Struttura sopramolecolare

struttura sopramolecolare

Entità chimica (anche detta supramolecolare) costituita da un aggregato di diverse specie molecolari legate fra loro da interazioni non covalenti. Queste interazioni, più deboli dei legami covalenti (presenti invece nei legami molecolari) e reversibili, includono legami idrogeno, forze di van der Waals, forze idrofiliche, effetti elettrostatici, interazioni di coordinazione con metalli e interazioni π-π. Le strutture sopramolecolari governano la funzione delle macromolecole di origine biologica nella forma di struttura quaternaria e sono oggetto di studio intenso nell’ambito della chimica-fisica biologica. La chimica tradizionale si è concentrata storicamente sullo studio delle strutture molecolari covalenti e soltanto nella seconda metà del XX sec. sono state ottenute strutture sopramolecolari controllate per via sintetica. Questi studi sono culminati nel 1987 con l’attribuzione del premio Nobel per la chimica a Jean-Marie Lehn, Donald J. Cram, Charles J. Pedersen, che ha di fatto consacrato la chimica sopramolecolare quale settore rilevante dedicato alla sintesi, alla caratterizzazione e all’uso di strutture di elevate complessità e funzioni. La chimica sopramolecolare si può suddividere in due vaste aree di indagine: la prima si occupa delle specie oligomolecolari, derivanti dall’associazione di pochi componenti, che interagiscono in base all’ancoraggio e al riconoscimento molecolare, come i sistemi guest-host, formati dal legame non covalente tra un substrato (guest) e un sito specifico (host). La seconda area si occupa invece dei sistemi polimolecolari costituiti dall’associazione spontanea di un alto numero di molecole anfifiliche in una fase specifica e organizzate a livello microscopico in modo tale da conferire a tali sistemi caratteristiche macroscopiche particolari. Lo studio di meccanismi di autoassemblaggio delle strutture sopramolecolari e delle loro capacità di riconoscimento molecolare, complessazione e trasduzione di energia ha portato a enormi sviluppi nel settore, non solo a livello di aumento della conoscenza, ma anche nella fornitura di elementi fondamentali (rotaxani, dendrimeri, fullereni, nanotubi ecc.) per la realizzazione di sistemi di veicolazione e rilascio controllato di farmaci, riconoscimento chirale, compartimentalizzazione di specie ioniche e, infine, di vere e proprie ‘macchine molecolari’.

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