La química supramolecular (supramolecular) (Química supramolecular , Química supermolecular ) es un campo interdisciplinario de la ciencia, que incluye aspectos químicos, físicos y biológicos de considerar sistemas químicos más complejos que las moléculas , conectados en un todo único a través de interacciones intermoleculares (no covalentes). Los objetos de la química supramolecular son conjuntos supramoleculares que se construyen espontáneamente a partir de complementarios , es decir, que tienen una correspondencia geométrica y química de fragmentos, similar al ensamblaje espontáneo de las estructuras espaciales más complejas en una célula viva . Uno de los problemas fundamentales de la química moderna es el diseño dirigido de tales sistemas, la creación de compuestos supramoleculares altamente ordenados a partir de "bloques de construcción" moleculares con una estructura y propiedades determinadas. Las formaciones supramoleculares se caracterizan por la disposición espacial de sus componentes, su arquitectura, "superestructura", así como los tipos de interacciones intermoleculares que mantienen unidos a los componentes. En general, las interacciones intermoleculares son más débiles que los enlaces covalentes , por lo que los asociados supramoleculares son termodinámicamente menos estables, cinéticamente más lábiles y dinámicamente más flexibles que las moléculas.
Según la terminología de la química supramolecular, los componentes de los asociados supramoleculares suelen denominarse receptor (ρ) y sustrato (σ), donde el sustrato es el componente más pequeño que entra en el enlace. Los términos compuesto de inclusión , clatrato y compuesto (complejo) del tipo huésped-huésped caracterizan compuestos que existen en estado sólido y están relacionados con conjuntos supramoleculares sólidos.
La unión selectiva de un determinado sustrato σ y su receptor ρ para formar una supermolécula σρ se produce como resultado del proceso de reconocimiento molecular . Si, además de los sitios de unión, el receptor contiene grupos funcionales reactivos, puede influir en las transformaciones químicas sobre el sustrato asociado a él, actuando como un catalizador supramolecular . Un receptor lipofílico, soluble en membrana, puede actuar como portador , llevando a cabo el transporte , transferencia del sustrato unido. Por lo tanto, el reconocimiento molecular, la transformación y la transferencia son las funciones principales de los objetos supramoleculares.
La química supramolecular se puede dividir en dos áreas amplias, parcialmente superpuestas, que se consideran respectivamente: 1) las supermoléculas son formaciones oligomoleculares bien definidas y discretas que surgen debido a la asociación intermolecular de varios componentes (receptor y sustrato (s)) de acuerdo con algún “programa”, trabajando sobre la base de los principios del reconocimiento molecular; 2) conjuntos supramoleculares : asociados polimoleculares resultantes de la asociación espontánea de un número indefinidamente grande de componentes en una fase específica, caracterizados por una organización más o menos definida a nivel microscópico y propiedades macroscópicas según la naturaleza de la fase (película, capa , membrana , vesícula , fase mesomórfica , cristal , etc.).
Se utiliza un formalismo especial para describir la ubicación del (de los) sustrato(s) en relación con el receptor. Los complejos de aductos externos se pueden designar como [A,B] o [A//B]. Los complejos de inclusión σ en ρ y la intersección parcial σ y ρ se denotan con los símbolos matemáticos de inclusión ⊂ e intersección ∩ — [A⊂B] y [A∩B], respectivamente. En la literatura química moderna, junto con el símbolo ∩, también se usa a menudo el símbolo alternativo @.
El término "química supramolecular" fue introducido por primera vez en 1978 por el ganador del Premio Nobel Jean-Marie Lehn y definido como "la química que describe las formaciones complejas que resultan de la asociación de dos (o más) partículas químicas unidas por fuerzas intermoleculares". Los años siguientes estuvieron marcados por el desarrollo explosivo de esta joven ciencia interdisciplinaria. En 2016, el Premio Nobel de Química fue otorgado a Sir James Fraser Stoddart , Jean-Pierre Sauvage y Bernard Feringa por investigaciones en esta área .