Chimica Supramolecolare

La Chimica Supramolecolare
La Chimica Supramolecolare è una delle aree di più rapido sviluppo  e attualita della chimica, sia sperimentale che teorica.  Le ragioni di tale interesse sono in parte legate al piacere estetico che offre  questa disciplina, per il fascino dei motivi strutturali e delle proprietà  che vi si incontrano, che traducono concetti quotidiani ad un livello molecolare. Naturalmente, al di sopra di ciò, sono le potenziali applicazioni nei più svariati campi che  attraggono la maggiore attenzione. La Chimica Supramolecolare è una disciplina di natura altamente interdisciplinare,  che attrae non solo l'interesse dei chimici organici, inorganici, analitici etc.  ma anche di biochimici, biologi, scienziati dell'ambiente, ingegneri,  fisici dei materiali e teorici, persino matematici e altri svariati ricercatori. I ricercatori supramolecolari sono in genere orientati ad ottenere obiettivi  specifici, e, come tali, sono pronti a varcare i limiti delle loro tradizionali discipline. Questa area può essere definita come la "chimica oltre le molecole",  nel senso che la Chimica Supramolecolare, basata su legami non-covalenti  si pone oltre la Chimica Molecolare, basata sul legame covalente.  L'obiettivo è la costruzione razionale di strutture complesse organizzate  per mezzo di interazioni deboli (forze elettrostatiche, legami idrogeno,  interazioni di van der Waals, etc.e più recentemente anche legami  dativi-coordinativi) e dotate di funzioni pre-ordinate.  Si cerca di costruire e studiare sistemi di complessità crescente, costituiti da  aggregati di un numero definito di molecole (supermolecole) o da sistemi  polimolecolari organizzati o polimerici, tenuti insieme da interazioni  deboli non-covalenti. Tali interazioni stanno anche alla base delle funzioni altamente specifiche che hanno luogo nei sistemi biologici, quali riconoscimento  molecolare, trasporto, catalisi, regolazione, etc.. Un obiettivo ambizioso è di apprendere dai sistemi naturali e di applicare i principi ai sistemi artificiali. Il campo articolato della Chimica Supramolecolare si va diversificando in  diversi settori di ricerca quali, ad esempio, chimica dei macrocicli e loro applicazioni, riconoscimento molecolare, catalisi supramolecolare, nanochimica, chimica dei catenani e rotaxani, dendrimeri, etc.. Alcuni esempi notevoli di sistemi supramolecolari sono sotto illustrati.
Una parte interessante della chimica supramolecolare riguarda il  comportamento host-guest di materiali  inorganici come  le zeoliti.  All'interno delle  gabbie zeolitiche possono essere ospitate molecole di  varia natura e possono avvenire reazioni intracavità. Vengono utilizzate in catalisi e per la selezione molecolare  particolarmente dalla industria petrolchimica.
La linea costruttiva di molti sistemi supramolecolari è basata su principi di  "self-assembly", nell'ambito delle linee guida di quella che è definita la   "crystal engineering". Oltre a sistemi a base organica che possiamo  considerare al giorno d'oggi tadizionali, da una decina di anni si è sviluppata un'area in vivace espansione che possiamo qualificare come chimica supramolecolare inorganica o di coordinazione.  Questa mira alla preparazione e all'utilizzo di architetture finite o di reticoli  infiniti basati sulle proprietà coordinative di centri metallici.
Sistemi complessi quali macrocicli, gabbie e poliedri contenenti nodi  di coordinazione si stanno sviluppando sempre più numerosi.  Alcuni esempi di architetture finite sono illustrati di seguito.
La costruzione di network di coordinazione mediante la 'crystal engineering'  ha prodotto molti esempi interessanti con diverse topologie e contenenti  spesso grandi cavità intersiziali.
I nodi metallici hanno diverse funzioni: da un lato consentono di utilizzare le nozioni sviluppate in chimica di coordinazione per orientare le strutture e le topologie delle supermolecole e dei networks, dall'altro introducono in tali sistemi proprietà legate alle caratteristiche elettroniche e magnetiche dei metalli impiegati. La costruzione di nuovi materiali host di tipo zeolite-mimetico, con nodi metallici e leganti organici come spaziatori (definiti MOF o Metal-Organic Frameworks), apre lo spazio ad una ricca varietà di potenziali applicazioni.
Bibliografia
Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives, J.-M. Lehn, VCH Ed., Weinheim, 1995. Supramolecular Chemistry, J. W. Steed, J. L. Atwood, Wiley & Sons, 2000. Priciples and Methods in Supramolecular Chemistry, H.-J. Schneider, A. Yatsimirsky, Wiley & Sons, 2000. Aspects de la Chimie des Composes Macrocycliques. B. Dietrich, P. Viout, J.-M. Lehn, InterEdition/Editions du CNRS, Paris, 1991. Comprehensive Supramolecular Chemistry. Executive editors Jerry L. Atwood...[et al.] ; chairman of the editorial board Jean Marie Lehn. - [Oxford] : Pergamon, 1996. - 11 v. Calixarenes Revisited. C.D. Gutsche, J.F. Stoddart Ed., Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1998. Container molecules and their guests. D.J. Cram and J.M. Cram. - London : Royal Society of Chemistry, 1994. Crown ethers and cryptands. G.W. Gokel. - London : Royal Society of Chemistry, 1991. Cyclophanes. F. Diederich. - London : Royal Society of Chemistry, 1991. Macchine Molecolari Azionate dalla Luce, V. Balzani e A. Credi, Le Scienze, n. 364, 1988, p. 76. Supramolecolar Chemistry: An Introduction. F. Vogtle, Wiley, 1993.