機械互鎖結構分子（英語：Mechanically interlocked molecular architectures，MIMAs）是一個超分子化學重要概念[2]，在拓撲學領域頗有意義[3]。機械互鎖結構分子由許多環狀分子嵌套而成，這些環狀分子之間的連接並非傳統的共價鍵，稱為機械鍵（mechanical bond）[4]。是出現在輪烷及索烴等機械互鎖分子結構的化學鍵。有別於一般的有機物，這類分子屬於一種新型拓撲結構分子[2][4]，互鎖的兩個化學結構之間沒有共價鍵的鍵結，是兩個獨立的結構，但因為其幾何結構的關係，讓兩個分子需維持一定的距離或是特定幾何關係，只有破壞其中一個結構的共價鍵才能 破壞互鎖分子之間的機械鍵。在納米技術、有機合成等領域，這種分子都有極大用武之地，它是製造分子機器的基礎[3]，例如其製造出的分子馬達能夠模仿生物體的一些功能[4]。
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定義
機械互鎖結構分子指一類結構獨特的超分子，其多個組分之間由機械鍵而非共價鍵相連[4][3]。只有某個組分內部的共價鍵斷裂時，整個結構才會解體[3]。
分類
准輪烷不屬於機械互鎖結構分子，它指的是一類絡合物，其中線狀分子作為客體穿過主體，其間通過分子間作用力連接[2]。准輪烷是合成多種機械互鎖結構分子的前體，故其穩定程度會影響此合成的產率[2]。
輪烷的結構如左圖所示，其中一個環狀分子作為「輪」，一個線狀分子作為「軸」，後者兩個端基體積大於前者內徑，從而兩者無法脫離[2][3]。
合成
模版合成法是合成機械互鎖結構分子最有效的方法之一[2][3]。其中金屬配位鍵則是一種常用的模版作用[3]。
1981年，Ogino最先合成出了含金屬配位鍵的輪烷[3]，其具體方法是將氯化二氯二乙二胺合鈷(III)與穿過α-環糊精的二胺分子配位，最終產率為19%，在當時屬於極高的產率。[5]
應用
機械互鎖結構分子有外加能量（如化學能、電能、光能等）時可以在兩種狀態之間轉換（分別代表二進制下的0與1），這一特性可用於製造分子機器[6]。
參見
參考文獻
外部連結
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