Химия молекулярная :
создание новых молекул за счет образования
ковалентных, ионных связей;
создание новых материалов (полимеры,
кристаллы).
Атомы
Êî âàëåí òí û å ñâÿ çè
O
H2N
Ì î ëåêóëû
NH2
Биоорганическая химия :
межмолекулярные слабые нековалентные взаимодействия
(водородные связи, ван-дер-ваальсовые силы, электростатические
взаимодействия и т.п.)
Высокоспецифические процессы:
распознавания, реагирования, транспорт, регуляция.
Протекающие в биологических системах процессы:
связывание субстрата с белком-рецептором,
ферментативные реакции,
иммунологическая ассоциация антиген-антитело,
распознование на клеточном уровне и т.д.
Химия супрамолекулярная:
ансамбли органических молекул,
комплексы неорганических молекул с органическими лигандами;
слабые нековалентные взаимодействия
(электростатические взаимодействия, водородные связи,
ван-дер-ваальсовы силы, стэкинг-взаимодействие, координационные связи);
взаимодействия являются высокоспецифическими;
характерны процессы распознавания, реагирования, транспорта, катализа.
Химия супрамолекулярная:
ансамбли органических молекул,
отличающиеся по свойства от исходных составляющих молекул;
объединяет органическую химию, биохимию и физическую химию;
является самостоятельной ветвью развития органической химии;
возникновение новой области органичекой химии возможно благодаря:
а) высокому развитию органического синтеза,
б) открытию законов, управляющих биологическими процессами,
в) развитию координационной химии,
г) развитие современных методов исследования структуры и свойств соединений
(ИК-, УФ-, ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии, рентгеноструктурный анализ,
квантово-химические методы расчетаи др.))
O
H3C
OH
HO
O
CH3
В 1987 работа Ч. Дж. Педресена
была отмечена Нобелевской премией,
вместе с Д.Крамом и Ж.-М.Леном
«за разработку и применение
молекул со структурно
специфическими взаимодействиями
с высокой селективностью».
Charles John Pedersen
Donald J. Cram
Jean-Marie Lehn
Понятия супрамолекулярной химии
Атомы
Êî âàëåí òí û å ñâÿ çè
Ì î ëåêóëû
Ì î ëåêóëÿ ðí àÿ
ñòðóêòóðà
Молекулы
Í åêî âàëåí òí û å ñâÿ çè
(органические,
неорганические)
Ñóï ðàñòðóêòóðà,
ñóï ðàì î ëåêóëÿ ðí àÿ
àðõèòåêòóðà
Ñóï ðàì î ëåêóëû
Понятия супрамолекулярной химии
Рецептор (или лиганд) +субстрат - реагирующие частицы;
H
H
N
O
O
O
N
H
+
N
H
O
O
O
Краун-эфир
H
N
H
+
N
H
N
H
Циклический полиамин
-циклодекстрин
Валиномицин
H
H H
H
OH
OH OH
OH
Каликсарен
Понятия супрамолекулярной химии
Рецептор (или лиганд) +субстрат - реагирующие частицы;
Катионы металлов,
Катионы аммония,
Органические молекулы,
Полимеры, содержащие определенные функциональные группы,
Биоорганические молекулы
Понятия супрамолекулярной химии
Самоорганизация, самоассоциация - процессы образования супрамолекул
Понятия супрамолекулярной химии
Самоорганизация, самоассоциация - процессы образования супрамолекул;
H
H H
H
H
H H
H
OH
OH OH
OM
MOH
-H2O
OH
OH OH
OH
AklOM
Понятия супрамолекулярной химии
Соединения включения, комплексы, ассоциаты, клатраты,
соединения типа гость-хозяин, супрамолекулярные ансамбли супрамолекулы, продукты ассоциации молекул;
Молекулярное распознование (селективное связывание);
превращение (протекание превращений, типичных только для
данной супрамолекулы);
перенос (транспорт);
катализ;
функции супрамолекул
Супрамолекулярная химия
Синтез
Рецептор
Синтез
Самоорганизация,
самосборка
Супрамолекула
Субстрат
Нековалентные
взаимодействия
Функционирование
Супрамолекулярное
устройство
За счет каких сил происходит связывание молекул в ансамбли?
С-С
347 кДж моль-1
С=С
607 кДж моль-1
Как проявляются межмолекулярные связи:
увеличением температуры плавления или кипения
агрегата по сравнению с исходной молекулой,
поскольку необходимо потратить энергию на разрушение
связи
Координационная связь (донороно-акцепторная) 50-70 кДж моль -1
Доноры электронной пары: O, N, S, P, C=C
Акцепторы электронов: катионы металлов, протоны, переходные
металлы
Координационная связь
АКЦЕПТОР
ДОНОР
O
O
O
O
O
O
O
Metn+
O
O
O
O
O
Пиридин Пиридазин (1,2-диазин)
N
N N
Ag+
N N
N
Водородная связь 10-25 кДж моль-1
O
O
O
H
O
+
N
H
H O
O
Полимеры
Силы Ван-дер-Ваальса 15-20 кДж моль-1:
Взаимодействие между нейтральными молекулами дисперсионные или лондовские силы.
нейтральная молекула индуцированная поляризация
взаимодействие с другой молекулой
-
+
A
-
+
+
+
-
+
B
+
+
+
Полиэтилен - прочный материал, полимерные нити выстраиваются
в пространстве рядом с друг другом, вследствие чего возникают
сильные ван-дер-ваальсовы взаимодействия.
Диполь-дипольное взаимодействие
S
I-
S
N+
N
C2H5
C2H5
-
+
+
-
-
+
+
-
Стэкинг- взаимодействие
S
O
+
O
N
O
ClO4-
S
S
O
S
+
N
S
O
S
+
N
S
O
O
S
O
S
+
N
S
O
O
S
O
O
O
S
O
Стэкинг- взаимодействие
N
H3C
S
S
N
O
O
O
O
O
Структура белков. Четыре уровня организации
Последовательность аминокислот
Конформация
полипептидной цепи
Водородные связи
Пространственная
упорядоченность,
конформация
полипептидной цепи
взаимодействия Ван-дер-Ваальса
ДНК и РНК
C2H5
C2H5
O
O
+
NH2
H2
N
Ni2+
N
H2
O
C2H5
H
H
N
O
O
H
N
H
O
N
+
N
H
N
N
N
H
N
N
H
O
O
H
N
O
O
O
O
O
O
+ Ca2+
O
O
O
O
O
N
H
O
O
H
O
N
O
O
O
O
O
H
H
N
N
+
H
N
O
O
N
H
H
N
H N
+
H
I
S
S
N
I
+
N
NMe2
Me2N
+
NMe2
Me
Me
N
S
+
Me
+
-
+
-
-
+
I
