شیمی سوپرامولکولی: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
Persia (بحث | مشارکت‌ها)
Narges Bagherii (بحث | مشارکت‌ها)
تمکیل تعرف افزودن تاریخچه، کاربرد و دیدگاه آینده
خط ۱:
'''شیمی فراذره‌ای''' یا '''شیمی مهمان-میزبان''' {{انگلیسی|Supramolecular chemistry}}، شاخه‌ای از [[دانش]] [[شیمی]] است که به بررسی سیستم‌های شیمیایی در تعداد زیادی از [[مولکول]]های یک ماده و همچنین مطالعه نیروهای بین مولکولی می‌پردازد و در سال ۱۸۷۳ توسط [[یوهان دیدریک وان در والس]] پیشنهاد شد.
این شاخه از دانش همچنین با نام‌های '''شیمی سوپرامولکولی'''، یا '''شیمی فرامولکولی''' نیز شناخته می‌گردد. این حوزه بر دامنه شیمی فراتر از مولکول تمرکز می کند. نیروهایی که فضا را سامان دهی می کنند ممکن است ضعیف (نیروهای بین مولکولی الکترو استاتیک یا پیوند هیدروژنی) به نیروهای قوی(پیوند کوالانسی)تغییر کنند، ، که میزان جفت شدگی(اتصال)الکترونیکی بین اجزای مولکولی باقی مانده کوچک رابه پارامترهای انرژی اجزاء مرتبط فراهم می کند. درحالی که شیمی سنتی برروی پیوند کوالانسی تمرکز می کند. شیمی سوپرامولکول برهمکنش های غیر کووالانسی برگشت پذیر و ضعیف را بین مولکول ها بررسی می کند. این نیروها شامل پیوند هیدروژنی,کئوردیناسیون فلزی,نیروهای چربی دوست, نیروهای وان دروالس, برهمکنش های واثرات الکتروستاتیک است. مفاهیم مهم که توسط شیمی سوپرامولکول نشان داده شده است عبارتند از مونتاژ خودمولکولی، تاشو، تشخیص مولکولی شیمی میزبان –میهمان،معماری مولکولی در هم قفل- مکانیکی وشیمی کووالانسی پویا. مطالعه برهمکنش های غیرکووالانسی برای فهمیدن (درک کردن) فرایندهای بیولوژیکی از ساختارسلولی تا منظره (دیدن) بسیار مهم است که استنادکردن به این نیروها برای ساختار و توابع سیستم های بیولوژیکی که اغلب برای تحقیقات سوپرامولکول الهام استفاده می شود.
این شاخه از دانش همچنین با نام‌های '''شیمی سوپرامولکولی'''، یا '''شیمی فرامولکولی''' نیز شناخته می‌گردد.
 
مونتاژ خوذ مولکولی، تاشو، تشخیص مولکولی شیمی میزبان - مهمان، معماری مولکولی در هم قفل - مکانیکی و شیمی کوالانسی پویا از مفاهیم مهمی هسنند که توسط شیمی فرا مولکول نشان داده شده اند.<ref>{{یادکرد وب|عنوان=سوپرامولکول - آشنایی و دانلود پروژه و مقالات سوپرامولکولها|نشانی=http://prizma.ir/supramolecular-chemistry/|وب‌گاه=پریزمابوک|تاریخ=2015-12-27|بازبینی=2019-04-16|کد زبان=fa-IR}}</ref>
 
== کاربردها ==
 
=== علم مواد ===
شیمی سوپرامولکولی کاربردهای بسیاری دارد<ref>{{Cite journal|last=Šantrůček|first=J.|date=2007-12|title=Huang, B. (ed.): Plant-Environment Interactions|url=http://dx.doi.org/10.1007/s11099-007-0105-2|journal=Photosynthetica|volume=45|issue=4|pages=612–612|doi=10.1007/s11099-007-0105-2|issn=0300-3604}}</ref>، از جمله برای ساخت مواد جدید. هم چنین بسیاری از مواد هوشمند بر شناخت مولکولی پایه ریزی شده اند.<ref>{{یادکرد وب|عنوان=Smart Materials Series|نشانی=http://pubs.rsc.org/bookshop/collections/series?issn=2046-0066|وب‌گاه=pubs.rsc.org|بازبینی=2019-04-16}}</ref>
 
صنعت داروسازی
 
طراحی هایی که براساس شیمی سوپرا مولکولی انجام شده اند، باعث انجام برنامه های کاربردی بزرگی در ساخت بیومتریال و توسعه درمان شناسی شده اند.<ref>{{Cite journal|last=Webber|first=Matthew J.|last2=Appel|first2=Eric A.|last3=Meijer|first3=E. W.|last4=Langer|first4=Robert|date=2016-01-01|title=Supramolecular biomaterials|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2016NatMa..15...13W|journal=Nature Materials|volume=15|pages=13–26|doi=10.1038/nmat4474|issn=1476-1122}}</ref>
 
مهمترین کاربردهای این شاخه عبارتند از : ساخت مواد جدید، طراحی و ساخت کاتالیزگرها، داروسازی، کامپیوتر های DNA و ... .
 
== تاریخچه ==
نیروهای بین مولکولی اولین بار توسط یوهانس دیدرک وان دروالس در سال 1873 مطرح شد اما هرمان امیل فیشر، برنده جایزه نوبل، پایه های آن را توسعه داد. او پیشنهاد کرد که برهم کنش های بستر -آنزیم از قفل و کلید، از اصول اساسی تشخیص مولکولی و شیمی میزبان و مهمان گرفته شده است.<ref name=":0">{{یادکرد وب|عنوان=شیمی سوپرا مولکول|نشانی=http://article.tebyan.net/Article/AmpShow/330824|وب‌گاه=تبیان|بازبینی=2019-04-16|کد زبان=fa-IR|نام=مجله فرهنگی و اطلاع رسانی|نام خانوادگی=تبیان}}</ref>
 
== مکانیزم های پلیمریزاسیون سوپرا مولکولی ==
مکانیزم پلیمریزاسیون غیر کوالانسی در شیمی سوپرامولکولی به برهمکنش هایی که در فرآیند خود تجمعی بازی می کند دارد.
 
برخلاف پیوند های کوالانسی، بر همکنش های غیر کوالانسی به دما، غلظت و برخی اوقات به میزان پلیمریزاسیون وابسته اند.<ref name=":0" />
 
== ایجاد پلیمرهای سوپرامولکول ==
درشیمی ماکرومولکول واحدهای مونومری توسط پیوندهای کووالانسی در کنار یکدیگر نگه داشته میشوند. درسال1990 ژان ماری لن یک ناحیه جدید در زمینه شیمی پلیمر توسط ایجاد پلیمری که در ان واحدهای مونومری توسط پیوندهیدروژنی در کناریکدیگر نگه داشته میشوند معرفی کرد که به یک پلیمر سوپرامولکول کریستال مایع منتج شد. این اغاز زمینه شیمی پلیمرسوپرامولکول بود. مواد با برهمکنش های برگشت پذیرایجاد شد ودر نتیجه فرصت تولید مواد با خواصی که غیر ممکن یا رسیدن به ان سخت است را معرفی کرد.
 
با الهام از این کار گریفین و همکارانش پلیمرهای سوپرامولکول زنجیره اصلی برپایه پیوند هیدروژنی پیریدین/بنزوئیک اسید را توسعه دادند همچنین پلیمرهای سوپرامولکول کریستال مایع را به دست اوردند. ما پلیمرهای سوپرامولکول را به این صورت تعریف می کنیم: ارایه های پلیمری واحد های مونومری کنار یکدیگر اورده می شوند توسط برهمکنش های برگشت پذیر وبسیار جهت دار ثانویه که منتج می شود به خواص پلیمری در محلول های رقیق وغلیظ وهمچنین در حالت توده.
 
واحدهای مونومری پلیمرهای سوپرامولکول خودشان دارای یک تکرارقطعات شیمیایی نیستند.جهت و قدرت پیوند سوپرامولکول ویژگی های مهم این سیستم ها هستند که می توان به عنوان پلیمرورفتارشان برطبق تئوری های که به خوبی تثبیت شده برای فیزیک پلیمرها در نظر گرفت.
 
درگذشته عبارت پلیمرهای زنده برای این نوع پلیمراستفاده می شد. به هرحال برای جلوگیری از سردرگمی با زمینه پلیمریزاسیون زنده ما ترجیح می دهیم از عبارت پلیمرهای سوپرامولکول استفاده کنیم.
 
== دیدگاه آینده ==
پیشرفت در زمینه های شیمی پلیمر و آلی، سنتز پلیمر و مونو مرهای پیچیده را قادر ساخته است. دانش ما در زمینه شیمی سوپرا مولکول کنترل بر روی سیستم های خود تجمعی را افزایش می دهد و راه را برای ایجاد مواد سوپرا مولکول بر اساس برهمکنش های غیر کووالانسی باز می کند. در دهه های گذشته، پیوند هیدروژنی به اثبات رسانده است که یک کاندیدای مناسب به حساب می آید. با افزایش دانش ما درباره موتیف های پیوند هیدروژنی و رفتار خود تجمعی آنها در محلول و در حالت جامد کشف سنتز سیستم های چند جزئی سوپرا مولکول با موتیف های سوپرا مولکول مختلف در سال های اخیر آغاز شد.
 
با استفاده از پیوند هیدروژنی خالص، سیستم های چند جزئی نتایج امیدوار کننده ای نشان دادند به عنوان مثال کوپلیمرهای دسته ای سوپرا مولکول و مواد زیستی زیست فعال.
 
در حال حاضر زمان به دست آوردن ساختارهای مولکولی خوب همچون ساختار سوپرا مولکول توسط ترکیب دانش گسترده در شیمی پلیمر سنتی با دانش فعلی شیمی سوپرا مولکول است. مرحله بعدی در توسعه پیوند هیدروژنی در شیمی پلیمر سوپرا مولکول به دست آوردن کنترل بر روی خود تجمعی است که با استفاده از گروه های حفاظتی سوپرا مولکول یا با روشن خاموش کردن پلیمریزاسیون سوپرا مولکول توسط تغییر موتیف های پیوند هیدروژنی بدست می آید.
 
این امر می تواند یک گام به سمت مواد با خواص خوب باشد. به عنوان یک مثال ما دانش علم پلیمر و شیمی سوپرامولکول را برای به دست آوردن نانو ذرات سوپرا مولکول بر اساس پیوند هیدروژنی ترکیب کردیم. با استفاده از شیمی پلیمر پلیمرهای کووالانسی با توزیع وزن مولکولی باریک سنتز شدکه متحمل  بخش های کوچکی از گروه های UPy محافظ کووالانسیبر روی زنجیره های جانبی شان  می شود. پس از حفاظت زدایی توسط نور UV، موتیف UPy روشن می شود و سوپرا مولکول کراسلینک شده توسط پیوند هیدروژنی UPy بدست می آید. با استفاده از شرایط رقیق، نانوذرات سوپرا مولکول تک زنجیره بدست می آید که شبیه به پروتئین های تا شده سوپرا مولکول است. این می تواند اولین قدم به سوی پروتئین هایمصنوعی و آنزیم ها، امکانات بی شمار برای پلیمر سوپرا مولکول را نشان می دهد. علاوه بر این، دمای فیلم این نانو ذرات بالا می رود، پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی تشکیل می شوند و سیستم تبدیل به یک شبکه پیوند هیدروژنی سه بعدی می شود. بنابراین پتانسیل کامل برهمکنش های برگشت پذیر سوپرا مولکول ها در فرآیند مواد به کار می رود. <ref>{{یادکرد وب|عنوان=شیمی سوپرا مولکول|نشانی=http://article.tebyan.net/330824/%D8%B4%DB%8C%D9%85%DB%8C-%D8%B3%D9%88%D9%BE%D8%B1%D8%A7-%D9%85%D9%88%D9%84%DA%A9%D9%88%D9%84|وب‌گاه=article.tebyan.net|بازبینی=2019-04-16|کد زبان=Persian|نام=موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی|نام خانوادگی=تبیان}}</ref>
 
== منابع ==