Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.6: Супрамолекулярні збірки

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19885

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Поки ми бачили, як ковалентні зв'язки можуть використовуватися для зв'язування мономерів разом у більш довгі ланцюги, утворюючи полімери. Існує також великий інтерес останнім часом у використанні міжмолекулярних атракціонів для створення подібних структур. Звичайно, міжмолекулярні атракціони дуже важливі при формуванні великих, організованих структур в біології. Подумайте про близнюкові спіралі, що тримаються разом у ДНК, або про вторинні структури та структури вищого порядку в білках. Зрозуміло, що міжмолекулярні атракціони можуть бути використані для формування великих стійких структур.

    Якщо мета полягає в тому, щоб сформувати ланцюжок, аналогічний ланцюжкам мономерів, які ми бачили в інших полімерах, то було б корисно мати дві ділянки всередині мономера, які можуть взаємодіяти з іншими мономерами. Така молекула змогла б тримати руки з двома іншими партнерами, так би мовити. Якщо взяти водневий зв'язок як приклад сильної міжмолекулярної сили, то можна подивитися на таку молекулу, як етиленгліколь (також званий 1,2-дигідроксиетаном).

    MPassemblyglycol.png

    Етиленгліколь виглядає як етанол (CH 3 CH 2 OH) з додатковою групою OH. Фізичний зразок етиленгліколю - це безбарвна рідина, подібно до етанолу, але між ними є помітні відмінності. Температура кипіння етиленгліколю становить близько 198° C, що на сто градусів вище, ніж у етанолу. Крім того, етанол не дуже в'язкий; він ллється досить легко, але якщо ви намагалися перемішати або залити етиленгліколь, ви помітите, що він здається набагато товщі. Щось тримає ці молекули етиленгліколю дуже щільно один до одного. Неважко уявити формування ланцюгових структур за участю груп цих молекул.

    MPassemblyglycoltrimer.png

    Якщо ми подивимось на діоли, що містять довші вуглецеві ланцюги, ще простіше уявити щось схоже на полімер, з мономерами, з'єднаними між собою через взаємодію водню.

    MPhblongdiolchain.png

    Водневі зв'язки міцні, але вони все ще просто міжмолекулярні атракціони, а не справжні ковалентні зв'язки. Вони легко оборотні, тому будь-які ланцюги, які утворюються через взаємодію між цими діолами, можуть деполімеризуватися дуже легко. Окремі діоли могли легко впасти з кінця ланцюга, а діолові ланцюги могли так само легко зламатися десь посередині.

    А як щодо тетраолу? Якби на будь-якому кінці ланцюга було дві гідроксигрупи, то ланцюг буде набагато рідше розпадатися. Навіть якби один водневий зв'язок розірвався на одному із зв'язків, все одно залишався б другий, що тримає двох сусідів разом. Така молекула може утворювати набагато більш стабільну супрамолекулярну збірку.

    MPhblongtetraolchain.png

    Динамічна природа надмолекулярних збірок є частиною того, що робить їх настільки цікавими для дослідників. Стабільні структури, які можуть легко формуватися за одного набору обставин, але м'яко розійшлися під іншим, могли мати безліч застосувань. Наприклад, деякі дослідники зацікавлені в розробці нових матеріалів, таких як рідкі кристали, які можуть бути перетворені з однієї форми в іншу за допомогою різних подразників. Інші намагаються розробити матеріали, які мають корисні лікарські та терапевтичні застосування.