Супрамолекулярна хімія: складні хімічні системи, типи взаємодії, об’єкти вивчення і загальні поняття

Історія

Існування міжмолекулярних сил було вперше постулировано Йоханнесом Дидериком ван-дер-Ваальсом в 1873 році. Проте нобелівський лауреат Герман Еміль Фішер розвинув філософські коріння супрамолекулярної хімії. У 1894 році Фішер припустив, що фермент-субстратне взаємодія приймає форму «замка і ключа», фундаментальних принципів молекулярного розпізнавання та хімії господаря-гостя. На початку 20-го століття нековалентные зв’язку були вивчені більш детально, причому воднева зв’язок була описана Латимером і Родебушем в 1920 році.

Використання цих принципів призвело до більш глибокого розуміння структури білка і інших біологічних процесів. Наприклад, важливий прорив, який дозволив з’ясування подвійної спіральної структури ДНК, стався, коли стало ясно, що існує дві окремі нитки нуклеотидів, з’єднаних через водневі зв’язки. Використання нековалентних відносин має важливе значення для реплікації, оскільки вони дозволяють відокремити нитки і використовувати їх в якості матриці для нової дволанцюжкової ДНК. Одночасно хіміки почали розпізнавати і вивчати синтетичні структури, засновані на нековалентних взаємодій, таких як міцели і микроэмульсии.

Зрештою, хіміки змогли взяти ці концепції і застосувати їх до синтетичних систем. Прорив стався в 1960-х роках – синтез краун (ефірів за Чарльз Педерсен). Після цієї роботи інші дослідники, такі як Дональд Дж. Крам, Жан-Марі Лен і Фріц Фогтл, стали активними в синтезі формо-іоноселективних рецепторів, і протягом 80-х років дослідження в цій області набирали обертів. Учені працювали з такими поняттями, як механічне блокування молекулярної архітектури.

У 90-х роках супрамолекулярна хімія стала ще більш проблемною. Такі дослідники, як Джеймс Фрейзер Стоддарт, розробляли молекулярні механізми і дуже складні самоорганізуються структури, а Ітамар Уилнер вивчав і створював датчики і методи електронного та біологічної взаємодії. Протягом цього періоду фотохімічні мотиви інтегрувалися в надмолекулярні системи для підвищення функціональності, почалися дослідження синтетичної самореплицирующейся зв’язку і продовжилася робота над пристроями для обробки молекулярної інформації. Розвивається наука про нанотехнології також справила сильний вплив на цю тему, створивши такі будівельні блоки, як фулерени (супрамолекулярна хімія), наночастинки і дендримери. Вони беруть участь у синтетичних системах.