Стэкинг

Термин стэкинг в супрамолекулярной химии относится к такому расположению ароматических молекул, которое напоминает расположение монет в стопке и поддерживается ароматическими взаимодействиями. Наиболее популярный пример такого расположения наблюдается в последовательных парах оснований ДНК. Стэкинг также часто наблюдается в белках, когда два относительно неполярных кольца имеют перекрывающиеся π-орбитали. Точная природа таких взаимодействий (электростатическая или неэлектростатическая) остаётся предметом обсуждений.

Кристаллическая структура тринитрофлуорена, связанного в молекулярных щипцах посредством ароматических стэкинг-взаимодействий. По сообщению Lehn с сотр.[1]

Стэкинг в химии

Параметры, используемые при описании π-стэкинг-взаимодействий.

В органической химии ароматическое взаимодействие (или π-π-взаимодействие) — это нековалентное взаимодействие между органическими соединениями, содержащими ароматические компоненты. π-π-взаимодействия вызываются межмолекулярным перекрыванием p-орбиталей в π-сопряженных системах, так что они становятся сильнее, поскольку число π-электронов возрастает. Другими нековалентными взаимодействиями являются силы Ван-дер-Ваальса, взаимодействия, связанные с переносом заряда, и диполь-дипольные взаимодействия.

В π-π-взаимодействие вовлечены исключительно плоские ароматические соединения, такие как антрацен, трифенилен, коронен, по причине наличия делокализованных π-электронов. Это взаимодействие, несколько более сильное, чем другие нековалентные взаимодействия, играет важную роль в различных областях супрамолекулярной химии. Очевидно, в частности, что π-π-взаимодействия оказывают значительное влияние на формирование кристаллической структуры ароматических соединений, а также на свойства столь различных полимеров, как арамиды, полистирол, ДНК, РНК, белки и пептиды.

Стэкинг в биологии

В ДНК параллельный стэкинг имеет место между соседними парами нуклеотидов и повышает стабильность молекулярной структуры. Азотистые основания нуклеотидов имеют пуриновые или пиримидиновые группы в своем составе, состоящие, в свою очередь, из ароматических колец. В молекуле ДНК ароматические кольца расположены примерно перпендикулярно оси спирали, поэтому их поверхности расположены параллельно, что способствует перекрыванию p-орбиталей этих оснований.

Похожий эффект, именуемый T-стэкинг, часто наблюдается в белках, когда атомы водорода с частичным положительным зарядом одной ароматической системы направлены к центру другой ароматической системы перпендикулярно плоскости последней.

Стэкинг в технике

Некоторые жидкие кристаллы могут образовывать колончатые структуры с помощью π-π-взаимодействий.

В современных нанотехнологиях π-π-взаимодействия являются важным фактором методик молекулярной самосборки.

Обнаружение ароматических веществ газоанализаторами также может быть основано на явлении стэкинга.

Внешние ссылки

The physical basis of nucleic acid base stacking in water.

Примечания

A. Petitjean, R. G. Khoury, N. Kyritsakas and J. M. Lehn. Dynamic Devices. Shape Switching and Substrate Binding in Ion-Controlled Nanomechanical Molecular Tweezers (англ.) // J. Am. Chem. Soc. : journal. — 2004. — Vol. 126, no. 21. — P. 6637—6647. — doi:10.1021/ja031915r.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[lehn-1] A. Petitjean, R. G. Khoury, N. Kyritsakas and J. M. Lehn. Dynamic Devices. Shape Switching and Substrate Binding in Ion-Controlled Nanomechanical Molecular Tweezers (англ.) // J. Am. Chem. Soc. : journal. — 2004. — Vol. 126, no. 21. — P. 6637—6647. — doi:10.1021/ja031915r.