Молекулярная инкапсуляция
В супрамолекулярной химии молекулярная инкапсуляция — это удержание молекулы-гостья внутри полости супрамолекулярной молекулы-хозяина (молекулярной капсулы, молекулярного контейнера или клеточных соединений). Примеры супрамолекулярных молекул-хозяев включают карцеранды и эндоэдральные фуллерены . [1]
Реактивность гостей
[ редактировать ]Важным следствием инкапсуляции является то, что гость ведет себя иначе, чем в растворе. Молекула-гость имеет тенденцию быть нереактивной и часто имеет характерные спектроскопические признаки. Соединения, обычно очень нестабильные в растворе, такие как арины или циклогептатетраен, были выделены при комнатной температуре при молекулярной инкапсуляции.
Примеры
[ редактировать ]Один из первых примеров инкапсуляции структуры на молекулярном уровне был продемонстрирован Дональдом Крэмом и его коллегами; [1] им удалось изолировать крайне нестабильный антиароматический циклобутадиен при комнатной температуре, инкапсулировав его в гемикарцеранд. Выделение циклобутадиена позволило химикам экспериментально подтвердить одно из наиболее фундаментальных предсказаний правил ароматичности .
В другом примере [2] каркас состоит из галлия тетраэдрического кластерного соединения , стабилизированного 6 бидентатными катехоламидными лигандами , расположенными по краям тетраэдра . Гостем является 16-электронный и, следовательно, очень реакционноспособный рутения металлоцен ( металлоорганический катализатор) с циклопентадиенильным лигандом (красный) и 1,3,7-октатриеновым лигандом (синий). Общий заряд этого аниона равен 11, а противоионами являются 5 катионов тетраметиламмония и 6 катионов калия . Соединение рутения разлагается в воде в течение нескольких минут, но в капсулированном виде оно сохраняется в воде в течение нескольких недель.
Большие металлические сборки, известные как металлапризмы , содержат конформационно гибкую полость, которая позволяет им вмещать множество гостевых молекул. Эти сборки оказались многообещающими в качестве агентов доставки лекарств к раковым клеткам.
Применение инкапсуляции позволяет контролировать реакционную способность, спектроскопию и структуру. Например, реакционная способность свободного 1-фенил-3-толил-2-пропонона (сокращенно A-CO-B) в возбужденном состоянии дает продукты AA, BB и AB, которые возникают в результате декарбонилирования с последующей случайной рекомбинацией радикалов A• и B. •. Принимая во внимание, что тот же субстрат при инкапсуляции реагирует с образованием продукта контролируемой рекомбинации AB и перегруппированных продуктов (изомеров A-CO-B). [2]
Другие приложения:
- инкапсуляция нитей самоорганизующегося бимедного комплекса в полимерные нанопроволоки .
Алкоголь
[ редактировать ]По словам химика-пищевика Удо Поллмера из Европейского института пищевых продуктов и наук о питании в Мюнхене , алкоголь может быть молекулярно инкапсулирован в циклодекстрины , производные сахара. Таким образом, с жидкостью, заключенной в небольшие капсулы, можно обращаться как с порошком. Циклодекстрины могут поглощать алкоголь примерно на 60 процентов от собственного веса. [3] США Патент на этот процесс был зарегистрирован еще в 1974 году. [4]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ян Волошин, Ирина Белая, Роланд Кремер (2016). Феномен инкапсуляции. Синтез, реакционная способность и применение ионов и молекул в клетках . Спрингер. ISBN 9783319277387 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Каанумалле, Лакшми С. (20 октября 2004 г.). «Контроль фотохимии с помощью различных гидрофобных наноокружений» . Дж. Ам. хим. Соц . 126 (44): 14366–14367. дои : 10.1021/la203419y . ПМИД 15521751 .
- ↑ Алкогольный порошок: Alcopops из сумки. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine , Westdeutsche Zeitung, 28 октября 2004 г. (немецкий).
- ^ Приготовление спиртосодержащего порошка , General Foods Corporation, 31 марта 1972 г.
- ^ Крам, диджей; Таннер, Мэн; Томас, Р., Укрощение циклобутадиена Angewandte Chemie International Edition , том 30, выпуск 8, страницы 1024–1027, 1991 г. Аннотация
- ^ Стабилизация реакционноспособных металлоорганических промежуточных продуктов внутри самоорганизующегося наноразмерного хозяина Доротея Фидлер, Роберт Г. Бергман, Кеннет Н. Раймонд Ангевандте Chemie, международное издание , том 45, выпуск 5, страницы 745–748, 2006 г. Аннотация
- Фрейзер Хоф; Стивен Л. Крейг; Колин Наколлс; Юлиус Ребек младший (3 мая 2002 г.). «Молекулярная инкапсуляция». Angewandte Chemie, международное издание . 41 (9): 1488–1508. doi : 10.1002/1521-3773(20020503)41:9<1488::AID-ANIE1488>3.0.CO;2-G . ПМИД 19750648 .
