Существуютли молекулы без химических связей?

      Комментарии к записи Существуютли молекулы без химических связей? отключены

Существуютли молекулы без химических связей?

    Краун-эфир

Супрамолекулярная химия

Возможно заявить, что такие молекулы, где одна часть удерживается в второй чисто механически, случайно синтезировал во второй половине 60-ых годов XX века сотрудник компании DuPont Чарльз Педерсен. Он взял ставшие известными краун-эфиры, каковые как корона «надеваются» на громадный ион щелочного металла и образуют устойчивые комплексы. Но, само собой разумеется, не обращая внимания на Нобелевскую премию по химии 1987 года, которую взял Педерсен, назвать совсем механической такую сообщение запрещено — сотрудничество в комплексе происходит между атомами кислорода либо азота и щелочными металлами.

Чуть более твёрдыми эти комплексы сделал второй лауреат того же года — Жан-Мари Лен, создавший криптанды. Его вещества были уже не короной, а целой чашкой — ровно на один либо два иона. Однако сотрудничество между хозяином и гостем в комплексе было все еще не только механическим.

Но как раз Лен дал наименование науке, которая занимается подобными веществами, супрамолекулярная химия — «химия, вышедшая за пределы молекулы».

Сделать то, о чем мы говорим, смог третий лауреат 1987 года, Дональд Джеймс Крам, что, развивая идею комплексов «гость-хозяин», создал новый тип молекул — карцеранды. Эта органическая молекула является клеткой «», «карцер», в которого заключена вторая молекула, будь то громадный атом инертного газа либо, скажем, маленькая молекула органического вещества.

Но хочется чего-то большего: в карцеранде части молекулы неравноправны, одна «запрятана» в второй. Возможно представить себе еще более восхитительные варианты. Существует целых четыре типа молекул с настоящей механической связью, и все они были синтезированы в лабораториях.

Для них кроме того была придумана неспециализированная сокращение MIMA. В переводе на русский — «механически закрытые молекулярные архитектуры» (mechanically interlocked molecular architectures).

Вот эти четыре типа: катенаны, ротаксаны, молекулярные кольца и молекулярные узлы Борромео. Все эти молекулы отличает то, что их части удерживает совместно только механическое сотрудничество — физическое соприкосновение частей не дает им распасться либо поменять взаимоположение. Давайте посмотрим, что это за молекулы.

Катенаны

Вправду, катенаны — это два либо более замкнутых цикла, продетых приятель в приятеля.

Первые синтезы катенанов представляли собой реакции циклизации долгих цепочек в присутствии вторых кольцевых молекул. Сохраняли надежду только на случай: внезапно какая-то часть молекул на протяжении замыкания циклов окажется продетой в уже существующий цикл. Но выходы таких реакций постоянно оказываются микроскопическими.

    Первыми из данной прекрасной четверки были синтезированы катенаны. Латинское слово «catena» свидетельствует «цепь». Краун-эфир Криптанд и карцеранд

Исходя из этого Готфридом Шиллом, первопроходцем данной темы, был создан направленный способ синтеза, в то время, когда вначале будущие кольца соединены перемычками, а по окончании того как два либо три звена цепочки колец собраны, перемычки разрушались. Первый [2]-катенан (два продетых приятель в приятеля кольца) оказалось «выстроить» еще до синтеза первых краун-эфиров, в первой половине 60-ых годов двадцатого века. Во второй половине 60-ых годов двадцатого века показался и [3]-катенан.

Снова же трудами Шилла.

За последующие годы прогресс в синтезе катенанов был огромным. К примеру, господин Джеймс Фрезер Стоддарт (взявший рыцарское звание за собственные удачи в органическом синтезе) в первой половине 90-ых годов двадцатого века сумел соединить, подобно известной эмблеме, пять колец. Очевидно, данный [5]-катенан назвали «олимпиаданом».

А рекордное количество звеньев в таких цепочках до тех пор пока что равняется семи.

Помимо этого, показались новые типы катенанов: претцеланы, в которых кольца продеты приятель в приятеля, но еще и соединены молекулярным мостиком. Кроме этого синтезированы «катенаны в форме наручников» (в полной мере официальное наименование — handcuff-shaped catenanes). Из-за чего они так названы, можно понять, взглянуть на их топологию.

Кстати, существуют катенаны и в природе — молекулярным биологам в далеком прошлом известны катенановые ДНК.

Ротаксаны

Такие молекулы являются долгую молекулярную цепочку, продетую через цикл. Но соскользнуть с оси циклу мешают массивные группы атомов на финишах цепи. Пионером тут также был Готфрид Шилл — первый направленный синтез ротаксана он совершил еще во второй половине 60-ых годов XX века.

    Это наименование образовано из двух слов: rotor — «вращение» и axis — «ось».

на данный момент как раз ротаксаны стали объектом биологов и пристального внимания, и нанотехнологов. Современные ученые разглядывают такие структуры как элементы молекулярных автомобилей — уже выстроены ротаксановые молекулярные тумблеры, «молекулярные мускулы», каковые разрешают осуществлять механическое перемещение частей молекул и на их базе строить самые мелкие нанороботы.

Помимо этого, молекулярные биологи уже нашли аналоги ротаксанов в природе — на ротаксановом принципе выстроено воздействие так называемых лассо-пептидов, каковые обхватывают собственную цель, стягивая цикл. Среди таких пептидов найдены и новые антибиотики.

Молекулярные кольца Борромео

Простые кольца Борромео видели все, не смотря на то, что и не знали, что они так именуются. Это легко три кольца, попарно продетые приятель в приятеля. Термин происходит от заглавия браслета, принадлежавшего итальянскому аристократическому семейству Борромео.

Недавно химики обучились синтезировать и такие молекулы. Вот, взглянуть на структуру. В 2004 году Джеймс Фрезер Стоддарт сумел методом прекрасной сборки из 18 компонентов взять эту сложную молекулу.

Годом позднее известная медиакомпания Thomson Рейтерс кроме того предрекала Стоддарту Нобелевскую премию по химии по совокупности умопомрачительных синтезов, но пока что это предсказание не сбылось.

Молекулярные узлы

Тут все легко: молекула представляет собой неразрывную замкнутую структуру, к тому же завязанную в узел. Химики именуют такие молекулы кнотанами — от британского слова knot — «узел».

Органики обучились синтезировать и такое, а также пара узлов в один момент. Первый узел в форме трилистника был синтезирован французским химиком Жаном-Полем Саважем во второй половине 80-ых годов XX века.

Существуют и биологические «узлы». Среди них — достаточно серьёзный человеческий гликопротеин лактоферрин, что видится в молоке, других выделениях и слезах человека.

Статья «Молекулы без химических связей» размещена в издании «Популярная механика» (№152, июнь 2015).

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ПРИВИДЕНИЯ?


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: