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.

Стэкинг в химии

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 , 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.

Количественные расчеты π-π-взаимодействия и оценки его вклада в межмолекулярные взаимодействия

Для количественных расчетов π-π-взаимодействия (стэкинга) в настоящее время применяется программа . По этой же программе можно провести оценку их вклада в общий баланс межмолекулярных взаимодействий с применением расчета поверхностей Хиршфельда .

Внешние ссылки

Примечания

Для улучшения этой статьи желательно : Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники , подтверждающие написанное . После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.