
【化】 rotaxane
annulus; ring; take turns; wheel
【医】 wheel
alkyl
【机】 camphane; menthane
轮烷(rotaxane)是由环状分子和线状分子组成的超分子结构,其线状分子两端带有体积较大的封端基团,阻止环状分子脱离。该术语源自拉丁语"rota"(轮)和"axis"(轴),形象描述其机械互锁特性。
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,轮烷必须满足三个条件:①环状组分能绕轴自由旋转;②轴两端具有位阻基团;③解离需共价键断裂。其结构分类包含准轮烷(未封端前体)和聚轮烷(多环串联体系)(来源:IUPAC Gold Book)。
该概念最早由诺贝尔化学奖得主Donald J. Cram在1985年实验验证,现已成为分子机器研究的基础构件。2016年诺贝尔化学奖表彰的分子马达研究即基于轮烷结构开发(来源:《Chemical Reviews》分子机器专题综述)。
轮烷的特殊拓扑结构使其在智能材料领域展现潜力,包括:
相关术语包括索烃(catenane,环环相扣结构)和分子梭(根据刺激改变位置的轮烷亚类)。当前研究聚焦于提高组装效率与运动可控性(来源:Nature Nanotechnology最新研究进展报告)。
轮烷(Rotaxane)是一种超分子化学中的机械互锁结构,由环状分子和线型分子通过非共价键结合形成。以下是其核心要点:
轮烷由一个或多个环状分子(轮)套在一个哑铃状的线型分子(轴)上组成。线型分子两端带有体积较大的封端基团(如大分子基团),防止环状分子滑出,从而形成稳定结构。其名称源于拉丁文“roda”(轮)和“axis”(轴)。
轮烷的环状分子与线型分子通过“力学键”(机械键)连接,而非传统共价键或配位键。这种键的稳定性依赖于封端基团的位阻效应及分子间作用力。
准轮烷(Pseudorotaxane)是轮烷的前体,其线型分子两端无封端基团,环状分子可自由脱离或结合。准轮烷需通过化学修饰(如封端)才能转化为稳定轮烷。
轮烷的研究始于1971年,现已成为超分子化学与纳米技术交叉的热点领域。其合成方法多样,例如通过模板导向组装或动态共价化学策略。
如需更详细的技术进展或合成案例,可参考相关化学文献或权威数据库。
【别人正在浏览】