Rotaxany

Rotaxany jsou skupiny molekul, kde je jedna molekula ve tvaru činky obklopena makrocyklem.^[2] Obě složky se od sebe oddělují obtížně, protože konce činky jsou rozměrnější než vnitřní průměr kruhu a zamezují tak oddělení složek, které by vyžadovalo výrazné narušení kovalentních vazeb.

Grafické znázornění rotaxanu

Struktura rotaxanu obsahujícího cyklobis(paraquat-p-fenylen)ový makrocyklus^[1]

Většina výzkumu rotaxanů a jiných podobných struktur, jako jsou katenany, se zaměřuje na jejich přípravu a na využití jako molekulární stroje; rotaxany se ale také vyskytují v přírodních peptidech.

Za objev rotaxanů byla v roce 2016 udělena Nobelova cena za chemii Fraseru Stoddartovi.^[2][3]

Příprava

První příprava rotaxanu byla popsána v roce 1967.^[4] K získání rotaxanů ve využitelných množstvích se makrocykly napojují na pevné podklady, nechají se 70krát reagovat s oběma polovinami činky a odštěpí od pokladu; výtěžnosti dosahují 6 %. Vyšších výtěžků lze dosáhnout předpřipravením výchozích látek pomocí tvorby vodíkových vazeb, koordinace na kovy, hydrofobních sil, kovalentních vazeb nebo coulombických sil. Třemi nejčastějšími způsoby přípravy rotaxanů jsou „přikrytí“, „odstřižení“ a „sklouznutí“,^[5] ale jsou známy i jiné.^[6][7] V roce 2007 byl objeven nový postup tvorby mechanicky navzájem zamknutých struktur pomocí katalýzy přechodnými kovy.^[8]

Názvosloví

Názvosloví rotaxanů se odvozuje od počtu složek rotaxanu, který se vkládá do závorek a vytváří předponu;^[9] rotaxan obsahující jednu činkovitou molekulu a jeden makrocyklus se tak označuje jako [2]rotaxan.