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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。
< br>
1987
年，莱恩
(Lehn
J.
M.)
、克拉姆
(Cram
D.
J.)
和彼得森
(Perterson
C.
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<
/p>
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
Supramolecular C
hemistry
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
(<
/p>
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，
< br>在色谱和
光谱上的应用，
催化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、
< br>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
< br>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、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，<
/p>
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，
通过药物共
晶调控药物分子之间
相互作用和堆积排列方式以达到定向改变药物熔点、溶出速率、
溶解度和生物利用度等性质的目的，
以适应药物开发的需要，
将
是药物共晶这一新兴研究领域将要面临的主要任务。
手性化合物在医药领域有重要意义。目前所用的
52
3
种天然
药物及部分合成药物中手性药物有
517
种，
1327
种全合成药物
中
手性药物有
528
种。人体中的受体
和酶一般皆呈手性，具有立体
选择性，
与手性药物异构体的作用
可能区别很大，
从而导致手性
药物对映异构体之间不同的药理、
毒理作用及药动学过程。
研究
手性化合
物的识别及分离是一个重要课题，并且取得了许多突
破。拆分手性化合物的传统方法例如
手工挑选法、化学法、动力
学方法、生物化学法等由于分离效果较差、耗时长、自动化程
度
低、成本高而难以满足实际需要。自确立超分子概念以来，超分