輪烷（rotaxane）是一類由一個環狀分子（主體）套在一個啞鈴狀的線型分子（客體）上而形成的內鎖型超分子體系。如果含有多個環狀分子，則稱為聚輪烷（polyrotaxane）。其鏈狀分子作軸穿過環狀分子的空腔，同時為了防止環狀分子脫落，在線性分子的兩端必須有兩個體積足夠大的基團——封基（stopper），從而形成穩定的輪烷結構，如下圖所示。
輪烷分類：由于輪烷中存在多種作用力，因此可以根據輪烷中不同類型的環狀分子而對輪烷進行分類。比如基于冠醚、環糊精、葫蘆脲等大環構筑的輪烷
1.冠醚類：冠醚具有疏水的、柔性的外部骨架，同時又具有親水的內腔，內腔不僅能夠和金屬離子絡合，也可以與有機陽離子選擇性的絡合，是多齒的有機配體。獨特的結構使它們可以與含有特殊鍵合位點的有機客體形成有趣的組裝體，包括由冠醚構建的輪烷。其中由冠醚和二級銨鹽陽離子組裝成的輪烷是**的輪烷之一（圖2）。這種冠醚氧原子與二級銨鹽陽離子通過氫鍵形成的輪烷中限制了“啞鈴”組分的自由活動，這通常是設計分子開關的基本條件。
2.環糊精類：環糊精具有獨特的腔狀疏水結構，它與鏈烷烴分子由較強的疏水作用力，促使這類輪烷分子的組裝。1994年 Harada等人首次將PEG（聚乙二醇）與α-CD 反應制備得到高產率的環糊精聚輪烷（圖3），并證明了此物質的結構為“隧道”型。
3.葫蘆脲類：強電荷偶極、氫鍵相互作用以及疏水/親水效應，使葫蘆脲（CB）在水中可以與尺寸匹配的有機、無機陽離子和中性有機客體形成非常穩定的主客體絡合物。葫蘆脲強的鍵合能力及獨特的識別能力使它們成為構建輪烷的優良主體。不同尺寸的葫蘆脲具有不同的溶解度，CB[6]對質子化己二胺類衍生物具有強結合力；水溶性更好且空腔較大的CB[7]可以對更多作為軸的客體分子進行包結，如二茂鐵，紫精衍生物和其他線性有機陽離子；空腔更大的CB[8]可以同時包結兩個客體分子，如紫精和萘、紫精和偶氮苯等，這為構筑功能化的輪烷提供了更多的可能性。
輪烷應用：
1.模板應用：為提高成環反應的效率，可利用分子間非共價鍵作用，使成環反應的反應點在空間上處于有利位置，從而提高成環效率。
2.控制分子構型：在多肽的合成過程中，由于肽鍵的旋轉使得肽鍵的構型非常難于控制，可以把肽和大環酰胺形成輪烷，利用環分子和肽鍵形成氫鍵而達到控制肽鍵的構型。
3.分子開關：輪烷中環狀分子可控制性地停留在線性分子上的識別位點上，如果識別位點為兩個，經過調節使環狀分子穩定地停留在某個位點上，則整個分子就處于一個開或者關的狀態，從而在分子水平上提供一個開關的功能。
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葫蘆脲[7]包載超分子金納米簇(CB[7]/FGGC-AuNCs
葫蘆[7]脲(CB[7])修飾聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)
溫馨提示：西安齊岳生物科技有限公司供應的產品僅用于科研，不能用于其他用途，axc,2020.03.08
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