分子胶囊的设计

1、超分子概述

超分子是由非共价键而组合成的多分子集团，依靠分子间相互作用结合在一起的，组成复杂的有组织的聚集体，并保持一定的完整性，使其具有明确的微观结构和宏观特性。超分子自组装可以产生具有空穴的大分子，实现精确调控药物释放的目的。这类超分子常常采用氢键、卤键和Π-Π相互作用，甚至还有偶极相互作用，在一个分子中存在很多这样的相互作用力，以产生稳固的结合。

2、氢键系统

在超分子自组装时，最常用的分子间相互作用就是氢键。由于氢键具有方向性和生物亲和性，在二维的氢键网络里面，研究人员常常设计平面的刚性芳环——因此采用稠环芳烃。下面这个例子里，烷基的相互排斥使得三聚占优势，而很少发生链状聚合。

当然，要设计分子胶囊，就不能只采用二维的结构，一个典型的这种例子是DNA的双螺旋。我们将上面的分子上下形成堆积结构，在外侧连起来（大概像个灯笼的亚子？）

于是，我们震惊的发现，这种笼状结构可以可逆的转化为链状——即打开“胶囊”，这个打开的速度可以采用改变“灯笼骨架”上面R基的大小来控制。在这里我们引入代数的定义，每扩增一组单元称为一个“代”，直接理解就是“generation”，这可以使分子质量以幂级数求和的速度扩大。

3、卷曲形

如果对生物化学有了解的话，你有可能还听说过α-螺旋和β-折叠，两个β-股之间以氢键形成瓦楞形状。现在，我们类比β-折叠：

把它卷起来，我们得到了另一种超分子的模式：

利用烯烃复分解反应和还原氢化，很容易构筑笼状分子。

4、1+1

很容易注意到，网球表面由两个相同的马鞍形拼接而成。

那么，如果可以设计出这样的分子，那么理应可以拼接成这样的“胶囊分子”：

当然，还有很多超分子组装模式（永远不要低估化学家的想象力！），不得不说，难以名状。