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超分子化學

一月 28, 2023

超分子化學（英語：Supramolecular chemistry）是化學的一門分支，專注於分子之間的非共價鍵結作用[2][3]。相較於傳統化學上所研究的共價鍵，超分子化學的研究對象是一些較弱且較具可恢復性的分子間作用，例如氫鍵、金屬配位、π-π堆積、厭水性效應、范德华力以及重疊作用等。

三硝基芴（trinitrofluorene，藍色）夾在分子鑷子（molecular tweezers，紅色）中，兩者經由芳香性重疊作用結合在一起[1]。

超分子化學提出的重要概念包括分子的自組裝，分子摺疊（英语：Folding (chemistry)），分子識別（英语：Molecular recognition）（molecular recognition），主-客體化學（英语：Host–guest chemistry）（host-guest chemistry），机械互锁结构分子，和動態共價化學（英语：Dynamic covalent chemistry）[4]。 非共價相互作用的研究對於理解依賴這些力的結構和功能的許多生物過程是至關重要的。 生物系統通常是超分子研究的靈感來源。

應用

材料技術

超分子化學已經發現了許多應用[5]，特別是分子自組裝過程已經應用於新材料的開發。 使用自下而上合成(bottom-up synthesis )可以容易地獲得大結構，因為它們由需要較少步驟合成的小分子組成。 因此，納米技術的大多數自下而上的方法都是基於超分子化學[6]。 許多智能材料[7]基於分子識別[8]。

醫學

基於超分子化學的設計已經在功能性生物材料和治療劑的創造中產生了許多應用[9]。 超分子生物材料提供了許多具有可調節機械的，化學的和生物的特性的模塊化和通用平台。 這些包括基於肽的超分子組裝，主客體大環化合物，高親和力氫鍵，和金屬-配體相互作用的系統。

超分子方法已被廣泛用於創造人工離子通道，用於將鈉離子和鉀離子輸入和輸出細胞[10]。

通過了解藥物結合位點的相互作用，超分子化學對於新藥物療法的開發也很重要。 由於超分子化學提供了封裝和靶向釋放機制，藥物輸送(Drug delivery)領域也取得了重大進展[11]。 此外，超分子系統被設計用於破壞對細胞功能很重要的蛋白質交互作用(protein-protein interactions)[12]。

相關條目

參考文獻

  1. ^ A. Petitjean, R. G. Khoury, N. Kyritsakas and J. M. Lehn. Dynamic Devices. Shape Switching and Substrate Binding in Ion-Controlled Nanomechanical Molecular Tweezers. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (21): 6637–6647. doi:10.1021/ja031915r. 
  2. ^ Lehn JM. Supramolecular chemistry. Science. 1993, 260 (5115): 1762–3. PMID 8511582. 
  3. ^ Supramolecular Chemistry, J.-M. Lehn, Wiley-VCH (1995) ISBN 978-3527293117
  4. ^ Gennady V. Oshovsky, Dr. Dr., David N. Reinhoudt, Prof. Dr. Ir., Willem Verboom, Dr. Supramolecular Chemistry in Water. Angewandte Chemie International Edition. 2007, 46 (14): 2366–2393. doi:10.1002/anie.200602815. 
  5. ^ Schneider, H.-J. ( Ed.) (2012) Applications of Supramolecular Chemistry, CRC Press Taylor & Francis Boca Raton etc, [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  6. ^ Gale, P.A. and Steed, J.W. (eds.) (2012) Supramolecular Chemistry: From Molecules to Nanomaterials. Wiley. ISBN 978-0-470-74640-0
  7. ^ Smart Materials Book Series, Royal Soc. Chem. Cambridge UK . http://pubs.rsc.org/bookshop/collections/series?issn=2046-0066 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  8. ^ Chemoresponsive Materials /Stimulation by Chemical and Biological Signals, Schneider, H.-J. ; Ed:, (2015) The Royal Society of Chemistry, Cambridge https://dx.doi.org/10.1039/9781782622420
  9. ^ Webber, Matthew J.; Appel, Eric A.; Meijer, E. W.; Langer, Robert. Supramolecular biomaterials. Nature Materials. 18 December 2015, 15 (1): 13–26. Bibcode:2016NatMa..15...13W. PMID 26681596. doi:10.1038/nmat4474. 
  10. ^ Rodríguez-Vázquez, Nuria; Fuertes, Alberto; Amorín, Manuel; Granja, Juan R. Chapter 14. Bioinspired Artificial Sodium and Potassium Ion Channels. Astrid, Sigel; Helmut, Sigel; Roland K.O., Sigel (编). The Alkali Metal Ions: Their Role in Life. Metal Ions in Life Sciences 16. Springer. 2016: 485–556. doi:10.1007/978-4-319-21756-7_14 (不活跃 2019-03-15). 
  11. ^ Smart Materials for Drug Delivery: Complete Set (2013) Royal Soc. Chem. Cambridge UK http://pubs.rsc.org/en/content/ebook/9781849735520 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  12. ^ Bertrand, N.; Gauthier, M. A.; Bouvet, C. L.; Moreau, P.; Petitjean, A.; Leroux, J. C.; Leblond, J. New pharmaceutical applications for macromolecular binders. Journal of Controlled Release. 2011, 155 (2): 200–10. PMID 21571017. doi:10.1016/j.jconrel.2011.04.027. 

外部連結

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