Ang konsepto ng quantum state ng isang particle sa isang system ay may bisa sa mga kaso kung saan ang interaksyon. sa pagitan ng mga particle ay maaaring mapalitan ng isang tiyak na epektibong field, at ang bawat particle ay maaaring mailalarawan ng isang indibidwal na hanay quantum number; na may mahigpit na pagsasaalang-alang sa sistema ng pakikipag-ugnayan. particle, mayroon lamang quantum states ng buong sistema sa kabuuan. Ang isang-particle approximation ay sumasailalim sa self-consistency na paraan. field (ang pamamaraan ng Hartree-Fock; tingnan ang mga molecular orbital na pamamaraan), malawakang ginagamit sa teorya ng atomic at pier. spectra, kabuuan teorya chem. mga koneksyon, kapag naglalarawan ng mga modelo ng shell ng atom at nucleus, atbp.
Ang prinsipyong Pauli sa loob ng balangkas ng isang-particle approximation ay ginagawang posible na patunayan ang periodic sistema ng chem. mga elemento ng D. I. Mendeleev, dahil ang pagkakaroon ng isang electron lamang sa isang estado ay nagpapaliwanag sa pagkakasunud-sunod ng pagpuno mga shell ng elektron at nauugnay sa sequence na ito ang periodicity ng St. sa mga elemento. Max. ang bilang ng mga electron sa shell na may pangunahing quantum number n ay tinutukoy, ayon sa prinsipyo ng Pauli, sa pamamagitan ng bilang ng decomp. set ng quantum number l, ml, at ms, ibig sabihin, katumbas ng 2(2l + 1) = 2n2. Mula dito, ang mga numero ng pagpuno ng mga shell ng elektron ay nakuha sa pataas na pagkakasunud-sunod ng numero ng shell: 2, 8, 18, 32 ... Para sa equi mga electron ng valence atom, ibig sabihin, mga electron na may parehong n at l, dahil sa prinsipyo ng Pauli, hindi lahat posibleng estado, ngunit ang mga naiiba lamang sa ml o ms. Sa partikular, para sa elektronikong pagsasaayos(pr)2 ang panuntunan ng vector na pagdaragdag ng mga sandali ng bilang ng paggalaw ay nagbibigay ng anim na termino: 1.3S, 1.3P 1.3D, kung saan tatlo lamang ang pinapayagan: 1S, 3P at 1D, dahil para sa natitirang tatlong termino ay nagtatakda ng quantum Ang mga numero para sa dalawang electron ay pareho. Ang accounting para sa prinsipyo ng Pauli ay kailangan din kapag pinahihintulutan ang paghahanap elektronikong estado mga molekula at mol. mga complex. Ang prinsipyong Pauli ay gumaganap ng pundasyon. papel sa quantum theory ng solids, theory mga reaksyong nuklear at p-tion sa pagitan ng elementarya na mga particle.
16 Ang kahulugan ng periodic law. Ang pana-panahong sistema ng mga elemento ay isa sa pinakamahalagang paglalahat sa kimika. Ito ay, kumbaga, isang buod ng kimika ng lahat ng mga elemento, isang graph kung saan maaari mong basahin ang mga katangian ng mga elemento at ang kanilang mga compound. Ginawang posible ng system na linawin ang posisyon, magnitude atomic mass, ang valence value ng ilang elemento. Batay sa talahanayan, posible na mahulaan ang pagkakaroon at mga katangian ng mga elemento na hindi pa natuklasan. Hinulaan at inilarawan ni Mendeleev ang mga katangian ng mga elementong hindi natuklasan noong panahong iyon, na tinawag niyang ekabor (scandium), ekaaluminum (gallium), ekasilicon (germanium). Binuo ni Mendeleev pana-panahong batas at iminungkahi ang graphical na representasyon nito, ngunit sa oras na iyon imposibleng matukoy ang katangian ng periodicity. Ang dahilan para sa periodicity ng mga pagbabago sa mga katangian at ang kanilang mga compound ay hindi ipinahayag.
Teorya ng istruktura ng atom
Ang atom ay isang electrically neutral na particle na binubuo ng positively charged nucleus at negatively charged electron.
Istruktura atomic nuclei
Ang nuclei ng mga atomo ay binubuo ng mga elementarya na particle ng dalawang uri: protons (p) at neutrons (n). Ang kabuuan ng mga proton at neutron sa nucleus ng isang atom ay tinatawag na numero ng nucleon: kung saan ang A ay ang numero ng nucleon, ang N ay ang bilang ng mga neutron, ang Z ay ang bilang ng mga proton.
Ang mga proton ay may positibong singil (1), ang mga neutron ay walang singil (0), ang mga electron ay may negatibong singil (-1). Ang mga masa ng isang proton at isang neutron ay humigit-kumulang pareho, sila ay kinuha katumbas ng 1. Ang masa ng isang elektron ay mas mababa kaysa sa masa ng isang proton, samakatuwid ito ay napapabayaan sa kimika, isinasaalang-alang na ang buong masa ng isang atom ay puro sa nucleus nito. Ang bilang ng mga positibong sisingilin na proton sa nucleus ay katumbas ng bilang ng mga negatibong sisingilin na mga electron, iyon ay, ang atom sa kabuuan ay neutral sa kuryente. Ang mga atom na may parehong nuclear charge ay bumubuo ng isang kemikal na elemento. Ang mga atom ng iba't ibang elemento ay tinatawag na nuclides.
17.
Ang isang kemikal na bono ay ang pakikipag-ugnayan ng dalawang atomo, na isinasagawa sa pamamagitan ng pagpapalitan ng mga electron. Kapag nabuo ang isang kemikal na bono, ang mga atom ay may posibilidad na makakuha ng isang matatag na eight-electron (o dalawang-electron) na panlabas na shell, na tumutugma sa istraktura ng pinakamalapit na inert gas atom. Ang mga sumusunod na uri ng chemical bond ay nakikilala: covalent (polar at non-polar; exchange at donor-acceptor), ionic, hydrogen at metallic.
18. Covalent bond- karamihan pangkalahatang anyo kemikal na bono na nagmumula dahil sa pagsasapanlipunan ng isang pares ng elektron sa pamamagitan ng isang mekanismo ng palitan, kapag ang bawat isa sa mga nakikipag-ugnayang atom ay nagbibigay ng isang elektron, o sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor, kung pares ng elektron inilipat sa karaniwang paggamit ng isang atom (donor) sa isa pang atom (acceptor)
Ang isang klasikong halimbawa ng isang non-polar covalent bond (ang pagkakaiba sa electronegativity ay zero) ay sinusunod sa homonuclear molecule: H–H, F–F. Ang enerhiya ng isang two-electron two-center bond ay nasa hanay na 200–2000 kJ∙mol–1.
Kapag nabuo ang isang heteroatomic covalent bond, ang pares ng elektron ay inililipat sa isang mas electronegative atom, na ginagawang polar ang naturang bono. Ang ionicity ng polar bond sa porsyento ay kinakalkula ng empirical relation 16(χA – χB) + 3.5(χA – χB)2, kung saan ang χA at χB ay ang electronegativity ng A at B atoms ng AB molecule. Bilang karagdagan sa polarizability, ang isang covalent bond ay may pag-aari ng saturation - ang kakayahan ng isang atom na bumuo ng kasing dami ng covalent bond na magagamit nito nang masigasig. atomic orbitals. Ang mga katangian ng katangian ng isang covalent bond - directionality, saturation, polarity, polarizability - matukoy ang kemikal at pisikal na katangian ng mga compound.
Ang direksyon ng bono ay dahil sa molekular na istraktura ng sangkap at ang geometriko na hugis ng kanilang molekula. Ang mga anggulo sa pagitan ng dalawang bono ay tinatawag na mga anggulo ng bono.
Saturation - ang kakayahan ng mga atomo na bumuo ng limitadong bilang ng mga covalent bond. Ang bilang ng mga bono na nabuo ng isang atom ay limitado sa bilang ng mga panlabas na atomic orbital nito.
Ang polarity ng bono ay dahil sa hindi pantay na pamamahagi ng density ng elektron dahil sa mga pagkakaiba sa electronegativity ng mga atomo. Sa batayan na ito, ang mga covalent bond ay nahahati sa non-polar at polar.
Ang polarizability ng isang bono ay ipinahayag sa displacement ng mga bond electron sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field, kasama na ang isa pang reacting particle. Ang polarizability ay natutukoy ng electron mobility. Tinutukoy ang polarity at polarizability ng mga covalent bond reaktibiti mga molekula na may paggalang sa mga polar reagents.
19. Ionic bond – espesyal na kaso covalent, kapag ang nabuong pares ng elektron ay ganap na nabibilang sa mas electronegative na atom, na nagiging anion. Ang batayan para sa paghihiwalay ng bono na ito sa isang hiwalay na uri ay ang katotohanan na ang mga compound na may tulad na bono ay maaaring inilarawan sa electrostatic approximation, ipagpalagay na ionic bond sanhi ng pagkahumaling ng mga positibo at negatibong ion. Ang pakikipag-ugnayan ng mga ion ng kabaligtaran na tanda ay hindi nakasalalay sa direksyon, at ang mga puwersa ng Coulomb ay walang pag-aari ng saturation. Samakatuwid, ang bawat ion sa isang ionic compound ay umaakit ng ganoong bilang ng mga ion ng kabaligtaran na palatandaan na ang isang ionic-type na kristal na sala-sala ay nabuo. Walang mga molekula sa isang ionic na kristal. Ang bawat ion ay napapaligiran ng isang tiyak na bilang ng mga ion ng magkaibang tanda (bilang ng koordinasyon ng ion). Maaaring umiral ang mga pares ng ion sa estado ng gas sa anyo ng mga polar molecule. Sa estado ng gas, ang NaCl ay may dipole moment~3∙10–29 C∙m, na tumutugma sa isang paglilipat ng 0.8 electron charge sa bawat haba ng bond na 0.236 nm mula sa Na hanggang Cl, ibig sabihin, Na0.8+Cl0.8–.Ang electronegativity (χ) ay isang pangunahing kemikal na katangian ng isang atom, isang quantitative na katangian ng kakayahan ng isang atom sa isang molekula na ilipat ang mga karaniwang pares ng elektron patungo sa sarili nito.
Ang modernong konsepto ng electronegativity ng mga atomo ay ipinakilala ng Amerikanong chemist na si L. Pauling. Ginamit ni L. Pauling ang konsepto ng electronegativity upang ipaliwanag ang katotohanan na ang enerhiya ng isang A-B heteroatomic bond (A, B ay mga simbolo ng anumang elemento ng kemikal) sa pangkalahatang kaso mas malaki kaysa sa geometric na ibig sabihin ng mga homoatomic na bono A-A at B-B.
Sa kasalukuyan, mayroong maraming iba't ibang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng mga electronegativities ng mga atomo, ang mga resulta nito ay nasa mabuting kasunduan sa isa't isa, maliban sa medyo maliit na pagkakaiba, at sa anumang kaso ay panloob na pare-pareho.
koneksyon ng metal lumitaw bilang isang resulta ng bahagyang delokalisasi ng mga valence electron, na medyo malayang gumagalaw sa sala-sala ng mga metal, na nakikipag-ugnayan sa electrostatically sa mga positibong sisingilin na mga ion. Ang mga puwersa ng pagbubuklod ay hindi naisalokal at hindi nakadirekta, at ang mga na-delokalis na electron ay nagdudulot ng mataas na thermal at electrical conductivity.
Hydrogen bond. Ang pagbuo nito ay dahil sa ang katunayan na bilang isang resulta ng isang malakas na paglipat ng isang pares ng elektron sa isang electronegative atom, ang isang hydrogen atom na may isang epektibong positibong singil ay maaaring makipag-ugnayan sa isa pang electronegative atom (F, O, N, mas madalas Cl, Br , S). Ang enerhiya ng naturang electrostatic interaction ay 20–100 kJ∙mol–1. Ang mga hydrogen bond ay maaaring intra- at intermolecular. Ang isang intramolecular hydrogen bond ay nabuo, halimbawa, sa acetylacetone at sinamahan ng pagsasara ng singsing.
20. Ang konsepto ng "Hybridization" sa kimika ay iminungkahi ng Amerikanong chemist na si Linus Pauling upang ipaliwanag ang istruktura ng mga molekula tulad ng methane.
Sa kasaysayan, ginamit lamang ito para sa mga simpleng molekula, ngunit nang maglaon ay pinalawak ito sa mas kumplikadong mga molekula. Hindi tulad ng teorya ng molecular orbitals, hindi ito mahigpit na quantitative, halimbawa, hindi nito mahulaan ang photoelectron spectra ng kahit na simpleng mga molekula gaya ng tubig. Samakatuwid, ito ay kasalukuyang ginagamit pangunahin para sa mga layunin ng pedagogical at sa gawa ng tao organikong kimika.
Mayroong tatlong uri ng hybridization:
Sp hybridization
Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at isang p-orbital. Dalawang katumbas na sp-atomic orbital ang nabuo, na matatagpuan nang linear sa isang anggulo na 180 degrees at nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula sa nucleus ng carbon atom. Ang dalawang natitirang di-hybrid na p-orbital ay matatagpuan sa magkabilang patayo na mga eroplano at lumalahok sa pagbuo ng `0;-bond, o inookupahan ng mga nag-iisang pares ng mga electron, ang haba ay 0.120 nm.
Sp² hybridization
Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at dalawang p-orbital. Ang tatlong hybrid na orbital ay nabuo gamit ang mga palakol na matatagpuan sa parehong eroplano at nakadirekta sa mga vertices ng tatsulok sa isang anggulo ng 120 degrees. Ang non-hybrid p-atomic orbital ay patayo sa eroplano at, bilang panuntunan, nakikilahok sa pagbuo ng `0;-bond, ang haba ay 0.134 nm.
Sp³ hybridization
Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at tatlong p-orbital. Apat na magkakaparehong orbital ang lumitaw, na matatagpuan kaugnay sa isa't isa sa mga anggulo ng tetrahedral na 109° 28’ (109.47°), ang haba na 0.154 nm.Paraan ng molecular orbital nagmumula sa katotohanan na ang bawat molecular orbital ay kinakatawan bilang algebraic sum (linear combination) ng atomic orbitals. Halimbawa, sa isang molekula ng hydrogen, tanging ang 1s atomic orbitals ng dalawang hydrogen atoms ang maaaring lumahok sa pagbuo ng MO, na nagbibigay ng dalawang MO, na siyang kabuuan at pagkakaiba ng atomic orbitals 1s1 at 1s2 - MO± = C11s1 ±C21s2.
21.
Ang isang metal na bono ay isang bono sa pagitan ng mga positibong ion sa mga kristal na metal, na isinasagawa sa pamamagitan ng pag-akit ng mga electron na malayang gumagalaw sa pamamagitan ng kristal. Alinsunod sa posisyon sa periodic system, ang mga metal na atom ay may maliit na bilang ng mga valence electron. Ang mga electron na ito ay medyo mahinang nakagapos sa kanilang nuclei at madaling humiwalay sa kanila. Bilang resulta, ang mga positibong sisingilin na mga ion at mga libreng electron ay lumilitaw sa kristal na sala-sala ng metal. Samakatuwid, sa kristal na sala-sala ng mga metal mayroong higit na kalayaan sa paggalaw ng mga electron: ang ilan sa mga atomo ay mawawalan ng kanilang mga electron, at ang mga resultang ion ay maaaring kumuha ng mga electron na ito mula sa "electron gas". Bilang resulta, ang metal ay isang serye ng mga positibong ion na naisalokal sa ilang mga posisyon ng kristal na sala-sala, at isang malaking bilang ng mga electron na medyo malayang gumagalaw sa larangan ng mga positibong sentro. Ito ay isang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng mga metal na bono at mga covalent na bono, na may mahigpit na oryentasyon sa espasyo.
Ang isang metal na bono ay naiiba sa isang covalent bond din sa lakas: ang enerhiya nito ay 3-4 beses na mas mababa kaysa sa enerhiya ng isang covalent bond.
Enerhiya ng bono - ang enerhiya na kinakailangan upang masira ang isang kemikal na bono sa lahat ng mga molekula na bumubuo ng isang nunal ng isang sangkap. Ang mga enerhiya ng covalent at ionic bond ay karaniwang mataas at nasa order na 100-800 kJ/mol.
22. HYDROGEN BOND (H-bond) - isang espesyal na uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga reaktibong grupo, habang ang isa sa mga grupo ay naglalaman ng hydrogen atom na madaling kapitan ng gayong pakikipag-ugnayan. Ang hydrogen bonding ay isang pandaigdigang phenomenon na sumasaklaw sa lahat ng chemistry. Hindi tulad ng conventional mga bono ng kemikal, Ang H-bond ay hindi lumilitaw bilang resulta ng naka-target na synthesis, ngunit bumangon sa ilalim ng angkop na mga kondisyon mismo at nagpapakita ng sarili sa anyo ng intermolecular o intramolecular na pakikipag-ugnayan.Mga tampok ng hydrogen bond. Natatanging tampok hydrogen bond - medyo mababa ang lakas, ang enerhiya nito ay 5-10 beses na mas mababa kaysa sa enerhiya ng isang kemikal na bono. Sa mga tuntunin ng enerhiya, ito ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga bono ng kemikal at mga interaksyon ng van der Waals, ang mga may hawak ng mga molekula sa isang solid o likidong bahagi.Sa pagbuo ng isang H-bond, ang mapagpasyang papel ay ginagampanan ng electronegativity ng mga atom na kasangkot sa bono - ang kakayahang hilahin ang mga electron ng isang kemikal na bono mula sa atom - isang kasosyo na kasangkot sa bono na ito. Bilang resulta, ang isang bahagyang negatibong singil ay lumabas sa A atom na may tumaas na electronegativity, at isang positibong d+ na singil ay lilitaw sa kasosyong atom, ang kemikal na bono ay polarized: Ad-–Hd+.
Maikling Paglalarawan
Produksyon ng mineral macro- at microfertilizers, pati na rin ang feed phosphates. Paglalapat ng dayap, dyipsum at iba pang mga sangkap upang mapabuti ang istraktura ng lupa. Ang paggamit ng mga kemikal na produkto ng proteksyon ng halaman: herbicides, zoocides at insecticides, atbp. Ang paggamit ng mga halaman at fruiting stimulants sa produksyon ng pananim. Pagbuo ng mga pamamaraan para sa pagpapalaki ng mga produktong pang-agrikultura na pangkalikasan. Ang pagtaas ng produktibidad ng mga hayop sa tulong ng mga stimulant ng paglago, mga espesyal na additives ng feed. Produksyon at aplikasyon ng mga polymeric na materyales para sa Agrikultura. Produksyon ng mga materyales para sa maliit na mekanisasyon na ginagamit sa agrikultura. Ang pangunahing layunin ng chemicalization ng agrikultura ay upang matiyak ang paglago ng produksyon, mapabuti ang kalidad at pahabain ang shelf life ng mga produktong agrikultura, dagdagan ang kahusayan ng pagsasaka at pag-aalaga ng hayop. Upang labanan ang mga peste, damo at sakit, higit sa 500 libong tonelada ng mga pestisidyo ang ginagawa taun-taon sa ating bansa. Ang kanilang paggamit ay nagpapahintulot sa iyo na makatipid ng hanggang daan-daang libong toneladang pananim bawat taon.
CHEMISTRY ORGANIC. MOLECULAR STRUCTURE
A. CHEMICAL BONDS NG CARBON
Ang kemikal na katangian ng carbon, intermediate sa pagitan ng mga metal at tipikal na non-metal, ay nagpapahintulot na mabuo ito mga covalent bond kasama isang malaking bilang mga elemento, kadalasang may hydrogen, oxygen, nitrogen, halogens, sulfur at phosphorus. Ang carbon ay bumubuo ng mga bono sa isang mataas na antas ionic na kalikasan na may mas maraming electropositive na metal, ngunit ang mga naturang sangkap ay lubos na reaktibo at ginagamit bilang mga intermediate sa synthesis. Ang carbon-carbon bond ay covalent sa kalikasan at simple (single), double, triple at aromatic
(tingnan ang MOLECULE STRUCTURE).
mabangong mga sistema. Ang Benzene - ang ninuno ng klase ng mga aromatic compound - ay may natatanging katatagan at pumapasok sa mga reaksiyong kemikal na iba sa mga reaksyon ng mga non-aromatic na sistema. Mayroong iba pang mga aromatic system, ang pinaka-karaniwan ay mayroong mga p-orbital na magagamit para sa pagbuo ng p-bond sa bawat atom ng singsing. Limang miyembro mga sistema ng singsing na may dalawang conjugated (i.e., alternating with simple) double bonds at isang ikalimang atom na nagdadala ng isang solong pares ng mga electron ay mabango din sa kanilang mga katangian. Nasa ibaba ang ilan sa mga sistemang ito:
Ang konsepto ng aromaticity ay pangkalahatan ng German chemist na si E. Hückel. Ayon sa panuntunan ni Hückel, ang mga planar cyclic conjugated system na may 4n + 2 p-electrons ay mabango at stable, habang ang parehong mga system na may 4n p-electrons ay antiaromatic at hindi matatag.
Katatagan ng mga cyclic system. Valence angle (anggulo sa pagitan ng mga bono) sa isang hindi naka-stress fragment C-C-C ay 109°, at ang mga singsing na nagpapanatili ng halagang ito ay mas matatag kaysa sa mga kung saan ang mga anggulo ay lubhang lumilihis mula sa halagang ito. Ang stress na nanggagaling sa cyclic system bilang resulta ng pagbaluktot ng mga anggulo ng bono ay tinatawag na Bayer voltage - pagkatapos Aleman na botika A. Bayer, na unang nagmungkahi ng gayong paliwanag para sa katatagan ng mga puspos na singsing. Kaya, sa mga singsing na may tatlong miyembro, kung saan anggulo ng bond ay 60 ° lamang, ang mga singsing ay mataas ang stress at madaling mapunit; ang ilan sa kanilang mga reaksyon ay kahawig ng C=C double bond reactions. Ang mga singsing na may apat na miyembro ay pilit din (90° anggulo ng bono), ngunit hindi kasing lakas. Ang mga singsing na may limang miyembro ay halos patag at ang mga anggulo nito ay 108°; samakatuwid sila ay hindi naka-stress at matatag. Sa anim na miyembro na mga singsing tulad ng cyclohexane, ang mga carbon atom ay hindi nakahiga sa parehong eroplano; ang mga naturang cycle ay nakatiklop, na binabawasan ang stress ng singsing. Ang mga singsing na lima at anim na miyembro ang pinakakaraniwan. Ang malalaking singsing ay nagagawa ring bawasan ang angular na stress sa pamamagitan ng pagkunot, ngunit sa ilan sa mga ito (pito hanggang labindalawang miyembro) mga atomo ng hydrogen bawat magkabilang panig ang mga singsing ay lumalapit nang labis na ang kanilang pagtanggi ay ginagawang hindi gaanong matatag ang koneksyon (prelog boltahe, na pinangalanan sa Swiss chemist na si V. Prelog, na natuklasan ang epektong ito).
Tautomerismo. Kung ang isang molekula o ion ay maaaring katawanin bilang ilang mga istruktura na naiiba sa isa't isa lamang sa pamamahagi ng mga electron, ang mga istrukturang ito ay tinatawag na resonant, at ang mga resonant na anyo ay wala sa ekwilibriyo sa isa't isa, isang tunay na elektronikong istraktura Ang mga molekula ay nasa isang lugar sa pagitan ng mga sukdulang ito. Gayunpaman, may mga sitwasyon kung saan ang mga atom ay gumagalaw sa isang molekula kung kailan normal na kondisyon napakabilis na ang isang ekwilibriyo ay kusang naitatag sa pagitan ng iba't ibang anyong molekular. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na tautomerismo. Ang isang halimbawa ay ang equilibrium sa pagitan ng ketone at enol (keto-enol tautomerism):
Dito, ang dalawang compound ay naiiba lamang sa pag-aayos ng hydrogen cation at ang pares ng mga electron (sa p-bond). Ang equilibrium ay mabilis na naitatag, ngunit malakas na inilipat patungo sa keto form. Samakatuwid, ang mga alkohol na may istrakturang -C=C-OH ay kadalasang hindi matatag at mabilis na nagiging keto form maliban kung mayroong ilang mga tampok na istruktura, nagpapatatag sa anyo ng enol, halimbawa, sa mga phenol, na, sa paglipat sa anyo ng keto, ay mawawala ang kanilang aromatikong katangian:
Ang Tautomerism ay karaniwan sa mga molekula na may istraktura -CH=X o -C=XH, kung saan ang X ay S, O, o N. Kaya, ang molekula ng H2C=C(NH2)-CH3 ay mabilis na muling nagsasaayos sa H3C-C(=NH )- CH3, at R-C(OH)=NH imides ay muling inaayos sa R-C(=O)NH2 amides. Ang Tautomerism ay karaniwan sa mga biologically important heterocyclic system gaya ng barbituric acid at mga kaugnay na compound:
Ang ganitong mga sangkap sa tautomeric equilibrium ay kadalasang pumapasok sa mga reaksyong katangian ng parehong anyo.
Iba pang mabilis na equilibria. Ang iba pang mabilis na equilibria sa pagitan ng mga molekula na may mga kaugnay na istruktura ay kilala rin. Kung alinman sa dalawa sa mga pangkat ng OH, SH, o NH2 ay nasa parehong carbon atom, ang tambalan ay karaniwang hindi matatag kumpara sa double bonded form:
May mga kaso kung saan ang ekwilibriyong ito ay inilipat patungo sa dihydroxy compound. Ang gaseous formaldehyde ay may istrakturang CH2=O, ngunit nasa may tubig na solusyon nakakabit ito sa isang molekula ng tubig, na nakakakuha ng HO-CH2-OH bilang pangunahing anyo. Ang chloral hydrate Cl3CCH(OH)2 ay stable sa dihydroxyl form bilang resulta ng electron-withdraw effect ng tatlong chlorine atoms.
B. ISOMERIA
Isomerismo ng carbon chain. Ang mga molekula na naiiba lamang sa pagsasanga ng carbon chain ay tinatawag na chain isomers. Ang isang halimbawa ay naibigay na - ito ay isang isomeric na pares ng n-butane at isobutane.
Isomerismo ng mga functional na grupo. Ang mga molekula na may parehong mga gross na formula ngunit iba't ibang mga functional na grupo ay mga functional isomer, halimbawa ethanol C2H5OH at dimethyl eter CH3-O-CH3.
Isomerismo ng posisyon. Ang mga positional isomer ay may parehong mga gross formula at panksyunal na grupo, ngunit ang mga posisyon ng mga functional na grupo sa kanilang mga molekula ay iba. Kaya, ang 1-chloropropane CH3CH2CH2Cl at 2-chloropropane CH3CHClCH3 ay mga positional isomer.
Geometric isomerism. Ang mga geometric na isomer ay binubuo ng magkaparehong mga atomo na konektado sa parehong pagkakasunud-sunod, ngunit naiiba sa spatial na pag-aayos ng mga atom na ito na may kaugnayan sa dobleng bono o mga singsing. Ang cis-trans isomerism ng olefins at ang syn-anti-isomerism ng oxime ay may ganitong uri.
Optical isomerism. Ang mga molekula ay tinatawag na optical isomer kapag sila ay binubuo ng magkaparehong mga atomo na konektado sa parehong paraan, ngunit naiiba sa spatial na pag-aayos ng mga atomo na ito sa parehong paraan tulad ng kanang kamay iba sa kaliwa. Ang gayong isomerismo ay posible lamang kapag ang molekula ay walang simetrya, i.e. kapag wala itong plane of symmetry. Ang pinakasimpleng paraan sa ganoong sitwasyon - ang pagkakabit ng apat na magkakaibang grupo sa carbon atom. Pagkatapos ang molekula ay nagiging walang simetriko at umiiral sa dalawang isomeric na anyo. Ang mga molekula ay naiiba lamang sa pagkakasunud-sunod ng pagkakadikit sa gitnang carbon atom, na tinatawag na isang asymmetric carbon atom o isang chiral center, dahil ito ay konektado sa apat. iba't ibang grupo. Tandaan na ang dalawang optical isomer ay imahe ng salamin isa't isa; ang mga ito ay tinatawag na "enantiomers" o "optical antipodes" at may parehong pisikal at kemikal na mga katangian, maliban na pinaikot nila ang eroplano polarized na ilaw sa magkasalungat na direksyon at iba ang reaksyon sa mga compound na sila mismo ay optical isomer. Ang isang isomer na umiikot sa eroplano ng polarized light clockwise ay tinatawag na d- (mula sa "dextro" - kanan) o (+)-isomer; Ang isomer na umiikot sa ilaw na pakaliwa ay tinatawag na l- (mula sa "kaliwa" - kaliwa) o (-)-isomer. Kapag higit sa isang asymmetric center ang nasa isang molekula, ang maximum na posibleng bilang ng optical isomers ay 2n, kung saan ang n ay ang bilang ng mga asymmetric centers. Minsan ang ilan sa mga isomer na ito ay magkapareho, at binabawasan nito ang bilang ng mga optical isomer. Kaya, ang mga meso-isomer ay mga optical isomer na optically inactive dahil mayroon silang plane of symmetry. Ang mga optical isomer na hindi mga mirror na imahe ay tinatawag na "diastereomer"; sila ay naiiba sa pisikal at kemikal na mga katangian sa parehong paraan na ang mga geometric na isomer ay naiiba sa kanila. Ang mga pagkakaibang ito ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng halimbawa ng may anim na carbon straight-chain na asukal sumusunod na istraktura: CH2OH-*CHOH-*CHOH-*CHOH-*CHOH-CHO. Dito, apat na asymmetric na atoms, na minarkahan ng asterisk, ang bawat isa ay konektado sa apat na magkakaibang grupo; kaya, 24, o 16, isomer ay posible. Ang 16 na isomer na ito ay bumubuo ng 8 pares ng enantiomer; anumang pares na hindi enantiomer ay diastereomer. Anim sa 16 na asukal na ito ay ipinakita sa ibaba bilang tinatawag. Mga projection ng Fisher.
Ang mga pagtatalaga ng D- at L- para sa mga enantiomer ay hindi tumutukoy sa direksyon ng pag-ikot (na tinukoy na d o l), ngunit sa posisyon ng OH sa pinakamababa (sa Fischer projection) na walang simetrya na carbon: kapag ang OH ay nasa kanan, ang isomer ay tinutukoy bilang D, kapag nasa kaliwa, ang L. D - at L-form ng glucose ay may parehong mga melting point, solubility, atbp. Sa kabilang banda, ang glucose at galactose, bilang mga diastereomer, ay mayroon iba't ibang puntos pagkatunaw, solubility, atbp.
Collier Encyclopedia. - Bukas na lipunan. 2000 .
Tingnan kung ano ang "ORGANIC CHEMISTRY. MOLECULAR STRUCTURE" sa ibang mga diksyunaryo:
Collier Encyclopedia
Ang sangay ng kimika na nag-aaral ng mga carbon compound, na kinabibilangan, una, ang mga sangkap na bumubuo karamihan nabubuhay na bagay (protina, taba, carbohydrates, mga nucleic acid, bitamina, terpenes, alkaloid, atbp.); pangalawa, maraming mga sangkap, ... ... Collier Encyclopedia
Ang terminong ito ay may iba pang kahulugan, tingnan ang Chemistry (mga kahulugan). Chemistry (mula sa Arabic کيمياء, na maaaring nagmula sa salitang Egyptian na km.t (itim), kung saan ang pangalan ng Egypt, itim na lupa at lead na "itim ... ... Wikipedia
Supramolecular (Supramolecular) Chemistry (kimika ng supramolekular, Supermolecular Chemistry) ay isang interdisciplinary na larangan ng agham, kabilang ang kemikal, pisikal at biyolohikal na aspeto mga pagsasaalang-alang na mas kumplikado kaysa sa mga molekula, mga sistema ng kemikal konektado sa isang solong kabuuan sa pamamagitan ng intermolecular (non-covalent) na mga interaksyon. mga bagay sa supra molekular na kimika - supramolecular ensembles, na kusang binuo mula sa komplementaryong, iyon ay, pagkakaroon ng geometriko at kemikal na pagsusulatan ng mga fragment, tulad ng isang kusang pagpupulong ng pinaka kumplikado spatial na istruktura sa isang buhay na selda. Isa sa pangunahing mga problema modernong kimika ay ang nakadirekta na disenyo ng naturang mga sistema, ang paglikha ng mataas na order na supramolecular compound mula sa molekular na "mga bloke ng gusali" na may isang ibinigay na istraktura at mga katangian. Ang mga supramolecular formation ay nailalarawan sa pamamagitan ng spatial na pag-aayos ng kanilang mga bahagi, ang kanilang arkitektura, "suprastructure", pati na rin ang mga uri ng intermolecular na pakikipag-ugnayan na humahawak sa mga bahagi. Sa pangkalahatan, ang mga intermolecular na pakikipag-ugnayan ay mas mahina kaysa sa mga covalent bond, kaya ang mga supramolecular associate ay hindi gaanong thermodynamically stable, kinetically mas labile, at dynamic na mas nababaluktot kaysa sa mga molekula.
Ayon sa terminolohiya ng supramolecular chemistry, ang mga bahagi ng supramolecular associates ay tinatawag receptor(ρ) at substrate(σ), kung saan ang substrate ay ang mas maliit na bahagi na pumapasok sa bono. Mga tuntunin paganahin ang koneksyon, clathrate at koneksyon (kumplikado) ng uri ng guest-host kilalanin ang mga compound na umiiral sa solid state at nabibilang sa solid supramolecular ensembles.
Selective binding ng isang tiyak na substrate σ at ang receptor nito ρ sa pagbuo mga supermolecule Ang σρ ay nangyayari bilang resulta ng proseso pagkilala sa molekular. Kung, bilang karagdagan sa mga nagbubuklod na site, ang receptor ay naglalaman ng mga reaktibong functional na grupo, maaari itong makaapekto sa kemikal pagbabago sa nauugnay na substrate nito, na kumikilos bilang isang supramolecular catalyst. Ang lipophilic, nalulusaw sa lamad na receptor ay maaaring kumilos bilang carrier, isakatuparan transportasyon, paglipat nauugnay na substrate. Kaya, ang pagkilala sa molekular, pagbabagong-anyo, paglilipat ay ang mga pangunahing pag-andar ng mga supramolecular na bagay.
Ang supramolecular chemistry ay maaaring nahahati sa dalawang malawak, magkakapatong na mga lugar, na tinatrato ayon sa pagkakabanggit: 1) mga supermolecule- mahusay na tinukoy, discrete oligo molekular formations na nagmumula dahil sa intermolecular association ng ilang mga bahagi (receptor at substrate(s)) alinsunod sa isang tiyak na "program" na gumagana sa batayan ng mga prinsipyo ng molekular na pagkilala; 2) supramolecular ensembles- polymolecular associates na nagreresulta mula sa spontaneous association nang walang katiyakan isang malaking bilang mga bahagi sa isang tiyak na yugto, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas marami o hindi gaanong tinukoy na organisasyon sa antas ng mikroskopiko at mga macroscopic na katangian depende sa likas na katangian ng yugto (pelikula, layer, lamad, vesicle, mesomorphic phase, kristal, atbp.).
Ang isang espesyal na pormalismo ay ginagamit upang ilarawan ang lokasyon ng (mga) substrate na may kaugnayan sa receptor. Ang mga panlabas na addduct complex ay maaaring italaga bilang , o . Upang tukuyin ang mga complex ng pagsasama σ sa ρ at bahagyang intersection ng σ at ρ, ginagamit namin mga simbolo ng matematika inclusions ⊂ at intersections ∩ - at , ayon sa pagkakabanggit. Sa moderno kemikal na panitikan kasama ng simbolong ∩, madalas ding ginagamit ang alternatibong simbolo @.
Ano ang molecular chemistry
sangay ng kimika na nag-aaral ng mga molekula
Molecule (novolat. molecula, diminutive ng lat. moles - masa, pinakamaliit na butil mga sangkap na may kanilang mga kemikal na katangian. Ang isang molekula ay binubuo ng mga atom, mas tiyak, ng atomic nuclei, ang mga panloob na electron na nakapalibot sa kanila at ang mga panlabas na valence electron na bumubuo ng mga kemikal na bono (tingnan ang Valence. Ang mga panloob na electron ng mga atomo ay karaniwang hindi nakikilahok sa pagbuo ng mga kemikal na bono. Komposisyon at istraktura ng mga molekula ibinigay na sangkap hindi alintana kung paano ito nakuha. Sa kaso ng mga monatomic na molekula (halimbawa, mga inert gas, ang mga konsepto ng isang molekula at isang atom ay pareho.
Sa unang pagkakataon, ang konsepto ng mga molekula ay ipinakilala sa kimika na may kaugnayan sa pangangailangan na makilala ang isang molekula bilang ang pinakamaliit na halaga ng isang sangkap na pumapasok sa mga reaksiyong kemikal, mula sa isang atom bilang ang pinakamaliit na halaga ng isang ibinigay na elemento na bahagi ng ang molekula (International Congress sa Karlsruhe, 1860). Ang mga pangunahing pattern ng istraktura ng mga molekula ay itinatag bilang isang resulta ng pag-aaral mga reaksiyong kemikal, pagsusuri at synthesis mga kemikal na compound, gayundin sa pamamagitan ng paggamit ng ilang pisikal na pamamaraan.
Ang mga atom ay pinagsama sa mga molekula sa karamihan ng mga kaso sa pamamagitan ng mga bono ng kemikal. Bilang isang patakaran, ang gayong bono ay nilikha ng isa, dalawa o tatlong pares ng mga electron, na ibinabahagi ng dalawang atomo. Ang isang molekula ay maaaring maglaman ng positibo at negatibong sisingilin na mga atom, ibig sabihin, mga ion; sa kasong ito, ang mga electrostatic na pakikipag-ugnayan ay natanto. Bilang karagdagan sa mga ipinahiwatig, ang mga molekula ay naglalaman ng higit pa mahinang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo. Sa pagitan ng valence nakagapos na mga atomo salungat na pwersa.
Ang komposisyon ng mga molekula ay ipinahayag ng mga pormula ng kemikal. Ang isang empirical formula (halimbawa, C2H6O para sa ethyl alcohol ay itinatag batay sa atomic ratio ng mga elementong nakapaloob sa substance, na tinutukoy ng pagsusuri ng kemikal, at molekular na timbang.
Ang pag-unlad ng teorya ng istraktura ng mga molekula ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa mga tagumpay, una sa lahat, ng organikong kimika. Teorya ng istruktura mga organikong compound nilikha noong 60s. ika-19 na siglo Sa pamamagitan ng mga gawa ni A. M. Butlerov, F. A. Kekule, A. S. Cooper, at iba pa, ginawa niyang posible na kumatawan sa istraktura ng mga molekula sa pamamagitan ng mga pormula ng istruktura o mga formula ng istruktura na nagpapahayag ng pagkakasunud-sunod ng mga bono ng kemikal ng valence sa mga molekula. Sa parehong empirical formula, maaaring umiral ang mga molekula iba't ibang istraktura pagkakaroon iba't ibang katangian(ang phenomenon ng isomerism. Ito ay, halimbawa, ethyl alcohol C5H5OH at dimethyl ether (CH3) 2O. Ang mga istrukturang formula ng mga compound na ito ay naiiba:
Sa ilang mga kaso, ang mga isomeric na molekula ay mabilis na nagiging isa't isa at ang isang dinamikong ekwilibriyo ay naitatag sa pagitan nila (tingnan ang Tautomerism. Mamaya, J. H. van't Hoff at independiyenteng Pranses na botika Naunawaan ni A. J. Le Bel ang spatial na pag-aayos ng mga atom sa isang molekula at sa isang paliwanag ng phenomenon ng stereoisomerism. A. Ipinamahagi ni Werner (1893). pangkalahatang ideya teorya ng istruktura sa inorganic mga kumplikadong compound. Sa simula ng ika-20 siglo Itinapon ang kimika detalyadong teorya ang istraktura ng mga molekula, batay sa pag-aaral lamang ng kanilang mga katangian ng kemikal. Ang galing ng straight pisikal na pamamaraan mga pag-aaral na binuo sa ibang pagkakataon, sa napakalaking karamihan ng mga kaso, ganap na nakumpirma mga pormula sa istruktura kimika na itinatag sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga macroscopic na dami ng isang substance kaysa sa mga indibidwal na molekula.
Sa pisika, ang konsepto ng mga molekula ay naging kinakailangan upang ipaliwanag ang mga katangian ng mga gas, likido at mga solido. direkta pang-eksperimentong patunay ang pagkakaroon ng mga molekula ay unang nakuha sa pag-aaral ng Brownian motion
MGA KAUGNAY NA TANONG:
Paksa:
Supramolecular chemistry
Nasusuri ang pag-unlad ng larangan ng agham na tinatawag na supramolecular chemistry. Ang mga pangunahing kahulugan at konsepto ng disiplinang ito ay ibinigay. Sa isang makasaysayang konteksto, ang mga pag-aaral na naglatag ng mga pundasyon ng supramolecular chemistry ay isinasaalang-alang. Ang mga halimbawa ng ilan sa mga karaniwang bagay nito, clathrates at cyclodextrins, ay ibinigay. Nabanggit na ang pinakabagong mga tagumpay sa supramolecular chemistry at ang pinaka-promising na mga lugar ng paggamit nito ay nauugnay sa mga proseso ng self-assembly at self-organization, na, sa partikular, ay maaaring ipatupad sa supramolecular synthesis at ang paglikha ng molekular at supramolecular. mga device.
Supramolecular chemistry. background
Ang supramolecular chemistry ay isa sa pinakabata at sa parehong oras ay mabilis na umuunlad na mga lugar ng kimika. Sa loob ng 25 - 30 taon ng pagkakaroon nito, nagawa na nitong dumaan sa maraming mahahalagang yugto, ngunit sa parehong oras, ang mga pangunahing ideya at konsepto ng disiplinang ito ay hindi pa kilala at karaniwang tinatanggap. Sa pagsusuring ito, hinangad naming subaybayan ang pag-unlad ng larangan ng agham na tinatawag na supramolecular chemistry, upang matukoy ang pinakamatagumpay na kahulugan ng mga pangunahing gawain at pinakamahahalagang konsepto nito, at upang maibalangkas din ang kasalukuyang estado at mga prospect.
Ang terminong "supramolecular chemistry" at ang mga pangunahing konsepto ng disiplinang ito ay ipinakilala ng Pranses na siyentipiko na si J.-M. Lenom noong 1978 bilang bahagi ng pag-unlad at pangkalahatan ng mga naunang gawa (sa partikular, noong 1973 ang terminong "supermolecule" ay lumitaw sa kanyang mga gawa). Ang supramolecular chemistry ay tinukoy ng mga salitang: "Kung paanong mayroong larangan ng molecular chemistry batay sa covalent bonds, mayroon ding larangan ng supramolecular chemistry, ang chemistry ng molecular ensembles at intermolecular bonds." Kasunod nito, ang unang kahulugan na ito ay muling binago ng maraming beses. Isang halimbawa ng isa pang depinisyon na ibinigay ni Len: "ang supramolecular chemistry ay "isang chemistry na lampas sa molekula" na nag-aaral sa istraktura at paggana ng mga asosasyon ng dalawa o higit pang kemikal na species na pinagsasama-sama ng mga intermolecular na pwersa" .
Sa maraming mga kaso, ang mga bahagi na bumubuo ng mga supramolecular system ay maaaring tawaging (sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga sistema na isinasaalang-alang sa molecular biology) molekular na receptor at substrate, ang huli ay ang mas maliit na bahagi na kailangang itali.
Upang sapat na mailarawan ang isang kemikal na bagay, kinakailangang ipahiwatig ang mga elemento nito at ang mga uri ng mga bono sa pagitan nila, pati na rin ang mga katangian ng spatial (geometric, topological). Ang mga bagay ng supramolecular chemistry, ang mga supermolecule, ay may kaparehong katiyakan gaya ng mga indibidwal na molekula na bumubuo sa kanila. Masasabing "ang mga supermolecule ay may kaugnayan sa mga molekula kung ano ang mga molekula na may kaugnayan sa mga atomo, at ang papel ng mga covalent bond sa mga supermolecule ay ginagampanan ng intermolecular na pakikipag-ugnayan".
Ayon kay Lehn, ang supramolecular chemistry ay maaaring hatiin sa dalawang malawak, magkakapatong na lugar:
– ang kimika ng mga supermolecule – malinaw na minarkahan ang mga oligomolecular na particle na nagreresulta mula sa intermolecular association ng ilang mga bahagi – ang receptor at ang substrate nito (substrates) at binuo sa prinsipyo ng molekular na pagkilala;
- chemistry ng molecular ensembles - polymolecular system na nabuo bilang isang resulta ng kusang pag-uugnay ng isang hindi tiyak na bilang ng mga bahagi na may paglipat sa isang tiyak na yugto na may higit o hindi gaanong malinaw na tinukoy na microscopic na organisasyon at mga katangian na nakasalalay sa kalikasan nito (halimbawa, clathrates, lamad, vesicle, micelles).
Ang mga supramolecular formation ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng spatial na pag-aayos ng mga bahagi, ang kanilang arkitektura, "suprastructure", pati na rin ang mga uri ng intermolecular na pakikipag-ugnayan na humahawak sa mga bahagi. Ang mga supramolecular ensemble ay may mahusay na tinukoy na istruktura, conformational, thermodynamic, kinetic at dynamic na mga katangian; iba't ibang uri ng mga pakikipag-ugnayan ay maaaring makilala sa kanila, naiiba sa kanilang lakas, direksyon, pag-asa sa mga distansya at mga anggulo: pakikipag-ugnayan ng koordinasyon sa mga metal ions, electrostatic force, hydrogen mga bono, mga pakikipag-ugnayan ng van der Waals, mga pakikipag-ugnayan ng donor-acceptor, atbp. Ang lakas ng mga pakikipag-ugnayan ay maaaring mag-iba sa isang malawak na hanay, mula sa mahina o katamtaman, tulad ng sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen, hanggang sa malakas at napakalakas, tulad ng sa pagbuo ng koordinasyon mga bono sa isang metal. Gayunpaman, sa pangkalahatan, ang mga intermolecular na pakikipag-ugnayan ay mas mahina kaysa sa mga covalent bond, kaya ang mga supramolecular associate ay hindi gaanong thermodynamically stable, kinetically mas labile, at dynamic na mas nababaluktot kaysa sa mga molekula.
Kaya, tinatanggap at ginagawang posible ng supramolecular chemistry na isaalang-alang mula sa isang pinag-isang pananaw ang lahat ng uri ng mga molecular associate, mula sa pinakamaliit na posibleng (dimer) hanggang sa pinakamalaki (organisadong mga yugto). Kasabay nito, kinakailangang bigyang-diin muli na ang mga bagay ng supramolecular chemistry ay kinakailangang naglalaman ng mga bahagi (subsystems) na hindi covalently bonded.
Iminungkahi ni Lehn na ilarawan ang paglipat mula sa molekular hanggang supramolecular chemistry na may scheme na ipinapakita sa Fig. isa.
Fig 1. Scheme ng paglipat mula sa molecular chemistry patungo sa supramolecular
Ang mga pangunahing pag-andar ng supermolecules: molekular na pagkilala, pagbabagong-anyo (catalysis) at paglipat. Ang mga functional na supermolecule kasama ng mga organisadong polymolecular assemblies at phase ay maaaring gamitin upang lumikha ng mga molecular at supramolecular na device.
Bilang karagdagan kay Lehn, dapat ding banggitin ng isa sina C. J. Pedersen at D. J. Crum, na ang trabaho at pananaliksik ay may mahalagang papel sa pagbuo ng supramolecular chemistry. Noong 1987, ang tatlong siyentipikong ito ay ginawaran ng Nobel Prize sa Chemistry (para sa kanilang mapagpasyang kontribusyon sa pagbuo ng kimika ng mga macroheterocyclic compound na may kakayahang piliing bumubuo ng host-guest molecular complexes).
Pananaliksik na naglatag ng mga pundasyon ng supramolecular chemistry
Ang mga pinagmulan ng mga pangunahing konsepto ng supramolecular chemistry ay matatagpuan sa mga gawaing isinagawa noong nakaraan at sa pinakasimula ng siglong ito. Kaya, ang P. Ehrlich noong 1906 ay aktwal na ipinakilala ang mga konsepto ng receptor at substrate, na nagbibigay-diin na ang mga molekula ay hindi tumutugon sa isa't isa kung hindi muna sila pumasok sa isang tiyak na bono. Gayunpaman, ang pagbubuklod ay hindi dapat maging anuman, ngunit pumipili. Ito ay binigyang-diin ni E. Fischer noong 1894, nang bumalangkas siya ng kanyang "key-lock" na prinsipyo, isang prinsipyo na nagmumungkahi na ang steric na sulat, geometric na complementarity ng receptor at substrate, ay ang batayan ng molekular na pagkilala. Sa wakas, ang selective binding ay nangangailangan ng interaksyon, affinity sa pagitan ng mga partner, at ang mga ugat ng ideyang ito ay makikita sa mga gawa ni A. Werner, na ginagawang supramolecular chemistry sa bagay na ito na isang generalization at development ng coordination chemistry.
Ayon kay J.-M. Len, ang tatlong konseptong ito - fixation (binding), recognition at coordination - ang naglatag ng pundasyon para sa supramolecular chemistry.
Ang ilang iba pang mga konsepto ng supramolecular chemistry ay kilala rin sa mahabang panahon. Pati ang termino « bbermolecule", ibig sabihin. super-, o supermolecule, ay ipinakilala na sa kalagitnaan ng 30s. ng ating siglo upang ilarawan ang isang mas mataas na antas ng organisasyon na nagmumula sa samahan ng mga coordinatively saturated na molekula (halimbawa, sa panahon ng pagbuo ng isang acetic acid dimer). Ang kritikal na papel ng supramolecular na organisasyon sa biology ay kilala.
Gayunpaman, ang paglitaw at pag-unlad ng supramolecular chemistry bilang isang independiyenteng larangan sa sistema ng mga agham ng kemikal ay naganap sa ibang pagkakataon. Narito ang sinabi ni J.-M. Len sa kanyang aklat: “... para sa paglitaw at mabilis na pag-unlad ng isang bagong disiplinang pang-agham, kinakailangan ang kumbinasyon ng tatlong kondisyon. Una, kinakailangang kilalanin ang isang bagong paradigm na nagpapakita ng kahalagahan ng magkakaibang at tila hindi nauugnay na mga obserbasyon, data, mga resulta at pinagsama ang mga ito sa isang solong magkakaugnay na kabuuan. Pangalawa, ang mga tool ay kinakailangan upang pag-aralan ang mga bagay sa lugar na ito, at dito ang pagbuo ng mga modernong pisikal na pamamaraan para sa pag-aaral ng istraktura at mga katangian (IR, UV, at lalo na ang NMR spectroscopy, mass spectrometry, X-ray diffraction, atbp.) ay naglaro ng isang mapagpasyang papel sa supramolecular chemistry. , na ginagawang posible na pag-aralan kahit na medyo labile supramolecular ensembles na nailalarawan sa pamamagitan ng mababang-enerhiya na non-covalent na pakikipag-ugnayan. Pangatlo, ang komunidad na pang-agham ay dapat na handa na tanggapin ang bagong paradigm upang ang bagong disiplina ay makahanap ng tugon hindi lamang sa mga espesyalista na direktang kasangkot dito, kundi pati na rin sa malapit (at hindi masyadong malapit) na mga larangan ng agham. Nangyari ito sa supramolecular chemistry, hangga't mahuhusgahan ng isa mula sa mabilis na pag-unlad at pagtagos nito sa iba pang mga disiplina sa nakalipas na 25 taon.
Ayon kay Lehn, "…
Kabilang sa ganitong uri ng mga natural na compound, una sa lahat, ang antibiotic valinomycin ay dapat na ituro. Ang pag-decipher ng istraktura nito noong 1963, kung saan ang mga siyentipiko ng Sobyet na pinamumunuan ni Yu. A. Ovchinnikov ay gumawa ng malaking kontribusyon, ay lumampas sa karaniwang pagtuklas. Ang cyclic depsipeptide na ito (ito ay binuo mula sa mga residue ng amino at hydroxy acid na magkakaugnay ng amide at ester bonds) ay naging una sa mga membrane-active complexon, o ionophores. Ang ganitong mga pangalan ay sumasalamin sa kakayahan ng mga sangkap na ito na magbigay ng mga kumplikadong compound na may mga alkaline na kasyon sa mga solusyon at ilipat ang nakatali na kasyon sa pamamagitan ng mga biological na lamad. Sa pagtuklas ng mga ionophores, ang posibilidad ng mapakay na regulasyon ng mga flux ng ion sa mga buhay na sistema ay naging isang tunay na posibilidad. Para sa trabaho sa larangan ng membrane-active complexons, si Ovchinnikov at ang kanyang mga kasamahan ay iginawad sa Lenin Prize noong 1978.
Ang susunod na mahalagang yugto sa pagbuo ng supramolecular chemistry ay nauugnay sa pagtuklas ni C. Pedersen noong 1962 ng mga crown ether. Sa pagtatangkang mag-synthesize ng mga inhibitor upang patatagin ang mga langis ng petrolyo mula sa autoxidation, nakuha ni Pedersen ang isang by-product na tinatawag na ngayong dibenzo-18-crown-6. Kasunod nito, si Pedersen ay nag-synthesize at nag-aral ng humigit-kumulang 60 macrocyclic polyesters na may bilang ng mga atomo ng oxygen mula 4 hanggang 20 at ang laki ng singsing mula 12 hanggang 60 na miyembro. Nalaman niya na ang mga crown ether ay bumubuo ng mga malalakas na complex na may alkali at alkaline earth metal cation na maaaring ihiwalay sa mala-kristal na anyo.
Noong 1966 J.-M. Naging interesado si Len sa mga prosesong nagaganap sa sistema ng nerbiyos at nagtaka: maaari bang mag-ambag ang kimika sa pag-aaral ng mga mas mataas na biological function na ito? Ang mga prosesong elektrikal sa mga selula ng nerbiyos ay batay sa mga pagbabago sa pamamahagi ng mga potassium at sodium ions sa mga lamad ng cell. Ang mga siyentipikong papel na inilathala noong panahong iyon ay nagpakita na ang valinomycin ay maaaring mamagitan sa paglipat ng potassium ion sa mitochondria. Ito ay humantong kay Len sa ideya na ang angkop na artipisyal na nilikhang mga cyclopeptides o ang kanilang mga analog ay maaaring maging isang paraan ng pag-aaral ng pamamahagi ng mga cation sa lamad at ang kanilang transportasyon sa pamamagitan ng lamad. Ang ganitong mga pag-aari ay ipinakita din ng iba pang mga neutral na antibiotics ng enniatine at actin group, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pumipili na pagbuo ng mga complex na may alkali metal cations. Gayunpaman, naging kinakailangan na mag-synthesize ng mga molekula na hindi gaanong aktibo sa kemikal kaysa sa mga cyclic peptides. Ang isang mahalagang papel para sa pagpapatupad ng naturang synthesis ay nilalaro ng pagtuklas ng Ch. Pedersen. Nagsimulang isaalang-alang ang mga Crown ether bilang mga sangkap na pinagsasama ang kakayahan sa pagkumplikado ng mga macrocyclic antibiotic at ang mga matatag na function ng eter.
Figure 2. Mga cryptan na na-synthesize ni J.-M. Lenom (m=0, n=1; m=1, n=0; m=n=1)
Kasabay nito, naging malinaw na ang mga compound na may tatlong-dimensional na spheroidal na lukab, na ganap na nakapaloob sa nakagapos na ion, ay dapat na bumuo ng mas malakas na mga complex kaysa sa mga planar macrocycle. Ang gawain sa problemang ito ay nagsimula noong Oktubre 1967, at noong taglagas ng 1968 ang unang tatlong-dimensional na amino ester ay nakuha, na tinawag ni Len na cryptand (Larawan 2, m=n=1). Ang kakayahang malakas na magbigkis ng mga potassium ions ay agad na napansin, at isang cryptate (cellular) na istraktura ang naiugnay sa nagresultang kumplikado. Ang iba pang mga cryptates ay na-synthesize din. Ang kanilang istraktura ay nakumpirma sa pamamagitan ng pagtukoy ng kristal na istraktura ng isang bilang ng mga complex (Larawan 3).
D. Cram Drew pansin sa isang makabuluhang disbentaha ng crown ethers at cryptands, na kung saan ay binubuo sa ang katunayan na ang parehong ng mga ito ay hindi mahusay na organisado upang makatanggap ng mga bisita ions: ang kanilang istraktura ay, bilang ito ay, kulubot, ngunit nakahiwalay sa isang mala-kristal na anyo. hindi itinuwid (Larawan 4, a, b). Samakatuwid, kapag ang isang cation ay pumasok sa lukab, ang mga gastos sa enerhiya ay kinakailangan para sa pagkakahanay nito (optimization), at ito ay nakakaapekto sa katatagan ng complex. Nagpasya si D. Cram na idisenyo ang tinatawag na "molecules-to
Fig 3. Rubidium cryptate na istraktura
Mga lalagyan" na may pre-organized na istraktura. Bilang resulta ng mga kumplikadong multi-stage synthese noong unang bahagi ng 1980s. Ang mga spherands at cavitands ay nakuha (Larawan 4 c, d) - isang uri ng molecular bowls, ang mga dingding nito ay may linya na may aromatic nuclei, at ang mga depressions kung saan ang guest particle ay nahuhulog ay may linya ng oxygen atoms. Ang mga mangkok na ito ay mayroon ding mga binti - mga pangkat ng methyl na nauugnay sa mga radikal na phenyl. Sa kurso ng mga pag-aaral, lumabas na ang nakuha na mga compound ay bumubuo ng mas matatag na mga complex na may alkali metal cations kaysa sa mga crown ether at cryptand. Ang maliliit na neutral na molekula, tulad ng CH 2 Cl 2 , CH 3 CN, SO 2, ay maaari ding makapasok sa cavitand bowl at mahigpit na hawakan doon.
Dapat pansinin na ang mas kumplikadong mga compound ay mayroon ding mas kumplikadong proseso ng pagkilala sa molekular. Kung ang mga simpleng cryptate complex ay nailalarawan sa pinakasimpleng - "spherical" - pagkilala, kung saan ang laki lamang ng globo, na humigit-kumulang sa substrate, ay gumaganap ng isang papel, kung gayon para sa mga kumplikadong compound, ang pagkilala sa molekula ay maaaring "tetrahedral" o "linear" na pagkilala , na isinasagawa ng mga receptor ng iba't ibang uri. Sa kasunod na mga taon, ang lahat ng maraming uri ng mga proseso ng pagkilala sa molekula ay pinag-aralan, at ang mga receptor na kasangkot sa mga proseso ay kabilang sa iba't ibang klase ng mga compound (crown ethers, cryptands, spherands, cavitands, calixarenes, cyclophanes, cyclodextrins, cryptophanes, atbp.) . Tulad ng isinulat ni Lehn, "... ang larangan ng pananaliksik ay lumawak, na humantong sa pagsasakatuparan ng molekular na pagkilala bilang isang bagong larangan ng kemikal na pananaliksik, na, sa paglalagay ng pagtuon sa intermolecular na pakikipag-ugnayan at mga proseso sa pangkalahatan, na kumakalat sa isang buong saklaw. ng mga kaugnay na larangan, ay lumago sa supramolecular chemistry" .
Fig. 4. Real (disorganized) na mga istruktura ng crown ether (a), cryptand (b) at preorganized na mga istruktura ng cavitand (c) at spherand (d)
Kasaysayan ng pag-aaral ng ilang tipikal na bagay ng supramolecular chemistry
Sa isang makasaysayang konteksto, ang mga unang pinag-aralan na bagay ng supramolecular chemistry ay mga inclusion compound, na kalaunan ay tinawag na clathrates. Ang mga clathrates ay mga compound na nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng mga molekula, na tinatawag na mga bisita, sa lukab ng isang plantsa na binubuo ng mga molekula ng ibang uri, na tinatawag na mga host, o sa lukab ng isang malaking molekula ng host. Kadalasan walang ibang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bisita at host maliban sa mga van der Waals. Ang thermodynamic na katatagan ng naturang mga compound ay sinisiguro ng kanais-nais na geometry ng pag-aayos ng mga molekula ng panauhin sa mga cavity ng host framework, bilang isang resulta kung saan ang mahinang intermolecular na pakikipag-ugnayan ay humantong sa isang pagtaas ng enerhiya kumpara sa enerhiya ng mga bahagi ng mga paunang bahagi. sa malayang estado. Sa kasong ito, tulad ng para sa mga maginoo na compound ng kemikal, ang mga ratio ng mga sangkap na bumubuo ay maaaring magkakaiba, tulad ng sa kaso ng hydroquinone clathrates na may mga marangal na gas, o mahigpit na tinukoy, tulad ng sa mga compound ng urea na may paraffins at sa karamihan ng mga clathrate hydrates.
Ang mga sangkap na kasalukuyang itinuturing na mga inclusion compound ay tila ang unang naobserbahan ni A. Cronstedt, na natuklasan ang zeolite stilbite noong 1756, at J. Priestley, na noong 1778 ay nakatuklas ng "anomalous na yelo", na naging SO 2 hydrate. . 10H 2 O. Noong 1785 - 1786. B. Peletier at W. Karsten, at noong 1811 napagmasdan ni G. Davy ang pagbuo ng mga kristal sa panahon ng paglamig ng gas na kloro, nang maglaon (noong 1823) itinatag ni M. Faraday na ito ay Cl 2 . 10H 2 O, gayunpaman, ang istraktura ng hydrate na ito ay itinatag lamang noong 1952 nina M. Stackelberg at G. Müller.
Figure 5. Structure ng clathrate complex ng thiourea na may adamantane 3:1
Ang konsepto ng Amo at ang terminong "clathrate" sa modernong interpretasyon nito ay ipinakilala noong 1947 ni G. Powell. Sa fig. Ipinapakita ng Figure 5 ang istraktura ng isang thiourea-adamantane 3:1 clathrate complex bilang isang halimbawa. Kasama rin sa mga clathrate complex ang mga inclusion compound ng cyclodextrins.
Fig. 6. Ang istraktura ng cyclodextrins: a - kemikal na istraktura, b - hugis
Ang Iclodextrins ay mga cyclic oligosaccharides na ang mga molekula ay binuo mula sa anim, pito o walo (n=6, 7, 8) d-glucopyranose unit na naka-link ng -1,4-glycosidic bond (Larawan 6). Ang mga molekula ng cyclodextrin ay may hugis ng pinutol na kono (balde), guwang sa loob, kung saan matatagpuan ang 6-8 pangunahing grupo ng OH sa kahabaan ng circumference ng lower base, at 12-16 pangalawang pangkat ng OH ang matatagpuan sa kahabaan ng circumference ng upper base. . Ang mga cyclodextrin ay natuklasan noong 1891 ni A. Villiers, at ang unang detalyadong paglalarawan ng kanilang paghihiwalay ay inilathala noong 1903 ni F. Shardinger. Noong 1938, tinukoy ni K. Freudenberg ang istraktura ng mga cyclodextrins. Simula noon, ang mga natural na nagaganap (natural) na mga receptor na ito ay ginamit para sa iba't ibang layunin. Kaya, ipinakita ni F. Kramer noong 1954 sa unang pagkakataon na ang mga cyclodextrins ay maaaring bumuo ng mga inclusion complex na may malawak na hanay ng mga substrate. Ang kanilang tungkulin bilang mga katalista ay pinag-aralan nina I. Tabushi at Breslow noong 1982.
Ang likas na katangian ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng cyclodextrin at ng "panauhin" ay hindi malinaw na naitatag at malawak na tinatalakay. Ang mga medyo mahina na pakikipag-ugnayan (van der Waals, hydrophobic, atbp.) ay tila ang pinaka-malamang, na ginagawang posible na uriin ang mga complex na ito bilang mga bagay ng supramolecular chemistry. Ang pagbabagong-anyo ng kemikal ng naturang mga complex ay humahantong sa pagbuo ng mga kumplikadong istruktura ng molekular, tulad ng mga catenanes, rotaxanes, polyrotaxanes at mga tubo, na hindi madaling makuha ng ibang mga pamamaraan. Ang kakayahan ng mga cyclodextrins na bumuo ng mga malalakas na complex sa mga may tubig na solusyon na may malaking bilang ng "mga bisita" ng iba't ibang uri ay humantong sa kanilang paggamit bilang mga bloke ng gusali para sa mga nanostructure na nabuo sa pamamagitan ng kanilang self-assembly at kasama sa mga nanodevice.
Kasalukuyang Estado at Mga Uso sa Pagbuo ng Supramolecular Chemistry
Ang mga kamakailang pagsulong sa supramolecular chemistry at ang pinaka-promising na mga lugar ng aplikasyon nito ay nauugnay sa mga proseso ng pagkilala sa molekular.
Figure 7. Self-assembly na kinasasangkutan ng intermolecular hydrogen bonds
Mga pangalan at pormasyon ng mga bagong istruktura dahil sa tinatawag na "self-processes". Ang mga konsepto ng self-assembly at self-organization ay ipinakilala sa supramolecular chemistry ni J.-M. Len sa kurso ng pag-aaral ng kusang pagbuo ng mga inorganic complex (double helicates), na nagpapatuloy bilang isang proseso ng self-assembly. Sa katunayan, ang mga konseptong ito ay dumating sa supramolecular chemistry mula sa biochemistry, kung saan sinakop nila ang isang mahalagang lugar kahit na mas maaga, dahil ang biosynthesis ay maaaring isagawa lamang sa pamamagitan ng "mga proseso sa sarili". Ang pinakakapansin-pansing pagpapakita ng self-assembly sa wildlife ay ang self-assembly ng nucleic acid molecules, ang matrix synthesis ng mga protina; ang mapagpasyang papel ng self-assembly ay ipinahiwatig ng mahigpit na tinukoy na spatial na istraktura ng mga enzyme at receptor.
Sa supramolecular chemistry, ang self-organization ay nangangahulugan ng spontaneous generation, sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon, ng isang well-defined supramolecular structure mula sa mga indibidwal na constituent. Ayon kay Lehn, ang self-assembly at self-organization ay naglalarawan ng dalawang natatanging ngunit magkakapatong na mga klase ng phenomena, ang self-assembly ay isang mas malawak na termino kaysa sa self-organization. Ang supramolecular self-assembly ay binubuo sa kusang pagsasama-sama ng hindi bababa sa dalawa o higit pang mga sangkap, na humahantong sa pagbuo ng alinman sa mga discrete supermolecules o pinahabang polymolecular assemblies (molecular layers, films, atbp.). Sa kasong ito, ang proseso ng pagsasamahan ay nangyayari dahil sa mga non-covalent na pakikipag-ugnayan.
Fig 8. Ang molecular shuttle ay lumipat sa pamamagitan ng pagbabago ng pH ng medium
Tinukoy ni Len ang self-organization bilang isang nakaayos na self-association na:
1) kinabibilangan ng mga sistema kung saan posible ang kusang paglitaw ng kaayusan sa espasyo at/o oras, 2) sumasaklaw sa spatial (estruktural) at temporal (dynamic) na kaayusan, 3) nakakaapekto lamang sa antas ng supramolecular (non-covalent), 4) ay multicomponent. Kaya, ang pag-oorganisa sa sarili ay kinabibilangan ng pakikipag-ugnayan at pagsasama, na tumutukoy sa kolektibong pag-uugali.
Maaaring mangyari ang self-organization sa solusyon, sa liquid-crystal phase, o sa solid state, na may hydrogen bonds, electrostatic at donor-acceptor interactions, pati na rin ang medium effects (solvophobic interactions) na ginagamit bilang pangunahing interaksyon sa pagitan ng mga bahagi. . Sa fig. Ang Figure 7 ay nagpapakita ng isang self-assembly na kinasasangkutan ng mga hydrogen bond na kinasasangkutan ng dalawang porphyrin molecule na pinagsama ng 2,4,6-triamino-5-alkylpyrimidines. Ang resultang istraktura ay may hugis ng isang cell.
J.-M. Sinabi ni Len na "ang kontribusyon ng supramolecular chemistry sa chemical synthesis ay maaaring isaalang-alang sa dalawang pangunahing aspeto: ang paggawa ng mga non-covalent supramolecular particle mismo, na direktang ipinahayag sa mga proseso ng self-assembly, at ang paggamit ng mga supramolecular na tampok upang isulong ang synthesis ng covalent molecular structures" . Sa totoo lang, ang supramolecular synthesis ay binubuo sa pagbuo ng mga supramolecular na istruktura sa pamamagitan ng direktang intermolecular na pwersa. Sa kasong ito, kinakailangan din na sa panahon ng synthesis, ang pagbuo ng mga supramolecular particle ay nangyayari sa panahon ng synthesis mismo. Masasabi nating posible ang supramolecular synthesis kung mayroong isang uri ng pagpaplano at kontrol sa antas ng intermolecular. Sa synthesis ng mga kumplikadong covalent particle, ang supramolecular chemistry ay maaaring gamitin upang iposisyon ang mga bahagi ayon sa ninanais, halimbawa sa pamamagitan ng self-assembly. Nagbubukas ito ng mga bagong posibilidad sa larangan ng synthesis ng mga kumplikadong sistema, at sa mga nakaraang taon ang direksyon na ito ay naging isa sa mga nangungunang.
Ang isa pang promising area para sa pagbuo ng supramolecular chemistry ay ang paglikha ng molekular at supramolecular na aparato. Ang mga molecular device ay structurally organized at functionally integrated chemical system. Ang mga ito ay batay sa isang tiyak na spatial na organisasyon ng mga partikular na bahagi at maaaring i-embed sa mga supramolecular na istruktura. Ang mga photonic, electronic, o ionic na device ay maaaring makilala, depende sa kung ang mga bahagi ay photoactive, electroactive, o ionic, ayon sa pagkakabanggit, i.e. lumahok sa pagsipsip o paglabas ng mga photon, mga donor o tumatanggap ng mga electron, o lumahok sa palitan ng ion.
Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga bahagi na kasama sa naturang mga device: mga aktibong sangkap na nagsasagawa ng isang partikular na operasyon (tumanggap, nagbibigay o nagpapadala ng mga photon, electron, ions, atbp.), at mga istrukturang bahagi na lumalahok sa paglikha ng isang supramolecular na arkitektura, na nagtatakda ng kinakailangang spatial na pag-aayos ng mga aktibong sangkap, lalo na, dahil sa mga proseso ng pagkilala. Bilang karagdagan, ang mga pandiwang pantulong na bahagi ay maaaring ipakilala sa komposisyon ng aparato, ang layunin kung saan ay upang baguhin ang mga katangian ng mga aktibo at istruktura na bahagi. Ang pangunahing bagay ay na, hindi tulad ng mga maginoo na materyales, ang mga bahagi at mga aparato na binubuo ng mga ito ay dapat gumanap ng kanilang mga function sa molekular at supramolecular na antas. Ang pagsasama ng mga molecular device sa supramolecular system ay ginagawang posible na makakuha ng functional supermolecules o ensembles (mga layer, pelikula, lamad, atbp.).
Ang mga molecular at supramolecular na aparato, ayon sa kahulugan, ay nabuo mula sa mga sangkap na pinag-ugnay ng covalent at non-covalent bond, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga supramolecular na device ay maaari ding magsama ng mga device na ang mga bahagi ay naka-link sa pamamagitan ng mga covalent bond, ngunit hindi bababa sa bahagyang napanatili ang kanilang sariling katangian.
Kamakailan lamang, posible na lumikha ng mga switching molecular ensembles na nagbabago ng kanilang spatial na istraktura depende sa pagkilos ng mga panlabas na kadahilanan tulad ng pH ng medium o potensyal na electrochemical nito. Ang isang halimbawa ay rotaxane, na ipinapakita sa Fig. 8. Ito ay binubuo ng isang mahabang polyester chain, na kung saan ay "sinulid" sa pamamagitan ng isang cycle na binuo mula sa dalawang dipyridyl residues konektado sa pamamagitan ng cyclophane tulay. Upang maiwasan ang pag-ikot mula sa paglukso sa kadena, mayroon itong malalaking grupo sa mga dulo - mga substituent ng triisopropylsilyl. Ang mga nalalabi ng 4,4"-diaminodiphenyl at 4,4"-dihydroxydiphenyl na kasama sa polyester chain ay may binibigkas na electron-donating properties; samakatuwid, ang electron-withdraw tetracationic cycle ay electrostatically fixed sa kanila. Sa kasong ito, dalawang conformation ang natanto na nasa estado ng mobile equilibrium. Dahil ang mga aromatic amine ay mas malakas na mga donor ng elektron kaysa sa mga phenol, nangingibabaw ang anyo kung saan nakikipag-ugnayan ang singsing sa fragment ng amine. Gayunpaman, ang posisyon ng balanse ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng kaasiman ng daluyan. Sa isang malakas na acidic na daluyan, ang amine nitrogen atoms ay protonated; ang kanilang mga sarili ay nagiging electron acceptors, at ang bis-dipyridinium ring ay ganap na tumalon sa phenolic fragment. Ang parehong bagay ay nangyayari kapag ang panlabas na potensyal na electrochemical ay nagbabago. Tila, maaaring gumawa ng molecular switch batay sa device na ito. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga molecular device ay magbibigay-daan sa hinaharap na pag-unlad ng nanotechnology, na higit na papalitan ang kasalukuyang nangingibabaw na teknolohiya ng semiconductor.
Sa pagsasalita tungkol sa mga tampok ng supramolecular chemistry, dapat bigyang pansin ng isa ang katotohanan na ang detalyado at kumpletong data ng istruktura ay gumaganap ng isang espesyal, napakahalagang papel sa agham na ito. Ang pag-unlad sa lugar na ito ay magiging imposible nang walang tiyak na pagsusuri ng spatial na pagsasaayos at kamag-anak na spatial na pag-aayos ng mga bahagi ng supramolecular system. Ang nabanggit ay nagbibigay ng mga batayan upang isaalang-alang ang supramolecular chemistry bilang natural na bahagi ng structural chemistry.
Gaya ng nabanggit na, maraming ideya at seksyon ng supramolecular chemistry ang aktwal na lumitaw bago pa ang pormal na kapanganakan nito. Dito maaari nating idagdag na ang likas na katangian ng intermolecular na pakikipag-ugnayan (kabilang ang mga bono ng hydrogen at iba pang mga tiyak na pakikipag-ugnayan), ang kanilang enerhiya at papel sa iba't ibang mga proseso ay matagal nang maingat na pinag-aralan, kabilang ang sa istrukturang aspeto na katangian ng supramolecular chemistry. Kaya, ang buong mga paaralan ay nagtrabaho sa Russia, komprehensibong pag-aaral ng mga intermolecular na pakikipag-ugnayan.
Ang istraktura ng mga molekular na kristal, sa partikular na "halo-halong", tulad ng mga clathrates, ay pinag-aralan ni A. I. Kitaygorodsky et al. , ang intermolecular na pakikipag-ugnayan sa adsorption at chromatography ay naging paksa ng pananaliksik ni A. V. Kiselev et al. , ang impluwensya ng mga non-valence na pakikipag-ugnayan sa mga conformation ng mga molekula ay naging paksa ng mga gawa ni VG Dashevsky. Gayunpaman, ang mga lumikha ng supramolecular chemistry ay makatarungang itinuturing na J.-M. Len, C. J. Pedersen, at D. J. Crum.
Ang pangunahing merito ng mga namumukod-tanging siyentipiko na ito ay nakasalalay sa katotohanan na pinangunahan nila ang arsenal ng tradisyunal na kimika, mga tagumpay sa pisikal at kemikal na pag-aaral ng mga intermolecular na puwersa, at lahat ng kapangyarihan ng modernong pisikal na mga pamamaraan ng pananaliksik sa paglikha ng panimula ng mga bagong bagay na kemikal, ang teoretikal at praktikal na kahalagahan na kung saan ay napakahusay at, tila, , ay hindi pa ganap na nauunawaan.
Panitikan
|
1. Volkov V.A., Vonsky E.V., Kuznetsova G.I. // Mga mahuhusay na chemist ng mundo. M. 1991. 2. Lehn J.-M. // Pure at Apple. Chem. 1978. 50. P. 871. 3. Lehn J.-M. // Istruktura. bonding. 1973. 16. P. 1. 4. Len J.-M.. // Chemistry sa ibang bansa., M. 1989. C. 13. 5. Lehn J.-M. // Agham. 1985. 227. P. 849. 6. Lehn J.-M. Supramolecular Chemistry, Mga Konsepto at Pananaw. Weinheim, 1995. Pagsasalin sa Ruso: Len J.-M. kimika ng supramolekular. Mga konsepto at pananaw. Novosibirsk, 1998. 7. Len J.-M. // Russian Chemical Journal. 1995. 39. S. 94. 8. Ehrlich P. // Mga Pag-aaral sa Imunidad. Wiley. N.Y., 1906. Sinipi mula sa . 9. Fischer E. // Ber. Deutsch. Chem. Si Ges. 1894. 27. 2985. Sinipi mula sa . 10. Werner A. // Zeitschr. Anorg. Chem. 1893. 3. 267. Sinipi mula sa . 11. Wolf K.L., Frahm F., Harms H. // Z. Phys. Chem. Abt. 1937. B 36. P. 17. Sinipi mula sa . 12. Lehn J.-M. // Pure at Apple. Chem. 1979. 51. P. 979. 13. Ovchinnikov Yu.A., Ivanov V.T., Shkrob A.M. Mga kumplikadong aktibong lamad. M. 1974. 14. Davydova S.L. Kamangha-manghang mga macrocycle. L., 1989. 15. Pedersen C.J. Chemistry sa ibang bansa. M., 1989. 16. Pozharsky A.F. // Soros educational journal. 1997. Blg. 9. S. 32. 17. Cram D.J. // Agham. 1983. 219. P. 1177. 18. Dyadin Yu.A., Udachin K.A., Bondaryuk I.V. Mga koneksyon sa pagsasama. Novosibirsk. 1988. 19. Muller A., Reuter H., Dillinger S. // Angew. Chem. Int. Ed. Ingles 1995. 34. P. 2328. 20. Powell H.M. // J. Chem. soc. 1948. 1. P. 61. 21. Gopal R., Robertson B.E., Rutherford J.S. // Acta Cryst. C. 1989. 45. P. 257. 22. Philp D., Stoddart J.F. // Angew. Chem. Int. Ed. Ingles 1996. 35. P. 1155. 23. Wenz G. // Angew. Chem. Int. Ed. Ingles 1994. 33. P. 803. 24. Viliers A., Hebd C.R. // Mga Sesyon ng Acad. sci. 1891. 112. P. 536. Binanggit. sa . 25. Schardinger F. // Z. Unters Nahr. Genussm. Gebrauchsgegenstaende. 1903. 6. 865, Op. sa . 26. Cramer F. Einschlussverbindungen. Berlin, Springer-Werlag, 1954, op. sa . 27. Tabushi I. // Acc. Chem. Res. 1982. 15. P. 66. Binanggit. sa . 28. Lehn J.-M., Rigault A., Siegel J., Harrowfield J., Chevrier B., Moras D., Proc. Natl. Acad. sci. USA. 1987. 84. P. 2565. 29. . Pozharsky A.F. // Soros educational journal. 1997. Blg. 9. P. 40. 30. Lawrence D.S., Jiang T., Levett M., Chem. Sinabi ni Rev. 1995. 95. P. 2229. 31. Kitaygorodsky A.I. mga molekular na kristal. M., 1971. 32. Kitaygorodsky A.I. halo-halong kristal. M., 1983. 33. Avgul N.N., Kiselev A.V., Poshkus V.D. adsorption sa mga homogenous na ibabaw. M., 1975. 34. Dashevsky V.G. Conformations ng mga organikong molekula. M., 1974. 35. Dashevsky V.G. Conformational analysis ng macromolecules. M., 1987. |
