超分子
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人們熟知的化學(xué)主要是研究以共價(jià)鍵相結(jié)合的分子的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變換規(guī)律。以J. M. Lehn為代表的學(xué)者所倡導(dǎo)的超分子化學(xué)已成為今后化學(xué)發(fā)展的另一個(gè)全新的領(lǐng)域。
超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，并保持一定的完整性使其具有明確的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀特性。
1987年法國科學(xué)家諾貝爾化學(xué)獎獲得者J. M. Lehn 首次提出了“超分子化學(xué)”這一概念, 他指出: “基于共價(jià)鍵存在著分子化學(xué)領(lǐng)域, 基于分子組裝體和分子間鍵而存在著超分子化學(xué)” 。超分子化學(xué)是基于分子間的非共價(jià)鍵相互作用而形成的分子聚集體的化學(xué), 換句話說分子間的相互作用是超分子化學(xué)的核心。在超分子化學(xué)中，不同類型的分子間相互作用時(shí)可以區(qū)分的，根據(jù)他們不同的強(qiáng)弱程度、取向以及對距離和角度的依賴程度，可以分為：金屬離子的配位鍵、氫鍵、π-π堆積作用、靜電作用和疏水作用等。它們的強(qiáng)度分布由π-π堆積作用及氫鍵的弱到中等，到金屬離子配位鍵的強(qiáng)或非常強(qiáng)，這些作用力成為驅(qū)動超分子自組裝的基本方法。人們可以根據(jù)超分子自組裝原則，使用分子間的相互作用力作為工具，把具有特定的結(jié)構(gòu)和功能的組分或建筑模塊按照一定的方式組裝成新的超分子化合物。這些新的化合物不僅僅能表現(xiàn)出單個(gè)分子所不具備的特有性質(zhì)，還能大大增加化合物的種類和數(shù)目。如果人們能夠很好的控制超分子自組裝過程，就可以按照預(yù)期目標(biāo)更簡單、更可靠的得到具有特定結(jié)構(gòu)和功能的化合物。
目前，超分子化學(xué)的研究范圍大致可分為三類：“1環(huán)狀配體組成的主客體體系；2有序的分子聚集體；3由兩個(gè)或兩個(gè)以上基團(tuán)用柔性鏈或剛性鏈連接而成的超分子化合物（Super molecule）”。
(一)supra molecule 由兩個(gè)或兩個(gè)以上子體系，通過分子間作用力而形成的一個(gè)具有一定結(jié)構(gòu)和功能的實(shí)體。超分子內(nèi)的分子間作用力屬于非共價(jià)鍵，通常是靜電作用、氫鍵和范德華力等。超分子普遍存在，如酶及其底物、激素及其受體和冠醚與某些金屬的包合物都是超分子。
(二) elementary particle 又稱單元粒子。由一組聚合蛋白質(zhì)組成的能量轉(zhuǎn)導(dǎo)單位，存在于線粒體內(nèi)膜。它由7個(gè)復(fù)合體組成，其中4個(gè)是電子傳遞復(fù)合體，另外3個(gè)是ATP合成酶轉(zhuǎn)質(zhì)子酶和轉(zhuǎn)氫酶復(fù)合體。超分子是由1個(gè)基部，1個(gè)莖以及1個(gè)頭部組成的旋鈕樣結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)是由6個(gè)復(fù)合體圍繞一個(gè)中心單位排列形成的，中心單位是分成三部分的重復(fù)單位(TRU)。TRU的頭部是合成或水解ATP的部位，連接頭部和基部的TRU的莖決定ATP被合成還是被水解的調(diào)節(jié)裝置；TRU的基部是膜形成單元，起著連接系統(tǒng)的作用，4個(gè)電子傳遞復(fù)合體，1個(gè)轉(zhuǎn)氫酶和1個(gè)質(zhì)子酶圍繞著這個(gè)連接系統(tǒng)排列。
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