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机械互锁结构分子

机械互锁结构分子(英語:Mechanically interlocked molecular architectures,MIMAs)是超分子化学中一个重要的概念[1],在拓扑学领域颇有意义[2]。机械互锁结构分子由许多环状分子嵌套而成,这些环状分子之间的连接并非传统的共价键,而是机械键[3]。有别于一般的有机物,这类分子属于一种新型拓扑结构分子[1][3]。在纳米技术有机合成等领域,这种分子都有极大用武之地,它是制造分子机器的基础[2],例如其制造出的分子马达能够模仿生物体的一些功能[3]

定义

机械互锁结构分子指一类结构独特的超分子,其多个组分之间由机械键而非共价键相连[3][2]。只有某个组分内部的共价键断裂时,整个结构才会解离[2]

分类

准轮烷与轮烷

 
轮烷结构示意图

准轮烷不属于机械互锁结构分子,它指的是一类络合物,其中线状分子作为客体穿过主体,其间通过分子间作用力连接[1]。准轮烷是合成多种机械互锁结构分子的前体,故其稳定程度会影响此合成的产率[1]

轮烷的结构如左图所示,其中一个环状分子作为“轮”,一个线状分子作为“轴”,后者两个端基体积大于前者内径,从而两者无法脱离[1][2]

索烃

 
索烃结构示意图

分子结

 
分子结结构示意图

Borromean链环分子

 
Borromean链环分子英语Molecular Borromean rings结构示意图

合成

模版合成法是合成机械互锁结构分子最有效的方法之一[1][2]。其中金属配位键则是一种常用的模版作用[2]

1981年,Ogino最先合成出了含金属配位键的轮烷[2],其具体方法是将氯化二氯二乙二胺合钴(III)与穿过α-环糊精的二胺分子配位,最终产率为19%,在当时属于极高的产率。[4]

应用

机械互锁结构分子有外加能量(如化学能电能光能等)时可以在两种状态之间转换(分别代表二进制下的0与1),这一特性可用于制造分子机器[5]

参见

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 周其忠; 何春林; 翟春熙; 黄飞鹤. 机械互锁结构分子的模板合成. 化学通报. 2008, 71 (11): 809–815. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 叶杨; 林喆萍; 金雯露; 王淑萍; 吴静; 李世军. 金属配位与主客体识别协同组装构筑机械互锁结构. 化学进展. 2015, 27 (6): 763–774 [2017-03-02]. doi:10.7536/PC150228. [永久失效連結]
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 王小龙. 科学家合成三个分子组成的互锁分子. 科技日报. 2014-04-17 [2017-02-24]. 
  4. ^ Hiroshi Ogino. Relatively High-Yield Syntheses of Rotaxanes. Syntheses and Properties of Compounds Consisting of Cyclodextrins Threaded by α,ω-Diaminoalkanes Coordinated to Cobalt(III) Complexes. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103 (5): 1303–1304 [2017-03-03]. doi:10.1021/ja00395a091. 
  5. ^ Vincenzo Balzani; Marcos Gómez-López; J. Fraser Stoddart. Molecular Machines. Acc. Chem. Res. 1998, 31 (7): 405–414 [2017-03-03]. doi:10.1021/ar970340y. 

机械互锁结构分子, 此條目需要擴充, 2017年9月18日, 请協助改善这篇條目, 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到, 请在擴充條目後將此模板移除, 英語, mechanically, interlocked, molecular, architectures, mimas, 是超分子化学中一个重要的概念, 在拓扑学领域颇有意义, 由许多环状分子嵌套而成, 这些环状分子之间的连接并非传统的共价键, 而是机械键, 有别于一般的有机物, 这类分子属于一种新型拓扑结构分子, 在纳米技术, 有机合成等领域, 这. 此條目需要擴充 2017年9月18日 请協助改善这篇條目 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到 请在擴充條目後將此模板移除 机械互锁结构分子 英語 Mechanically interlocked molecular architectures MIMAs 是超分子化学中一个重要的概念 1 在拓扑学领域颇有意义 2 机械互锁结构分子由许多环状分子嵌套而成 这些环状分子之间的连接并非传统的共价键 而是机械键 3 有别于一般的有机物 这类分子属于一种新型拓扑结构分子 1 3 在纳米技术 有机合成等领域 这种分子都有极大用武之地 它是制造分子机器的基础 2 例如其制造出的分子马达能够模仿生物体的一些功能 3 目录 1 定义 2 分类 2 1 准轮烷与轮烷 2 2 索烃 2 3 分子结 2 4 Borromean链环分子 3 合成 4 应用 5 参见 6 参考文献定义 编辑机械互锁结构分子指一类结构独特的超分子 其多个组分之间由机械键而非共价键相连 3 2 只有某个组分内部的共价键断裂时 整个结构才会解离 2 分类 编辑准轮烷与轮烷 编辑 主条目 准轮烷和轮烷 轮烷结构示意图 准轮烷不属于机械互锁结构分子 它指的是一类络合物 其中线状分子作为客体穿过主体 其间通过分子间作用力连接 1 准轮烷是合成多种机械互锁结构分子的前体 故其稳定程度会影响此合成的产率 1 轮烷的结构如左图所示 其中一个环状分子作为 轮 一个线状分子作为 轴 后者两个端基体积大于前者内径 从而两者无法脱离 1 2 索烃 编辑 主条目 索烃 索烃结构示意图 分子结 编辑 主条目 分子结 分子结结构示意图 Borromean链环分子 编辑 主条目 Borromean链环分子 英语 Molecular Borromean rings Borromean链环分子 英语 Molecular Borromean rings 结构示意图合成 编辑模版合成法是合成机械互锁结构分子最有效的方法之一 1 2 其中金属配位键则是一种常用的模版作用 2 1981年 Ogino最先合成出了含金属配位键的轮烷 2 其具体方法是将氯化二氯二乙二胺合钴 III 与穿过a 环糊精的二胺分子配位 最终产率为19 在当时属于极高的产率 4 应用 编辑机械互锁结构分子有外加能量 如化学能 电能 光能等 时可以在两种状态之间转换 分别代表二进制下的0与1 这一特性可用于制造分子机器 5 参见 编辑参考文献 编辑 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 周其忠 何春林 翟春熙 黄飞鹤 机械互锁结构分子的模板合成 化学通报 2008 71 11 809 815 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 叶杨 林喆萍 金雯露 王淑萍 吴静 李世军 金属配位与主客体识别协同组装构筑机械互锁结构 化学进展 2015 27 6 763 774 2017 03 02 doi 10 7536 PC150228 永久失效連結 3 0 3 1 3 2 3 3 王小龙 科学家合成三个分子组成的互锁分子 科技日报 2014 04 17 2017 02 24 Hiroshi Ogino Relatively High Yield Syntheses of Rotaxanes Syntheses and Properties of Compounds Consisting of Cyclodextrins Threaded by a w Diaminoalkanes Coordinated to Cobalt III Complexes J Am Chem Soc 1981 103 5 1303 1304 2017 03 03 doi 10 1021 ja00395a091 Vincenzo Balzani Marcos Gomez Lopez J Fraser Stoddart Molecular Machines Acc Chem Res 1998 31 7 405 414 2017 03 03 doi 10 1021 ar970340y 取自 https zh wikipedia org w index php title 机械互锁结构分子 amp oldid 60351415, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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