Макроцикл по определению ИЮПАК — «циклическая макромолекула или макромолекулярная циклическая часть макромолекулы» В химической литературе химики органики могут называть макроциклом любую молекулу, содержащую кольцо из более чем девяти атомов. В координационной химии понятие макроцикла даётся в более узком смысле; так здесь называют циклическую молекулу с тремя или более атомами-донорами, способными образовывать координационные связи с центральным атомом металла.
Макроциклический эффект
Макроциклические соединения, выступающие в роли лигандов, способны располагать свои донорные атомы в пространстве таким образом, что образуется готовое координационное соединение, в которое встраивается ион-комплексообразователь. Макроциклические лиганды высоко селективны, т.е. образуют особо прочные комплексы с катионами определённого размера. Сочетание селективности макроциклических лигандов с высокой прочностью образующихся комплексов носит название макроциклического эффекта.Г. П. Жмурко, Е. Ф. Казакова, В. Н. Кузнецов, А. В. Ященко «Общая химия» под редакцией профессора С. Ф. Дунаева, Академия, 2011. — 242 с. Устойчивость этих соединений так же отчасти объясняется хелатным эффектом.
Макроциклический эффект был открыт в 1969 году. Координационные химики изучали циклические молекулы с тремя или более атомами-донорами с более чем девятью атомами в цикле, поскольку у этих соединений обычно сильная и специфическая связь с металлами. Основная общая характеристика всех макроциклических молекул это макроциклический эффект.
Синтез Макроциклы обычно синтезируются из более мелких линейных молекул.
История использования В течение десятилетий макроциклы использовались для синтеза красок. Например фталоцианины, аналоги порфирина, использовались наиболее часто с момента их открытия из-за своего тёмно-синего цвета. Однако, у них есть и другие применения. Их название происходит от предшественника в синтезе - фталодинитрила.
Макроциклические молекулы аннулены — простые углеводородные конъюгаты каликсарены — продукты циклической олигомеризации фенола с формальдегидом . кукурбитурилы — макроциклы построенного из шести гликольурильных фрагментов. циклодекстрины — циклические олигомеры глюкозы. циклопептиды и депсипептиды циклофаны - углеводороды, состоящие из по меньшей мере одного ароматического блока и соединённой с ним алифатической цепи таким образом, что формирует мостик между двумя его не соединёнными атомами. Яркий пример - морфин.
Макроциклы в биологии Среди природных макроциклических лигандов важную роль играют порфирины — сложные органические молекулы, содержащие четыре атома азота. Порфириновыми комплексами являются гем, хлорофилл, Витамин B12.
Ещё один природный макроциклический лиганд — антибиотик валиномицин, вырабатываемый некоторыми грибками. Валиномицин селективен по отношению к ионам калия. Образующиеся с ним комплексы приобретают способность проникать через межклеточные мембраны, что приводит к нарушению калий-натриевого баланса микроорганизмов и их гибели.
Категории молекул связанных с этой статьёй Лиганд — атомы, ионы или функциональные группы связанные с неким центром Хелаты — мультидентные лиганды, содержащие более одного донорного атома Криптанды — молекула с множественными циклами Ротаксаны — макроциклы надетые на молекулы гантелевидной формы Катенан — молекулярные кольца собранные в виде цепи Молекулярные узлы — молекулы в форме узла, например трилистника
Макроциклические молекулы аннулены — простые углеводородные конъюгаты каликсарены — продукты циклической олигомеризации фенола с формальдегидом . кукурбитурилы — макроциклы построенные из шести гликольурильных фрагментов. циклодекстрины — циклические олигомеры глюкозы. циклопептиды и депсипептиды циклофаны — углеводороды, состоящие из по меньшей мере одного ароматического блока и соединённой с ним алифатической цепи таким образом, что формируется мостик между двумя его не соединёнными атомами. Яркий пример — морфин. краун-эфиры и их производные азакраун- или тиакраун-эфиры. порфирины — получаемые от реакции четырёх пирролов и четырёх альдегидов. Имеют большое биологическое значение.
Литература
(hardbound) ISBN 0-19-855962-3 (pbk.) D. K. Cabbines and D. W. Margerum (1969). «Macrocyclic effect on stability of copper(II) tetramine complexes». J. Am. Chem. Soc. 91: 6540-6541. https://dx.doi.org/10.1021/ja01051a091
Jung, J.E.; Seung, S.Y., Bulletin of the Korean Chemical Society 2002, 23(10) 1483—1486.
Категория:Макроциклические соединения