एक macrocycle है, के रूप में द्वारा परिभाषित आईयूपीएसी, "एक चक्रीय macromolecule या एक macromolecular चक्रीय हिस्से के एक अणु है."[1] में रासायनिक साहित्य, macrocycles varyingly शामिल अणुओं युक्त छल्ले के 8 या अधिक परमाणुओं,[2][3] या 12 या अधिक परमाणुओं.[4] अच्छी तरह से ज्ञात उदाहरण हैं, के रूप में जाना जाता दवाओं macrolides. के आईयूपीएसी परिभाषा नोट है कि एक "चक्रीय macromolecule कोई अंत नहीं है-समूहों लेकिन हो सकता है फिर भी माना जा सकता है एक श्रृंखला के रूप में," और है कि "macrocycle है कभी कभी इस्तेमाल किया [साहित्य में] के लिए अणुओं की कम सापेक्ष आणविक जन नहीं कर रहे हैं कि माना जाता अणुओं.[5] कई macrocycles के रूप में कार्यरत हैं macrocyclic ligands.
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शब्दावली
एक macrocycle उपसर्ग cyclo- के साथ शुरुआत के नाम पर है , वरिष्ठता की स्थापना की एक आदेश से चक्र में सबसे वरिष्ठ इकाई का हवाला देते हुए , क्रमिक रूप से अगले वरिष्ठता में कम निकटतम इकाई की दिशा में क्रम में शेष इकाइयों का हवाला देते हुए द्वारा पीछा किया। पुल भी क्रमिक रूप से उद्धृत कर रहे हैं , जबकि substituents substitutional सिद्धांतों से उद्धृत कर रहे हैं। [6]
मैक्रोसाइक्लिक का इतिहास
सिंथेटिक 1960 के लिए पहले किया macrocycles , उदाहरण के Linstead , Elvidge और सह कार्यकर्ताओं के लिए कुछ बिखरे हुए रिपोर्टों 1950 के दशक में मैक्रोसाईक्लिक यौगिकों के विभिन्न प्रकार के संश्लेषण की सूचना दी जिनमें से कुछ संभावित त्रिकोणीय और tetra- दांतेदार porphyrins और phthalocyanines के समान ligands रहे हैं। वे तांबा, निकल, कोबाल्ट, आदि जैसी धातुओं के साथ परिसरों फार्म के लिए 1960 के दशक में सूचित किया गया कर्टिस न्यूजीलैंड में काम कर trisethylenediaminenickel (द्वितीय) perchlorate और एसीटोन एक मैक्रोसाईक्लिक उत्पाद में जिसके परिणामस्वरूप के बीच प्रतिक्रिया का वर्णन किया। [7]
संश्लेषण
सामान्य में, macrocycles से संश्लेषित कर रहे हैं छोटे, आमतौर पर रैखिक, अणुओं.[प्रशस्ति पत्र की जरूरत]
वहाँ रहे हैं दो प्रमुख श्रेणियाँ synthesizing के लिए macrocycles, प्राथमिकता दोनों में किया जा रहा करने के लिए अधिकतम पैदावार के लिए आवश्यक उत्पाद चुनने के द्वारा, जो रणनीतियों को बाधित प्रतिस्पर्धा रैखिक polymerization और अन्य प्रतिक्रियाओं है। [8]
प्रत्यक्ष संश्लेषण
इस cyclization आय एक पारंपरिक जैविक प्रतिक्रिया की जरूरत नहीं है, किसी भी तरह की दिशात्मक प्रभाव की एक धातु आयन। आमतौर पर शामिल है equimolar सांद्रता की अभिकर्मकों का उत्पादन करने के लिए एक 1:1 संक्षेपण प्रतिक्रिया, या तो उच्च कमजोर पड़ने की स्थिति में या मध्यम करने के लिए कम कमजोर पड़ने की स्थिति है।
टेम्पलेट का संश्लेषण
कुछ cyclizations मदद कर रहे हैं कि उपस्थिति से धातु आयनों, जो मदद करता है को व्यवस्थित गठन के macrocyclic ligand. धातु आयन के रूप में कार्य करता एक 'टेम्पलेट' के लिए cyclization प्रतिक्रिया है। Phthalocyanine था पहली सिंथेटिक macrocycle द्वारा उत्पादित टेम्पलेट प्रतिक्रिया है। धातु आयन प्रत्यक्ष कर सकते संक्षेपण preferentially करने के लिए चक्रीय बजाय polymeric उत्पाद (गतिज प्रभाव टेम्पलेट) या स्थिर macrocycle एक बार का गठन (thermodynamic टेम्पलेट प्रभाव).
धातु आयन के आकार की भूमिका
टेम्पलेट के रूप में इस्तेमाल किया केशन के आकार Schiff आधार सिस्टम के लिए सिंथेटिक मार्ग निर्देशन में महत्व का साबित हुई है। templating केशन की त्रिज्या और macrocycle की "छेद " के बीच अनुकूलता सिंथेटिक मार्ग की प्रभावशीलता के लिए और जिसके परिणामस्वरूप परिसर की ज्यामिति के लिए योगदान। [9]
मैक्रोसाइक्लिक प्रभाव
मैक्रोसाइक्लिक प्रभाव अपनी खुली श्रृंखला अनुरूप की तुलना में एक मैक्रोसाईक्लिक ligand की बढ़ी गतिज और thermodynamic stabilities को दर्शाता है। यह chelate छल्ले की संख्या में वृद्धि के साथ उच्च स्थिरता को दिखाने के लिए एक जटिल के लिए उम्मीद की गई थी , लेकिन मैक्रोसाईक्लिक ligands की स्थिरता में सुधार परिमाण में बहुत अधिक से अधिक एक अतिरिक्त chelate अंगूठी के एकमात्र उपस्थिति से अधिक की उम्मीद थी। Cabbiness और Margerum द्वारा 1970 में कार्यकाल मैक्रोसाइक्लिक प्रभाव की coining करने के लिए इस अतिरिक्त और अप्रत्याशित स्थिरता का नेतृत्व। अध्ययन विभिन्न thermodynamic और गतिज मापदंडों के इस प्रभाव में जिसके परिणामस्वरूप शामिल होने का पता चलता है।[10]
जैविक मैक्रोसाइक्लि
Porphyrin
Porphyrins चार pyrrole सब यूनिटों से बना heterocyclic मैक्रोसाईक्लिक यौगिकों का एक समूह है, सब एक methine पुल के माध्यम से α कार्बन पर परस्पर रूप में वर्णित हैं। वे प्रकृति के भीतर अपनी विस्तृत वितरण की वजह से मध्य 20 वीं सदी के बाद से प्रमुख अनुसंधान का विषय रहा है। वे आम तौर पर इस तरह के रूप में या तो हीम लोहे या मैग्नीशियम यौगिकों की धातु परिसरों के रूप में मौजूद हैं। वे इस तरह के myoglobins, catalases, chlorophylls, और cytochromes के रूप में प्राथमिक चयापचयों का एक विशाल राशि में कृत्रिम समूह, के रूप में सेवा करते हैं। इन विशेषताओं के कारण, इन यौगिकों रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और चिकित्सा के भीतर कई आवेदन किया है। [11]
Corrin / विटामिन बी 12
Corrin एक heterocyclic यौगिक के रूप में परिभाषित किया है और व्युत्पन्न विटामिन बी 12 के भीतर पाया करने के लिए माता-पिता macrocycle के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार, यह इस आवश्यक परिसर के भीतर केंद्र की अंगूठी के रूप में देखा जाता है। deprotonation के माध्यम से, इस अंगूठी संरचना कोबाल्ट के साथ बाँध और विटामिन बी 12 की बुनियादी संरचना के गठन को बनाने के लिए सक्षम है। विटामिन बी 12 मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र के कामकाज में एक महत्वपूर्ण भूमिका है। [12]
एप्लीकेशन
आयन परिवहन
क्षेत्र के भीतर ब्याज की जल्द से जल्द बिंदुओं में से एक के रूप में, macrocycles के आयन परिवहन मुख्य रूप से मुकुट ethers और cryptands आसपास घूमती है। हाल के प्रयासों से कुछ केशन परिवहन की दरों के नियंत्रण की सुविधा के लिए स्विच प्रदान करने के लिए किया जा रहा है। स्विच के प्रकार है कि विकसित किया गया है के दो प्राथमिक उदाहरण तस्वीर cryptands का उपयोग स्विच , और विद्युत स्विच Anthraquinone व्युत्पन्न कमंद ईथर का उपयोग कर रहे हैं। इन परिवहन प्रयासों को व्यापक रूप से धातु फैटायनों की भागीदारी , और हाल ही में इस तरह के रूप में न्यूक्लियोसाइड यौगिकों के परिवहन के लिए macrocycles के उपयोग पर ध्यान केंद्रित विकास के साथ ध्यान केंद्रित किया है। [13]
कटैलिसीस
कटैलिसीस के भीतर आवेदन सब्सट्रेट और उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के आधार पर कई क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है। कटैलिसीस में एक प्रारंभिक प्रयास इस तरह के संक्रमण धातु आयन macrocycle की संख्या के साथ ऑक्सीजन के साथ ही कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में छोटे अणु सक्रियण, कोबाल्ट (आई) और निकल (आई) macrocycles साथ किया गया था। एक बार जब substrates की मान्यता धातु आयन के अलावा अन्य प्राप्त किया जा सकता है, नए कटैलिसीस आवेदन पत्र बनाया जा सकता है।
दवाओं की खोज
Macrocycles छोटे अणुओं के न सिर्फ बड़ा संस्करण हैं, लेकिन लगता है कि प्रदर्शन कर कार्यात्मक उप डोमेन biomolecules के सबसे छोटे उदाहरण के रूप में माना जाता है। Macrocycles अत्यधिक शक्तिशाली है और साथ ही चयनात्मक होना पाया जाता है। वे एक लक्ष्य की सतह के लिए ढालना और बाध्यकारी बातचीत को अधिकतम करने के लिए लचीला कर रहे हैं। उन्होंने यह भी इस तरह के अच्छे घुलनशीलता , lipophilicity , चयापचय स्थिरता और जैव उपलब्धता के रूप में भौतिक और फ़ार्माकोकायनेटिक गुण की तरह दवा का प्रदर्शन एक आणविक वजन Lipinski के नियमों में कहा गया है कि तुलना में अधिक होने के बावजूद। [14]
कैंसर के उपचार
marcocycle की एक उल्लेखनीय आवेदन ट्यूमर इमेजिंग और फोटो गतिशील चिकित्सा के भीतर चिकित्सा के भीतर है। कुल मिलाकर, कैंसर के लिए सबसे मानक उपचार शल्य चिकित्सा, विकिरण चिकित्सा, और कीमोथेरेपी और इन उपचार के सभी विशिष्ट अंग समारोह के नष्ट होने के कारण प्रमुख साइड इफेक्ट होते हैं शामिल हैं। हालांकि, Photodynamic थेरेपी ( पीडीटी) तुलना परंपरागत उपचार में चलाया हुआ है और संभावित जबकि सामान्य अंग के ऊतकों से बचने के घातक कैंसर की कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए पास। पीडीटी पारंपरिक उपचारों के उस बनाम कई उल्लेखनीय फायदे हैं , स्थानों में लागू किया जा रहा है जहां सर्जरी संभव नहीं है पुराने रोगियों , जो परंपरागत उपचार की चपेट में हैं के लिए वैकल्पिक विकल्पों की पेशकश , और अंत में , रसायन चिकित्सा के साथ जुड़े विशिष्ट अंग विषाक्तता का प्रदर्शन नहीं शामिल हैं। ref> Ethirajan, M., Chen, Y., Joshi, P., & Pandey, R. K. (2011). The role of porphyrin chemistry in tumor imaging and photodynamic therapy. Chem. Soc. Rev., 40(1), 340-362.</ref>
संबंधित आणविक श्रेणियाँ
- Cryptand: एक macrocycle के साथ कई छोरों (उदाहरण के लिए, bicyclic).
- Rotaxane: macrocycle(एस) फंस एक छड़ी पर, आम तौर पर स्वतंत्र रूप से
- Catenane: interlocked आणविक छल्ले (एक श्रृंखला की तरह).
- आणविक गाँठ: एक अणु के आकार में एक गाँठ के रूप में इस तरह के एक तिपतिया घास गाँठ है।
इन्हें भी देखें
- चक्रीय यौगिक
- प्रभावी molarity
- Macrocyclic stereocontrol
References
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