються синтезувати "хазяїнів" для таких медикаментів, як сульфаніламіди, катехоламіни, а також для амінокислот, пептидів, пуринових і піримідинових основ. У таких комплексах молекули "хазяїна" і "гостя" зв'язані водневими зв'язками або електростатичним притяганням.
Дуже цікаві об'єкти супрамолекулярної хімії - циклодекстрини (циклічні олігосахариди). їхні молекули мають форму усіченого конуса, порожнистого усередині, завдяки чому вони утворюють комплекси включення з багатьма сполуками. Природа взаємодій між циклодекстрином і "гостем" однозначно не встановлена. Вчені вважають, що це відносно слабкі Ван-дер-ваальсові й гідрофобні взаємодії, тому і відносять ці комплекси до об'єктів супрамолекулярної хімії. Циклодекстрини розчиняються у воді, тому з ними зручно працювати. їхні міцні комплекси з різними "гістьми" хіміки використовують як будівельні блоки для складніших конструкцій.
За останні десятиліття XX століття вчені синтезували й вивчили багато складних структур і різновидів молекулярного розпізнавання. У перспективі - управління синтезом нуклеїнових кислот і матричний синтез білків. Нещодавно хіміки створили молекулярні ансамблі, що переключаються, змінюючи свою просторову структуру в залежності від кислотно-основного стану середовища. Вважається, що в майбутньому за допомогою подібних матеріалів будуть створені напівпровідники нового покоління.
Ще одна перспективна галузь супрамолекулярної хімії - створення супрамолекулярних пристроїв, які мають здатність випромінювати або поглинати фотони й електрони.
Loading...

 
 

Цікаве