Supramolekylær (supramolekylær) kemi ( Supramolekylær kemi , Supermolekylær kemi ) er et tværfagligt videnskabsområde, herunder kemiske, fysiske og biologiske aspekter af at betragte kemiske systemer mere komplekse end molekyler , forbundet til en enkelt helhed gennem intermolekylære (ikke-kovalente) interaktioner. Objekterne for supramolekylær kemi er supramolekylære ensembler bygget spontant ud fra komplementære , det vil sige med geometrisk og kemisk korrespondance af fragmenter, svarende til den spontane samling af de mest komplekse rumlige strukturer i en levende celle. Et af de grundlæggende problemer i moderne kemi er det rettede design af sådanne systemer, skabelsen af højt ordnede supramolekylære forbindelser fra molekylære "byggesten" med en given struktur og egenskaber. Supramolekylære formationer er kendetegnet ved det rumlige arrangement af deres komponenter, deres arkitektur, "suprastruktur" såvel som de typer af intermolekylære interaktioner, der holder komponenterne sammen. Generelt er intermolekylære interaktioner svagere end kovalente bindinger , således at supramolekylære associater er mindre termodynamisk stabile, kinetisk mere labile og dynamisk mere fleksible end molekyler.
Ifølge terminologien for supramolekylær kemi kaldes komponenterne i supramolekylære associater normalt for receptoren (ρ) og substratet (σ), hvor substratet er den mindre komponent, der kommer ind i bindingen. Udtrykkene inklusionsforbindelse , clathrat og forbindelse (kompleks) af typen gæst-vært karakteriserer forbindelser, der eksisterer i fast tilstand og er relateret til faste supramolekylære ensembler.
Selektiv binding af et bestemt substrat σ og dets receptor ρ til dannelse af et supermolekyle σρ sker som et resultat af processen med molekylær genkendelse . Hvis receptoren ud over bindingssteder indeholder reaktive funktionelle grupper , kan den påvirke kemiske transformationer på substratet, der er forbundet med den, og fungere som en supramolekylær katalysator . En lipofil, membranopløselig receptor kan fungere som en bærer , der udfører transporten , overførslen af det bundne substrat. Således er molekylær genkendelse, transformation, overførsel hovedfunktionerne af supramolekylære objekter.
Supramolekylær kemi kan opdeles i to brede, delvist overlappende områder, som henholdsvis betragtes: 1) supermolekyler er veldefinerede, diskrete oligomolekylære formationer, der opstår på grund af den intermolekylære association af flere komponenter (receptor og substrat(er)) iht. et eller andet "program", der arbejder på grundlag af principperne om molekylær anerkendelse; 2) supramolekylære ensembler - polymolekylære associeringer som følge af den spontane association af et uendeligt stort antal komponenter til en specifik fase, karakteriseret ved en mere eller mindre bestemt organisation på mikroskopisk niveau og makroskopiske egenskaber afhængigt af fasens art (film, lag) , membran , vesikel , mesomorf fase , krystal osv.).
En særlig formalisme bruges til at beskrive placeringen af substratet/substraterne i forhold til receptoren. Eksterne adduktkomplekser kan betegnes som [A,B] eller [A//B]. Inklusionskomplekserne σ i ρ og det partielle skæringspunkt σ og ρ er angivet med de matematiske symboler for henholdsvis inklusion ⊂ og skæringspunkt ∩ — [A⊂B] og [A∩B]. I moderne kemisk litteratur bruges sammen med symbolet ∩ det alternative symbol @ også ofte.
Udtrykket "supramolekylær kemi" blev første gang introduceret i 1978 af nobelprisvinderen Jean-Marie Lehn og defineret som "den kemi, der beskriver de komplekse formationer, der er resultatet af associationen af to (eller flere) kemiske partikler bundet sammen af intermolekylære kræfter." De følgende år var præget af den eksplosive udvikling af denne unge tværfaglige videnskab. I 2016 blev Nobelprisen i kemi tildelt Sir James Fraser Stoddart , Jean-Pierre Sauvage og Bernard Feringa for forskning på dette område .