Anar al contingut

Química supramolecular

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

La química supramolecular és la branca de la química que estudia els sistemes químics composts per un número discret de molèculas. L'intensitat de les forces responsables de l'organisació espacial del sistema varia des de forces intermoleculars dèbils, càrrega electrostàtica o enllaces d'hidrogen fins a enllaços covalente forts, sempre que la força d'acoplament electrònic es mantinga menuda en relació en els paràmetros energètics del component.[1][2] Mentres que la química tradicional se centra en l'enllaç covalente, la química supramolecular examina les interaccions no covalente més dèbils i reversibles entre molècules.[3] Estes forces inclouen els enllaços d'hidrogen, la coordinació de metals, les forces hidrofòbiques, les forces de Van der Waals, les interaccions pi-pi i els efectes electrostàtics.[4][5]

La química supramolecular estudia el reconeiximent molecular i la formació de agregats supramoleculares lo que nos dona pas per a comprendre i establir conexions en el món biològic, els sistemes complexos i la nanotecnología. La química Supramolecular es definix com:

"La química supramolecular és la química dels enllaços intermoleculars, cobrint les estructures i funcions de les entitats formades per associació de dos o més espècies químiques" J-M- Lehn[6]

"La química supramolecular es definix com la química més allà de la molecular, una química d'interaccions intermoleculars dissenyades" F. Vögtle[7]

Els agregats supramoleculares que són objecte d'estudi per la química supramolecular són molt diversos, podent comprendre des de sistemes biològics a on intervenen un número elevat de molècules que s'organisen espontàneament formant estructures més grans,[8] com monocapas, bicapas, micelas,[9] complexos enzimàtics i lipoproteínas, fins a conjunts de poques molècules que sofrixen un fenomen d'autoensamblaje molecular,[10] com els catenanos, rotaxanos, poliedres moleculars i atres arquitectura afins.

Conceptes importants desenrollats per la química supramolecular inclouen l'autoensamblaje molecular, el plegament molecular, el reconeiximent molecular, la química amfitrió-hoste, les arquitectura moleculars mecánicamente entrellaçades i la química covalente dinàmica.[11] L'estudi de les interaccions no covalente és crucial per a comprendre molts processos biològics que depenen d'estes forces per a la seua estructura i funció. Els sistemes biològics solen inspirar l'investigació supramolecular.

Història

[editar | editar còdic]

El concepte de química supramolecular va ser definit per primera volta en 1987 pel Premi Nobel Jean-Marie Lehn, que la definix com “la química dels enllaços intermoleculars” pero abans es varen realisar diversos treballs que varen dur al desenroll de la química supramolecular a com la coneixem hui dia.


En 1810 Humphry Davy demostra que el clor és un element químic i li dona eixe nom pel seu color groc verdoso. En 1823 els estudis en clor continuen i Michael Faraday dissenya la fòrmula dels hidrats de clor. En 1891 els científics Villiers i Hebd desenrollen una investigació a on descobrixen les ciclodextrinas, les quals són considerades com a molècules amfitriones; estos conceptes varen donar pas a les contribucions més importants com la que realisa Alfred Werner en 1893 introduint el terme de química de coordinació, concepte bàsic per a entendre la química supramolecular.

En 1894 el premi Nobel Hermann Emil Fischer va desenrollar les raïls filosòfiques de la química supramolecular, va sugerir que les interacciones enzima-substrat s'assemblen a una interacció "pany-clau", principi fonamental del reconeiximent molecular i la química hospedador-hoste (de l'anglés host-guest). A principis de el XX els enllaços no covalente es varen entendre en més detall, com l'enllaç d'hidrogen, que varen descriure Latimer i Rodebush en 1920.

L'us d'estos principis va conduir a una major comprensió de l'estructura de les proteïnes i atres processos biològics. Per eixemple, l'important alvanç que va permetre la elucidación de l'estructura de doble hèliç del ADN es va produir quan es va vore que hi ha dos cadenes distintes de nucleòtits conectades a través d'enllaços d'hidrogen. L'us d'enllaços no covalente és essencial per a la replicació, ya que permeten que els bri se separen i s'utilisen per a nova plantilla de ADN de doble cadena. Al mateix temps, els químics varen escomençar a reconéixer i estudiar estructures sintètiques sobre la base d'interaccions no covalente, tals com micelas i microemulsiones.

En el temps, els químics varen ser capaços de prendre estos conceptes i aplicar-los als sistemes sintètics. L'alvanç es va produir en la década de 1960 en la síntesis dels éter corona per Charles J. Pedersen. A raïl d'este treball, atres investigadors com Donald James Cram, Jean-Marie Lehn i Fritz Vögtle varen continuar treballant en esta química a lo llarc de la década de 1980, lo que els va permetre guanyar el Premi Nobel de Química en 1987.

Bottom-Up

[editar | editar còdic]

Els sistemes supramoleculares funcionen particularment per l'apany dels seus components usant molècules com a blocs bàsics, de la mateixa manera es poden crear molècules independents en diferents espècies d'àtoms per a crear molècules complexes de les quals s'usaran per a crear un sistema en propietats sobre la base de les molècules.

Les úniques alternatives que s'han trobat per a crear sistemes complexos són per mijos bottom-up el qual oferix una gran diversitat de métodos dels quals se seguixen investigant per a crear nanoestructuras de les quals no es podrien comprendre si usem mijos top-bottom per la dificultat de la manipulació a eixa escala.

Les fonts de les quals podem assegurar-nos de que l'aproximació bottom-up up és confiable es troben principalment en sistemes biològiques o que s'originen en la naturalea. Estos sistemes no utilisen interaccions covalente per lo que els seus costs d'entropía de formació són pràcticament nuls en ser la majoria de les interaccions reversibles, la forma de crear nanoestructuras sintètiques imitant sistemes biològics per a que puguen reconéixer components de molècules és els objectius que es volen alcançar en l'aproximació bottom-up.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Lehn, J.. “Supramolecular Chemistry”. Science 260 (5115): 1762–23. doi:10.1126/science.8511582. PMID 8511582. Bibcode: 1993Sci...260.1762L.
  2. ↑ Lehn, J.. Supramolecular Chemistry, Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-29311-7.
  3. ↑ Schneider, H.. “Binding Mechanisms in Supramolecular Complexes”. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 48 (22): 3924–77. doi:10.1002/anie.200802947. PMID 19415701.
  4. ↑ “Experimental Binding Energies in Supramolecular Complexes” (2016). Chem. Rev. 116 (9): 5216–5300. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00583. PMID 27136957.
  5. ↑ Supramolecular Chemistry, 2nd edició, Wiley. doi:10.1002/9780470740880. ISBN 978-0-470-51234-0.
  6. ↑ doi:10.1073/pnas.072065599.Consultat el 10 de novembre de 2015.
  7. ↑ Vögtle, Fritz (15 de juny de 2000). Dendrimers II: Architecture, Nanostructure and Supramolecular Chemistry (en en), Springer Science & Business Mija. ISBN 9783540670971.
  8. ↑ Arquitectura supramoleculares generades per nous derivats de ciclodextrinas i àcit biliars. Antelo Queijo, Álvaro Editor Universitat de Santiago de Compostela. Pág. 7
  9. ↑ Estudi estructural i dinàmic de sistemes organisats per mig de sondes fluorescents. Reija Otero, Belén. Universitat de Santiago de Compostela. Pág. 46
  10. ↑ Estudis sobre el comportament de complexos metàlics en bases de Schiff compartimentales en l'obtenció de composts polinucleares. Ocampo Prat, Noelia. Universitat de Santiago de Compostela. Pág. 4
  11. ↑ “Supramolecular Chemistry in Water” (2007). Angewandte Chemie International Edition 46 (14): 2366–93. doi:10.1002/anie.200602815. PMID 17370285.
  12. ↑ “Self-Assembly of a Circular Double Helicate” (1996). Angewandte Chemie International Edition in English 35 (16): 1838–1840. doi:10.1002/anie.199618381.
  13. ↑ “A Cucurbituril-Based Gyroscane: A New Supramolecular Form” (2002). Angewandte Chemie International Edition 41 (2): 275–7. doi:10.1002/1521-3773(20020118)41:2<275::AID-ANIE275>3.0.CO;2-M. PMID 12491407.
  14. ↑ “High Yielding Template-Directed Syntheses of [2]Rotaxanes” (1998). European Journal of Organic Chemistry 1998 (11): 2565–2571. doi:10.1002/(SICI)1099-0690(199811)1998:11<2565::AID-EJOC2565>3.0.CO;2-8.
  15. ↑ “Assembly and Crystal Structure of a Photoactive Array of Five Porphyrins” (1995). Angewandte Chemie International Edition in English 34 (10): 1096–1099. doi:10.1002/anie.199510961.
  16. ↑ “Structures of the p-xylylenediammonium chloride and calcium hydrogensulfate adducts of the cavitand 'cucurbituril', C36H36N24O12” (1984). Acta Crystallographica Section B 40 (4): 382–387. doi:10.1107/S0108768184002354. Bibcode: 1984AcCrB..40..382F.
  17. ↑ “Helicity-Encoded Molecular Strands: Efficient Access by the Hydrazone Route and Structural Features” (2003). Helvetica Chimica Acta 86 (5): 1598–1624. doi:10.1002/hlca.200390137.
  18. ↑ “Fluorescent Guest Molecules Report Ordered Inner Phase of Host Capsules in Solution” (2005). Science 309 (5743): 2037–9. doi:10.1126/science.1116579. PMID 16179474. Bibcode: 2005Sci...309.2037D.
  19. ↑ “A modular approach to constructing multi-site receptors for isophthalic acid” (1998). Chemical Communications (12): 1313–4. doi:10.1039/a707262g.
  20. ↑ “Different modes of vancomycin and D-alanyl-D-alanine peptidase binding to cell wall peptide and a possible role for the vancomycin resistance protein” . Antimicrobial Agents and Chemotherapy 34 (7): 1342–1347. doi:10.1128/AAC.34.7.1342. PMID 2386365.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Química_supramolecular&oldid=741379»