Misafir Kapıyı Çalınca: Supramoleküler Kimya

Ağu 19, 2013

Supramoleküler kimya, moleküller arasındaki ve molekül içindeki etkileşimleri inceleyen bilim dalıdır.”

Bu sözler, Supramoleküler kimyanın günümüze kadar gelen yolculuğundaki en önemli adım sayılabilecek bir keşfin sahibi 1987 yılında Nobel Kimya Ödülünü almış Jean-Marie Lehn‘e ait.  Lehn’e bu yolculukta eşlik eden Donald J. Cram ve Charles J. Pedersen’i de unutmamak gerek elbette. Bu üç bilim adamı, bazı moleküllerin diğerlerini tanıması ve seçici bir şekilde bir araya gelerek bir bileşik  meydana getirmesini gözlemledikten sonra düşük moleküler ağırlıklı, bir çok farklı özelliğe sahip organik moleküller sentezlediler. Bu moleküllerin en belirgin özelliklerinden bir tanesi katyonlara -ve hatta bazı anyonlara- seçici bir şekilde bağlanabilmeleriydi.

1987′deki bu ilk adımın öncesi ve fazlası için buraya tıklayabilirsiniz. Yazının devamında, sizlere kısaca supramoleküler kimyanın temellerinden ve çeşitli örneklerinden bahsedeceğim.

En temel tarifi ile supramoleküler kimya, misafir ve ev sahibi olarak adlandırılan iki molekül arasındaki kovalent olmayan etkileşimdir. Kulağa basit  ve keyifli bir misafirlik ilişkisi gibi geliyor değil mi? Ev sahibi olarak adlandırılan moleküller genellikle büyük (enzim ya da başka bir sentetik halkalı bir organik molekül) ve yapılarında geniş boşluklar bulunduran maddelerden oluşur. Misafir moleküller ise anyonlar, katyonlar ya da iyon çiftlerinden oluşmaktadır. Elbette ki kimyanın uçsuz bucaksız çöllerinde, bu tanım zaman

http://www.cchem.berkeley.edu/knrgrp/sup.html

http://www.cchem.berkeley.edu/knrgrp/sup.html

la yavan kalmış, hatta ve hatta bazı sistemleri tanımlamak için yeterli olmamıştır. Daha belirgin bir tanım yapmak gerekirse, ev sahibi moleküller içlerinde yakınsak bağlanma yerleri bulunduran, yani Lewis bazı olan donör atomları barındıran, misafir moleküller ise yapılarında ıraksak bağlanma yerleri bulunduran, yani Lewis asiti metal katyonlarından oluşmaktadır. Bu noktada bağlanma noktası, iyonlarla ev sahibi molekülün birbirlerine kovalent olmayan bağlarla tutulduğu yer olarak tanımlanabilir.

 

Misafir-Ev Sahibi İlişkisine Bir Örnek www.chemistry-blog.com

 

Peki kovalent olmayan bağlar tam olarak hani tür bağları kapsamakta?  H-bağları, iyon-iyon etkileşimleri , π asidi-π bağı etkileşimleri, metal-ligand bağları bunlardan bir kaçı olarak adlandırılabilir. Elbetteki her bağlanma türünün kuvveti birbirinden farklı ve buna göre moleküle kattığı özellikler de oldukça çeşitlidir.

Bu şekilde makromoleküller oluşturabilen, gerek doğada gözlemlenen, gerekse  laboratuvarlarda sentezlenebilen birçok supramoleküler yapı bulunmaktadır. Bu moleküllerden en çok bilinenleri taç eterler, halkalı dekstrinler ve kükürbütürillerdir. Bunlardan aşağıda çok ilginç bir videosunu izleyebileceğiniz ve çeşitli misafir moleküllerle makromoleküler yapılar oluşturabilen  ve β -cyclodextrin olarak adlandırılan 7 halkalı şeker halkası  molekülü  halkalı dekstrinlerin  en reaktif ve seçicisi olarak bilinmektedir. Bu video bizlere iki molekülün farklı ortamlarda birbirlerini  nasıl bulduklarını, daha kaba bir deyiş ile, bir misafirin kapıyı çalarak ev sahibiyle nasıl buluştuğunu anlatan en güzel örneklerden biri.

Elbetteki bu moleküller üzerine söylenebilecek tüm sözler içinde bu bahsettiklerim yalnızca kısa birer başlangıç. Son olarak, günümüzde supramoleküler kimyanın bu kadar ilgi çeken ve gün geçtikçe değişen dallardan biri olmasının en önemli sebeplerinden biri de tek başınayken belirli bir fonksiyonu gerçekleştiremeyen moleküllerin, birleşerek  tek bir molekül haline geldiklerinde bu fonksiyonu gerçekleştirebilmeleri. Bu fonksiyonlardan bazıları, ışığa tepki verme, kendi kendini tamir edebilme, moleküler tanıma olarak bilinmekte. Yani supramoleküler kimya, bizlere tekil halde asla sahip olamayacağımızı düşündüğümüz yeni özelliklerin kapılarını arayabiliyor!

Kaynakça:

  1. http://www.cchem.berkeley.edu/knrgrp/sup.html
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclodextrin
  3. http://www.youtube.com/watch?v=4f_khh6paJI
  4. www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1987/press.html

 

Kapak Resmi: Engin Umut Akkaya, Bilkent Üniversitesi Kimya Bölümü

 

 

İlgili Yazılar

Etiketler

Yazıyı Paylaşın

Yorum Bırakın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Şu HTML etiketlerini ve özelliklerini kullanabilirsiniz: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Download mp3