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分子识别的历史

2022.10.20

自从1828年Friedrich Wöhler合成出尿素分子190年以来,分子化学已经发展到了前所未有的高度,尤其是在有机合成方面,人们利用精美的策略以及巧夺天工的效率和选择性,合成了大量结构复杂、功能多样的分子。而在1987年,Nobel化学奖授予了C.J.Pedersen、D.J.Cram和J.-M.Lehn,则标志着化学发展进入了一个新的时代。对通过非共价键弱相互作用力键合起来的复杂有序且有特定功能的分子集合体,即超分子化学的研究,可说是共价键分子化学的一次升华、一次质的超越,被称为“超越分子概念的化学”。人们从分子化学的圈子里面跳了出来,开始寻找运用分子作为最小合成单位的新的合成策略与方法,进一步开发和研制具有全新功能和性质的新型材料。而作为超分子化学中重要领域的分子识别领域,自然也受到了更多化学家的关注。

事实上,早在1894年,E.Fisher就已经在他的著名论文里建议以“锁和钥匙”的比喻来描述酶与底物的专一性结合,称之为识别。所以,分子识别这一概念最初是被有机化学家和生物学家用来在分子水平上研究生物体系中的化学问题而提出,用来描述有效的并且有选择的生物功能。现在的分子识别已经发展为表示主体(受体)对客体(底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程。

应该说超分子化学的两大领域――分子识别和自组装以及晶体工程――都是以分子识别为基础的,前者是在识别的基础上的自发组装形成超分子,而后者则是人为通过策略和手段以识别为基础制造性质独特的材料。因此分子识别在超分子化学中占有举足轻重的地位。同时,由于识别过程通常会引起体系的电学、光学性能及构象的变化,也可能引起化学性质的变化。这些变化意味着化学信息的存储,传递及处理。因此,分子识别在信息处理及传递,分子及超分子器件制备过程中也起着重要作用。


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