Що краще - потоп або метанова катастрофа? Супрамолекулярна хімія
Вперше термін «Супрамолекулярна хімія» був введений в 1978 р лауреатом Нобелівської премії Ж.-М. Леном і визначений як «хімія, що описує складні освіти, які є результатом асоціації двох (або більше) хімічних часток, зв'язаних разом міжмолекулярними силами». Наступні роки були відзначені вибухоподібним розвитком цієї молодої міждисциплінарної науки.
Інше визначення: «Подібно до того, як існує область молекулярної хімії, заснованої на ковалентних зв'язках, існує і область супрамолекулярної хімії, хімії молекулярних ансамблів і міжмолекулярних зв'язків».
Можна сказати, що «супермолекули являють собою по відношенню до молекул те ж, що молекули - по відношенню до атомів, причому роль ковалентних зв'язків в супермолекулах грають міжмолекулярні взаємодії».
У 1995 р книга Ж.-М. Олена «Супрамолекулярна хімія. Концепції та перспективи »вийшла англійською мовою. Російське видання спирається на концептуальне опис супрамолекулярної хімії як хімії програмованих високоселективних нековалентних взаємодій. Її головними об'єктами є супрамолекулярні «пристрою» і ансамблі. Пристрої визначаються як структурно організовані системи, молекулярні компоненти яких володіють певними електро-, іоно-, фото-, термохімічними та іншими властивостями. Описуючи найпростіші пристрої (наприклад, молекулярні проводи, перемикачі), автор обговорює шляхи побудови на їх основі багатофункціональних хімічних «машин».
До природних сполук такого роду відноситься антибіотик валиномицин, за розшифровку структури якого і інші роботи в області мембрано-активних комплексонів Ю.А. Овчіннікову зі співробітниками в 1978 р була присуджена Ленінська премія.
Валиномицин переносить іони калію за його електрохімічного градіенту- він захоплює цей іон з одного боку мембрани, дифундує з ним через бішар і вивільняє його на іншій стороні. Навіщо це потрібно? У будь-якій клітині іонів калію (К+) Завжди набагато більше, ніж іонів натрію (Na+). Поза її переважає натрій. Що це дає клітці? Таке неоднорідний розподіл катіонів лужних металів по обидві сторони клітинної мембрани створює трансмембранний електричний потенціал, як в батарейці. Ця різниця потенціалів, її енергія, використовується, серед іншого, при передачі інформації по нейронам в нервовій системі. Таким чином, той факт, що ми іноді є міркую людьми, є наслідок супрамолекулярної хімії.
Клатратного хімія - Найбільш просунута частина супрамолекулярної хімії. Клатрати - Сполуки, утворені шляхом включення молекул, званих гостями, в порожнині каркаса, що складається з молекул іншого сорту, званих господарями, або в порожнину однієї великої молекули-господаря. Часто між гостями і господарями немає інших взаємодій, крім ван дер Ваальсових. Як казав Есхіл, «з усіх зв'язків наіпріятнейшей є зв'язок між господарем і гостем». Назва клатрати (Від лат. Clathratus - «садити в клітку»), було дано Пауеллом в 1948 році.
Газові гідрати (Також гідрати природних газів або клатрати) - Кристалічні сполуки, що утворюються при певних термобаричних умовах з води і газу. Вони широко поширені в океанах і криолитозоне материків і нестабільні при підвищенні температури і зниженні тиску. Зараз природні газові гідрати приковують особливу увагу як можливе джерело викопного палива, а також учасник змін клімату. У всякому разі, при підвищенні температури на Землі не стільки небезпечний потоп через танення полярних льодів, скільки метанова катастрофа - Вивільнення природних газів з клатратов і перетворення Землі в аналог Венери (температура 447 проС і тиск 93 атмосфери).
Ось така Супрамолекулярна хімія!
Працює в Центрі фотохімії РАН, лабораторія синтезу та супрамолекулярної хімії фотоактивних сполук (Москва). Можна почитати: Льон Ж.-М. Супрамолекулярна хімія. Концепції та перспективи. Новосибірськ: Наука, СО РАН, 1998.
