Cosa sono i Catenani secondo la I.U.P.A.C.
I catenani sono idrocarburi che presentano due o più anelli collegati come anelli di una catena, senza che tra essi vi sia un legame covalente. Si tratta della classe più elementare di molecole interbloccate meccanicamente che comprendono due o più anelli, i quali sono permanentemente interconnessi a meno che non venga rotto un legame di uno degli anelli.
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Come viene assegnata la nomenclatura ai Catenani
Per la denominazione dei catenani si antepone un numero che indica il numero di anelli interconnessi. Ad esempio, se ci sono due anelli si parlerà di [2]catenano, se sono tre si utilizzerà il termine [3] catenano.
Isomeri topologici e Catenani ad ordine superiore
Per i catenani di ordine superiore si possono presentare isomeri topologici, come ad esempio un [4]catenano. Questo tipo di molecola può avere una connettività lineare con quattro anelli interconnessi o tre macrocicli interconnessi attorno a un anello centrale, noto come [4]catenano radiale.
Proprietà e sintesi dei Catenani
Una proprietà peculiare dei catenani è la capacità degli anelli di ruotare l’uno rispetto all’altro, un fenomeno che può essere evidenziato tramite risonanza magnetica nucleare (NMR). Ciò permette al catenano di presentare una o più posizioni di anelli termodinamicamente favorite. La sintesi dei catenani è stata resa possibile grazie a diverse strategie di costruzione di anelli molecolari interconnessi.
Applicazioni e usi dei Catenani
I catenani, grazie alla loro struttura ad anello, sono stati impiegati in diverse applicazioni, come assemblaggi e sensori del DNA, nonché in macchine molecolari come interruttori del DNA e motori rotativi. Queste molecole trovano impiego anche come catalizzatori, sensori, polimeri e agenti di somministrazione di farmaci o bioimaging ottico.
Il Premio Nobel per la Chimica del 2016 è stato assegnato a Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart e Bernard L. Feringa per lo sviluppo di molecole con movimenti controllabili, che possono svolgere specifiche funzioni quando vengono applicate ad energia esterna. Grazie alle loro caratteristiche uniche, i catenani rappresentano una promettente frontiera per nuove applicazioni in diversi ambiti.
