Design of Organic Solids

با توجه به سطح بالای دانش ما در مورد تشکیل پیوند کووالانسی در شیمی آلی مولکول ها، درک ما از اصول مربوط به طراحی جامدات آلی تقریباً در مراحل اولیه است. در حالی که شیمیدانان امروزه قادر به سنتز مولکول های آلی با پیچیدگی بسیار بالا با استفاده از روش های پیچیده آماده سازی هستند، آنها فاقد رویکردهای کلی هستند که آنها را قادر می سازد تا به طور قابل اعتماد ساختارهای کریستالی یا جامد آلی را از توصیف کننده های مولکولی - صرف نظر از اینکه چقدر ساده باشند، پیش بینی کنند. از سوی دیگر، تقریباً تمام مواد آلی اطراف ما در حالت تک مولکولی نیستند، بلکه تجمع و متراکم شده و مجموعه‌های مولکولی مایع یا جامد و آرایه‌های ساختاری را تشکیل می‌دهند که ظاهر و ویژگی‌های ترکیبات آلی را که معمولاً مشاهده می‌کنیم، ایجاد می‌کنند. بدیهی است که خواص الکتریکی، نوری یا مغناطیسی مواد آلی جامد که الزامات مهمی برای فناوری‌های آینده و کاربردهای پیشرفته هستند، و همچنین ثبات و رفتار حلالیت یک دارو به ساختار مولکول و نیروهای درون مولکولی بستگی دارد. حتی با قاطعیت تر در مورد نیروهای بین مولکولی، i. ه. ساختار بسته‌بندی مولکول‌ها که رویکرد کلی به آن وجود ندارد. این وضعیت مربوط می شود]. مدوکس چند سال پیش به حدی بود که آن را «یکی از رسوایی‌های مداوم در علوم فیزیکی» توصیف کرد [نگاه کنید به (1998) Nature 335:201; همچنین رجوع کنید به Ball, P. (1996) Nature 381:648]. مشکل پیش‌بینی ساختارهای جامد و کریستالی آلی بسیار مشکل است.

Considering the high level of our knowledge concerning covalent bond formation in the organic chemistry of molecules, our understanding of the principles involved in organic solid design is almost in its infancy. While chemists today are able to synthesize organic molecules of very high complexity using sophisticated methods of preparation, they lack general approaches enabling them to reliably predict organic crystalline or solid structures from molecular descriptors - no matter how simple they are. On the other hand, nearly all the organic matter surrounding us is not in the single-molecule state but aggregated and condensed to form liquid or solid molecular assemblages and structural arrays giving rise to the appearances and properties of organic compounds we usually observe. Obviously, the electrical, optical or magnetic properties of solid organic materials that are important requirements for future technologies and high-tech applications, as well as the stability and solubility behavior of a medicament depend on the structure of the molecule and the intramolecular forces, but even more decisively on the intermolecular forces, i. e. the packing structure of the molecules to which a general approach is lacking. This situation concerned ]. Maddox some years ago to such a degree that he described it as "one of the continuing scandals in the physical sciences" [see (1998) Nature 335:201; see also Ball, P. (1996) Nature 381:648]. The problem of predicting organic solid and crystal structures is very dif- cult.