Introduction

1. 초분자화학 (Supramolecular chemistry)

초분자화학은 비공유결합을 통한 약한 상호작용을 통한 구조체를 형성하는 분자들에 대한 학문입니다. 상호작용을 통한 구조체를 형성하는 과정을 분자인식이라고 하며 초분자화학에서 가장 중요한 개념입니다. 초(Supra-)라는 접두사를 붙이는 이유는 분자 하나가 아닌 분자의 집합체 (구조체)를 다루기 때문입니다.
초분자화학에서 대표적으로 활용되는 비공유결합성 상호작용으로는 수소결합, 이온결합, π-π 상호작용, 호스트-게스트 화학 등이 있습니다.

수소결합 활용 초분자 시스템의 예

• DNA: DNA의 이중나선 구조는 Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G), Cytosine (C)과 같은 염기쌍들이 상보적으로 수소결합을 형성한 결과입니다
  (A-T, G-C; 그림 1).

• 나일론: Amide group을 풍부하게 갖는 선형 고분자로 amide group간의 초분자적 수소결합을 통해 수 많은 고분자 사슬이 결속되어 뛰어난 기계적 물성을 보입니다. 그 결과,  낚시줄이나 스타킹과 같은 곳에 활용되고 있습니다 (그림 2).

호스트-게스트 화학
호스트-게스트 화학은 커다란 고리형 분자 (호스트 분자)와 그 분자 안에서 안정화 되는 분자 (게스트 분자)간의 복합체 (complex) 형성에 관한 학문입니다.
대표적인 호스트 분자로는 cyclodextrin (CD)이 있습니다. CD는 포도당이 고리형으로 연결된 올리고당으로 내부는 소수성, 외부는 친수성 입니다. 이러한 구조적 특징에 의해 소수성 분자를 잘 인식하는 성질이 있어, 이를 활용하여 식품첨가제나 냄새 제거제, 제약부문 등 넓은 분야에서 활용되고 있습니다 (그림 3).