Makrotsükkel

Makrotsükkel ehk makrotsükliline ühend on suur tsükliline molekul, mille ring koosneb tavaliselt vähemalt 12 aatomist. Makrotsüklid moodustavad ruumilisi kaviteete, kus need võivad koordineerida ioone või väiksemaid molekule, ning nende suur ring pakub preorganiseeritud ja spetsiaalset sidumisvõimet. Nende omadused sõltuvad ringi suurusest, geomeetriast ja funktsionaalsetest toimedest külgedel.

Makrotsüklilisedühendid jagunevad mitmeks peredeks, näiteks kroonetherid (crown ethers), calixarened, tsüklodextriinid ja porforiinid, samuti pillarenid ja teised suurtsüklilised struktuurid. Iga rühm eristub oma suuruse ja asetatavate funktsionaalsete rühmade poolest, mis määrab, milliseid ioone või molekule nad paremini siduvad või koordineerivad. Kroonetherid, nagu 18-crown-6, on klassikalised näited makrotsüklilistest ühenditest ning neid kasutatakse laialdaselt sobivaennemise ja koordineerimise uurimisel.

Süntees makrotsüklidele on keemias väljakutse, sest suur ringi moodustamine on entropiliselt ebasoodne. Ühendsed meetodid hõlmavad kõrge lahjendusega tsükliseerimist, malliga (template) abi kasutamist, dünaamilist kovalentset keemiat ning ringi sulgemise metülaatsiooni ehk ring-closing metathesis (RCM). Üldiselt eelistatakse strateegiaid, mis soodustavad preorganiseeritud, stabiilse kaviteediga struktuuri tekkimist.

Rakendused hõlmavad molekulaarsed võõrad tunnustused, ioonide ja väikesemolekulide kinnipüüd, katalüüs, ravimite kohaletoimetamine ja detekteerimine sensorites ning materjaliteaduse valdkonnas. Makrotsükliliste ühendite kujundamine ja rakendused on keskne osa supramolekulaarsest keemiast ning nende arendamine jätkab avardumist paljudes teadus- ja tööstussektorites.

Ajalugu: makrotsükliliste ühendite mõiste ja avastused tõid kaasa supramolekulaarses keemias olulise arenguhüppe 1960–1970‑ndatel. Esmakordselt said Nobeli preemia supramolekulaarsest keemiast 1987 Pederseni, Lehni ja Crami juhtimisel. Crown ethers’i avastus 1967. aastal on makrotsükliliste ühendite uurimise ajalooline verstapost.