浅谈超分子化学的应用及前景展望

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1、浅谈超分子化学的应用及前景展望超分子化学是基于冠醚与穴状配体等大环配体的发展以及分子自组装的研究和有机半导体、导体的研究进展而迅速发展起来的，它包括分子识别、分子自组装、超分子催化、超分子器件及超分子材料等方面。其中分子识别功能是其余超分子功能的基础。超分子学科的应用主要是围绕它的主要功能－识别、催化和传输来进行开发研究。1987年，莱恩(LehnJ.M.)、克拉姆(CramD.J.)和彼得森(PertersonC.J.)三位化学家以其对发展和应用具有特殊结构的高分子的巨大贡献而获得诺贝尔化学奖。莱恩

2、在获奖演讲中，首次提出了“超分子化学”的概念。同时克拉姆创立和提出了主—客体化学理论，彼得森则发展和合成出大批具有分子识别能力的冠醚。至此，以“超分子化学”为名称的新的化学学科蓬勃地发展起来，并以其新奇的特性吸引了全世界化学家的关注和热衷。近年来SupramolecularChemistry杂志的创立说明超分子化学作为化学学科的一个独立的分支，已经得到世界各国化学家的普遍认同。目前超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用，该学科的研究不仅与各化学分支相结合，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学

3、等紧密相关。在与其他学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学。超分子科学涉及的领域极其广泛，它不仅包括了传统的化学(如有机化学、分析化学等)，而且还涉及材料科学、信息科学和生命科学等学科。由于超分子学科具有广阔的应用前景和重要的理论意义，超分子化学的研究近十多年来非常活跃。涉及的应用包括：在化学药物方面的研究与应用，在光化学上的应用，在压电化学传感器中的应用，识别作用（酶和受体选择性的根基）的应用，在有机半导体、导体和超导体以及富勒烯中的应用，作为分子器件方面的研究，在色谱和光谱上的应用，催化

4、及模拟酶的分析应用，在分析化学上的应用等等。超分子化学在药物开发中的应用研究是国际学术界和工业界共同关注的一个热点。药物分子和其它有机分子通过氢键作用结合在一起形成的药物超分子化合物,可有效改善药物的溶解度、生物利用度等性质,成为药物制剂的一个新选择。超分子药物化学是超分子化学在药学领域的新发展。该领域发展迅速，是一个新兴的交叉学科领域，正在逐渐变成一个相对独立的研究领域。迄今已有许多超分子化学药物应用于临床，其效果良好。更多的超分子体系正在作为候选药物进行临床研究开发。超分子化学药物因具有良好的稳定

5、性、安全性、低毒性、不良反应少、高生物利用度、消除药物异味、克服多药耐药、药物靶向性强、多药耐药性小、生物相容性好、高疗效以及开发成本低、周期短、成功可能性大等诸多优点而备受关注，在抗肿瘤、抗炎镇痛、抗疟、抗菌、抗真菌、抗结核、抗病毒、抗癫痫、作为心血管和磁共振成像药物等医药领域具有很大的发展潜力。可以预料，在不远的将来，超分子化学药物的研究与开发必将越来越活跃，可能逐渐发展成为一个独立的超分子药物化学学科研究领域。目前超分子化学药物研究虽然取得了许多重要进展，超分子化学药物的主体分子涉及环糊精、卟啉

6、、高分子及其他多类结构化合物，客体分子本身为药物和非药物分子等，但主要工作集中在环糊精类、卟啉类及金属络合物类等超分子化学药物领域。应该说超分子化学药物的研究还处于起步阶段。随着超分子化学进一步发展和超分子药物研究的深入，超分子化学药物的研究与开发必将进一步延伸。药物共晶是一种新兴的药物晶型。一个给定的活性药物分子通过形成共晶，一方面可以大大丰富其结晶形式，另一方面可以改善其物化性质及临床疗效。药物活性分子通常因含有各种官能团而具有不同的生物活性。最新研究发现，这些官能团能够利用氢键或者其它非共价键作

7、用而与其它有机分子通过分子间的识别作用生成超分子化合物，即药物共晶，从而有效改善药物本身的结晶性能、物化性质及药效，成为药物固体制剂的一个新选择。被引入的有机分子，也称为共晶试剂，可以是辅料、维生素、矿物质、氨基酸及食品添加剂等。因此，对于一个给定的药物，可能生成数以百计的药物共晶，为剂型设计提供了更多的选择。此外，新的药物共晶可获得知识产权保护，延长原有药物的市场周期，具有广阔的应用前景。超分子化学的药物共晶研究在国际上已经取得了一些进展。基于超分子化学原理的药物共晶研究可以从分子水平上控制药物分子

8、的结晶过程，调控药物分子在晶体中的排列方式，从而达到改善药物性质的目的。在药物研发领域中，共晶筛选已成为继多晶型筛选和盐类筛选之后的又一项常规前期研究开发程序。目前药物共晶放大生产的相关研究也已展开，其产品的上市指日可待。然而迄今为止，对药物共晶的研究还处于起步阶段，大部分研究工作主要是进行药物共晶的设计、筛选及结构解析，对于药物共晶性质的系统研究及药物共晶结构与性能之间的相关性研究尚很少涉及。因此，深入探讨药物共晶形成的机理以提高共晶的筛选效率，通过药