Chemistry 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Chemistry
标  题: 当代化学前沿简介——超分子化学  zz
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon Apr 26 14:11:19 2004), 站内信件

发信站: 我爱南开站 

    我对超分子了解甚少，但愿专家们不要批判。

    超分子化学是非传统化学键造成的行为（分子间作用和分子聚集体）的科学。本
科化学书上的氢键构造的缔合大分子便有超分子化学的影子。然后是冠醚对金属离子
的选择性络合开始再明显一点，到了讲环糊精对于一些有机反应的影响已经进入超分
子化学的范畴了。
    超分子化学范畴内的分子间作用力可以有氢键，疏水作用等等。我们学校刘育教
授研究的主要是环糊精和杯芳烃，以它们作为骨架，合理的修饰以后可以对某些结构
的小分子起作用。超分子化学合理的利用可以做很多事情。结合了小分子(客体)的超
分子主体会发生性质的变化，有可能作为选择性电极定量的测定某些小分子的含量，
和无机物膜对于某些分子/离子的选择一样。超分子可以用来分离某些物质，从一堆
结构相似的分子中特定的找出某一种，甚至手性的超分子可以以很高的效率拆分对映
异构体，如我们组用一个天然生物碱衍生物极其高效的拆分我们的手性配体前体。去
年非典流行期间有人开玩笑说用环糊精把SARS病毒给包起来....那个不大现实，无论
是有蛋白质外壳的病毒还是没有的类病毒，甚至是疯牛病的没核酸的蛋白质病毒的个
头都远远超过环糊精。但是超分子的作用是不可小视的。另外分子之间的自组装行为
也是能够发个好文章的。
    因为对超分子了解不够，鬼扯一些别的充篇幅。拟酶是化学家的Final fantasy
之一，之所以叫做拟酶，是希望能够合成一个非多肽的分子，它具有酶那样的作用。
先讲讲仿生化学作为铺垫吧，别昏头了。
    仿生造就了无数的发明，化学中的仿生学就是根据生物合成化学物质的机理来类
比，寻找新的合成途径。我做过一个反应，其最初的创意是从生物体内合成脂肪酸的
机理来的。生物体内合成脂肪酸的机理类似酯缩合，每次加两个碳原子上去。这个仿
生反应试剂温和，收率好，易于分离。试剂温和对于有机合成是非常重要的，活性高
的试剂的生产无疑需要更高的成本，例如乙醇钠的成本高于烧碱，烧碱的成本高于碳
酸钠，酰氯的成本高于羧酸，能用低活性试剂解决问题就不要用高活性的。高活性的
试剂还面临选择性问题，它们有可能会破坏其他官能团的。恰当的使用生物化学中反
应的原理绝对是新发现的一个源头。生物的化学能力太强大了，可以以很高的选择性
和收率，很低的能量消耗来完成很难的反应，谁完全攻克了固氮肯定是诺贝尔。唯一
可惜的是生物给的产品量总是不够让人满意。
    酶是生物体内的催化剂，催化活性和选择性异常的高。酶可以分为几个部分：维
持特定分子结构的部分，和底物结合的部分，参与活化底物让其反应的部分。和底物
的结合包括不少超分子范围内的作用力。超分子化学和仿生结合起来便诞生了拟酶这
一惊天地泣鬼神的创意。如果构造一个分子，它的骨架能够比较好的维持，骨架中的
官能团可以和底物小分子结合，另外一些官能团可以活化小分子参与反应，那该是多
么完美。可惜技术难度太大，国内的环境是不可能的。做研究意味着一次次的设想都
会失败，每次设想都要花大量的金钱，国内因为经费职称等等的压力没有办法去搞这
种高风险的项目。投入少，产出多对于真正的高科技根本不可能，国家还是对科学和
教育不够重视。
    如果征服了拟酶，化学将面貌一新。不会因为这个就失业的，总会有新的领域需
要人，不注意及时学习新东西才会失业。而征服拟酶的过程中，超分子这个领域的人
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