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超分子化学について

2019年10月16日  2021年5月29日 
超分子とは  超分子とは、一つの単純な分子の単純な性質(融点・沸点・色)を超えるような複雑な機能(分子認識・秩序的集合など)を持った分子のことである。しばしば、弱い相互作用(水素結合、疎水性相互作用・配位結合)などを上手に利用して複雑な機能を持たせるものとも説明される。一方で、最近では共有結合でも大きな集合構造や可逆的な利用に使われている場合も超分子に分類されている。また、大した相互作用がなくても、機械的に結合(鎖のような状態)の分子も超分子と呼ばれる。また、単純な分子でも集合することで巨大構造を作る時も超分子だと認識される。超分子化学は厳密に定義をされ…

包接化合物*分子内包の世界

2019年9月17日  2021年6月4日 
適切な大きさの空間を持つ分子を作ると、そこに分子やイオンを内包することができる。このように、非共有結合で分子を捉えるという考え方は、超分子科学の基礎を築く研究になった。 初期の例としては、1987年にノーベル賞を受賞したペダーセンらのクラウンエーテルがある。クラウンエーテルは、下図のような環状化合物で、酸素原子の非共有電子対が内側を向いている構造である。そのため、電子不足な金属イオンを捉えることができる。また、捕まえる金属イオンの種類は、クラウンエーテルの内径により選択できる。 Pedersen, C. J. (1967). “Cyclic poly…

分子のサッカーボール フラーレン【超分子図鑑】

2019年9月17日  2021年6月3日 
フラーレンは、炭素原子から形成されている球状分子のこと。C60(バックミンスターフラーレン)が代表である。他に高次フラーレン、低次フラーレンがある。形状的な美しさと合成の難しさから非常に魅力的な研究対象です。現在では合成方法(合成というより焼くって感じだけど)と分離方法がかなり確立されてきて、フラーレンを修飾した構造もできてきている。一方で工業的魅力は、現在のところカーボンナノチューブ(CNT)の方が、期待をされている気がする。 バックミンスターフラーレン(C60) 60コの炭素原子からなるフラーレン。初めて発見されたフラーレンである。1985年にライ…

ロタキサン

2019年9月17日  2020年4月16日 
面白い分子の形として、ロタキサンを紹介したい。 ロタキサン (rotaxane)は、リング状分子の中を棒状分子が貫通した形をしている。そして、棒状分子の末端に大きなストッパーが入っているため、リングと棒状分子は、直接結合を持っていないのに、離れることがない。面白いことに、リングは棒状分子の上をスライドすることができる。トポロジーとしては、カテナンと類似している。 ストッパーがない場合は、擬ロタキサン構造と呼ばれる。 1967年に、ハリソンらによって人工のロタキサンが合成された。合成の戦略は、環状分子を樹脂に固定し、そこで偶然に軸分子(デカンジオール)…
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