Szupramolekuláris komplex

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
E példában két pirénvajsav van egy hidrogénkötésekkel összetartott, 6 C-hexilpirogallol[4]arénből álló hexamer nanokapszulában. A pirénvajsavak oldalláncai nincsenek a képen.[1]
Gyűrűs Fe5L5Cl9+ helikát, ahol L trisz-bipiridin ligandum, középen a szürke atom Cl, a kisebb szürke atomok Fe-atomok.[2]

A szupramolekuláris komplex nem kovalens kötésekkel összetartott molekulákból álló komplex. Állhat két molekulából (például egy dezoxiribonukleinsav-kettőshélix vagy egy inklúziós vegyület) vagy egy kvaterner komplexben lévő meghatározott számú sztöchiometriailag egymással kölcsönható molekulában, azonban gyakrabban használják meghatározatlan számú molekulából álló nagyobb, gömbölyű, szálas vagy lapos anyagokat alkotó komplexekre. Szupramolekuláris komplexek a kolloidok, a folyadékkristályok, a biomolekuláris kondenzátumok, a micellák és a biomembránok,[3] ezeket a szupramolekuláris kémia tanulmányozza. A szupramolekuláris komplexek mérete nanométerestől a mikrométeresig terjedhet. Így nanoobjektumok hozhatók létre alulról felfelé kevesebb lépésben, mint egy hasonló méretű molekulából.

A szupramolekuláris komplexek kialakulása a molekuláris önösszeállás. Egyesek az önösszeállást az aggregátum molekulákból való keletkezésére használják, az önszerveződést a magasabb rendű szerkezetek keletkezésére használják. Ez hasznos a folyadékkristályok és a blokk-kopolimerek tárgyalásakor.

Templátreakciók[szerkesztés]

A 18-korona-6 előállítható kálium templátkationnal
a: fémorganikus keretek, b: szupramolekuláris koordinációs komplexek

A fémionok (általában átmenetifém-ionok) oldatban ligandumokhoz kapcsolódnak. Sokszor e koordinációs gömb a ligandumok közti vagy azokat és más külső reagenseket érintő reakciókat érintő geometriákat határoz meg.

Ismert fémiontemplát-képzést alkotott Charles Pedersen különböző koronaéterek szintézisében. Például a 18-korona-6 erősen koordinál a káliumhoz, így Williamson-szintézissel előállítható kálium templáttal.

A fémionokat gyakran használják nagy szupramolekuláris szerkezetekhez. Példák erre a fémorganikus keretek (MOF).[4] Ezek végtelen szerkezetek, ahol a fémek a szerves ligandumokat összekapcsoló csomópontok. Az SCC-k diszkrét rendszerek, ahol a fémek és a ligandumok egymással összeállnak véges szupramolekuláris komplexet alkotva,[5] általában a komplex mérete és szerkezete meghatározható a fém-ligandum kötések szögével.

Hidrogénkötések segítette szupramolekuláris komplex[szerkesztés]

Hidrogénkötések (a) DNS-duplexben és (b) fehérje-β-redőben
(a) Szupramolekuláris komplexek hidrogénkötés-mintái. (b) Cianursav-melamin kristályok hidrogénkötés-hálózata.

A hidrogénkötések segítette szupramolekuláris komplexekben kis szerves molekulák egyesülnek nagy szupramolekuláris szerkezetek létrehozásában. Ezek iránya, reverzibilitása és a hidrogénkötés ereje miatt vonzó, hasznos módszer a szupramolekuláris komplexekben. Az olyan funkcionális csoportok, mint például a karboxilcsoport, a karbamidcsoport, az amino- és amidocsoport gyakori nagyobb szerkezetek hidrogénkötés-alapú létrehozásában.

A hidrogénkötés fontos nagy biomolekulák másodlagos és harmadlagos szerkezetében. A DNS-kettőshélix nukleobázisok közti hidrogénkötéssel jön létre: az adenin és a timin 2, a guanin és a citozin 3 hidrogénkötést alkot. További hidrogénkötések segítette természetes szupramolekuláris komplexek még a fehérjék másodlagos szerkezetei: az α-hélix és a β-redő is az amid hidrogénje és a karbonilcsoport oxigénje közti hidrogénkötéssel jön létre.

A szupramolekuláris kémiában a hidrogénkötések gyakoriak a kristálytervezésben, a molekulafelismerésben és katalízisben.[6][7] A hidrogénkötések a leggyakrabban használt szintonok az alulról történő építkezésben a kristályokon belüli molekuláris interakciókban.[8] Cianursav és melamin 1:1 arányú keveréke sűrű hidrogénkötés-hálózatú kristályt alkot. Ez más kristályszerkezetek előállítására is használatos.[9]

Használata[szerkesztés]

A szupramolekuláris komplexeknek nincs meghatározott alkalmazásuk, de számos összetett reakcióban jelen vannak. Amfifil peptidek nanoszálas szupramolekuláris komplexei segítik a neuronnövekedést.[10] Ennek előnye, hogy a nanoszálak egyes peptidekké bomlanak, melyeket a szervezet lebonthat. A dendritikus dipeptidek önösszeállásával üreges hengerek hozhatók létre. Ezek belső helikális rendezettségűek, és oszlopos folyadékkristályráccsá állnak össze. Vezikulummembránokban a porózus hengerek segítik a protontranszportot a membránon át.[11] A dendronok összeállásával nanohuzalok készülhetnek.[12] Az elektrondonor-akceptor komplexek a hengeres szupramolekuláris komplexek központjai, melyek kétdimenziós oszlopos folyadékkristályráccsá szerveződnek. Minden hengeres szupramolekuláris komplex önálló szálként működik, nagy töltéshordozók mozgását lehetővé téve elektronhiányok és az elektronok esetén is.

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. ↑ (2005) „Fluorescent Guest Molecules Report Ordered Inner Phase of Host Capsules in Solution”. Science 309 (5743), 2037–9. o. DOI:10.1126/science.1116579. PMID 16179474.  
  2. ↑ Hasenknopf, Bernold (1996). „Self-Assembly of a Circular Double Helicate”. Angewandte Chemie International Edition in English 35 (16), 1838. o. DOI:10.1002/anie.199618381.  
  3. ↑ Ariga, Katsuhiko (2008). „Challenges and breakthroughs in recent research on self-assembly”. Science and Technology of Advanced Materials 9 (1), 014109. o. DOI:10.1088/1468-6996/9/1/014109. PMID 27877935.  
  4. ↑ Cook, T. R.; Zheng, Y.; Stang, P. J. (2013). „Metal-organic frameworks and self-assembled supramolecular coordination complexes: Comparing and contrasting the design, synthesis, and functionality of metal-organic materials”. Chem. Rev. 113 (1), 734–777. o. DOI:10.1021/cr3002824. PMID 23121121.  
  5. ↑ Paul, R. L.; Bell, Z. R.; Jeffery, J. C.; McCleverty, J. A.; Ward, M. D. (2002). „Anion-templated self-assembly of tetrahedral cage complexes of cobalt(II) with bridging ligands containing two bidentate pyrazolyl-pyridine binding sites”. Proc. Natl. Acad. Sci. 99 (8), 4883–8. o. DOI:10.1073/pnas.052575199. PMID 11929962.  
  6. ↑ Lehn, J. M. (1985). „Supramolecular chemistry: Receptors, catalysts, and carriers”. Science 227 (4689), 849–856. o. DOI:10.1126/science.227.4689.849. PMID 17821215.  
  7. ↑ Meeuwissen, J.; Reek, J. N. H. (2010). „Supramolecular catalysis beyond enzyme mimics”. Nat. Chem. 2 (8), 615–21. o. DOI:10.1038/nchem.744. PMID 20651721.  
  8. ↑ Desiraju, G. R. (2013). „Crystal engineering: From molecule to crystal”. J. Am. Chem. Soc. 135 (27), 9952–67. o. DOI:10.1021/ja403264c. PMID 23750552.  
  9. ↑ Seto, C. T.; Whitesides, G. M. (1993). „Molecular self-assembly through hydrogen bonding: Supramolecular aggregates based on the cyanuric acid-melamine lattice”. J. Am. Chem. Soc. 115 (3), 905–916. o. DOI:10.1021/ja00056a014.  
  10. ↑ Silva, G. A. (2004). „Selective Differentiation of Neural Progenitor Cells by High-Epitope Density Nanofibers”. Science 303 (5662), 1352–5. o. DOI:10.1126/science.1093783. PMID 14739465.  
  11. ↑ Percec, Virgil (2004). „Self-assembly of amphiphilic dendritic dipeptides into helical pores”. Nature 430 (7001), 764–8. o. DOI:10.1038/nature02770. PMID 15306805.  
  12. ↑ Percec, V. (2002). „Self-organization of supramolecular helical dendrimers into complex electronic materials”. Nature 417 (6905), 384–7. o. DOI:10.1038/nature01072. PMID 12352988.  

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Supramolecular complex című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk[szerkesztés]

Commons:Category:Supramolecular chemistry
A Wikimédia Commons tartalmaz Szupramolekuláris komplex témájú médiaállományokat.
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Szupramolekuláris_komplex&oldid=26746647”