超分子化学简介.pptVIP

通过静电作用Dendrimer的自组装 不规整、不完善分子的自组装 金属体系的自组装 1.金属离子和有机或无机物形成的超分子体系。 2.有机金属化合物自身形成的超分子体系。 3.有机金属化合物作为主体形成的超分子体系。 4.有机金属化合物作为客体形成的超分子体系。 5.含有金属的多组分自组装体系。 阳离子中心螺旋环超分子 + Cu+ 阴离子中心的螺旋环超分子 螺旋复合物 自组装体 笼状化合物 笼状化合物 主客体化合物 索烃和绳节 索烃和绳节 索烃和绳节 索烃和绳节 金属离子的超分子阵列－书架结构 索烃和绳结 梯子结构 栅栏结构 超分子体系的应用 应用 基于识别和自组装 超分子催化 分子器件 纳米材料 超分子药物 组织功能材料 和生物模拟等 光电子器件 超分子催化 超分子催化 超分子催化 超分子催化 超分子催化 超分子催化 Preparation of dicobalt complexes 2–5. Numbers in parentheses refer to yields of isolated products. 超分子催化 超分子催化 Self-Assembled Nano-Reactors Cavity = 0.3~0.5 nm3 Guest = NMe4+, NEt4+, PEt4+, Cp2Co+, and Cp2Fe+(Cp = ?5-C5H5) Combination of racemic M4L6-assembly with chiral guests results in four different stereoisomers. 超分子化学简介 何为超分子化学 简单分子的化学： 1.多属于分子化学的范畴 2.共价键结合 3.涉及分子物种的结构与性能。 超分子化学： 1.超越分子范畴的化学 2.分子间结合键的化学 3.研究两个或两个以上的分子由分子间作用力聚集在一起而形成的更为复杂、组织有序的实体 原子靠共价键组成分子,分子由分子间作用力而形成超分子。 分子间作用力 组成超分子的分子间作用力： 氢键，范德华力，静电作用，配位键的作用，疏水亲脂作用力，芳香堆积等. 正是通过以上分子间作用力的协同作用而形成了超分子 分子间作用力（非共价键力）属于弱相互作用，那怎么能 结合成这种稳定、有序的实体呢？ 分子间作用力的协同作用 分子之间的多种作用具有协同作用特性： 通过协同作用, 分子之间能克服弱相互作用的不足, 形成有一定方向性和选择性的强作用力, 成为超分子形成、分子识别和分子组装的主要作用力, 其强度不次于化学键。 存在协同作用所需条件： 不是随意在任意两个分子之间都能完成, 而是需要有一个特定空间环境作为前提, 通过一定形式的相互匹配。 这些匹配可以是配体与受体的匹配、分子与电子互补、尺寸与形态的兼容或刚性与柔性的调节。 超分子化学所带来的启示 超分子化学的兴起，改变了化学家两个传统的观念： 一、弱的相互作用力一定条件下可通过加合与协同转化为强的结合能； 二、分子不再是保持物性的最小单位，通过组装可使超分子体系具有新的禀性。 超分子化学中常用术语 超分子体系的描述： 受体（receptor) 底物（substrate) 主体(host)指外围配位体 客体(guest)指较小的中心部分 从分子化学到超分子化学 超分子研究的重要推动力 1. 人们希望模拟自然。想借鉴自然界的自组装的思想，最终实现人工合成新颖.稳定.功能和技术的重要材料。 2. 微电子工业不断小型化和高性能的需求-分子器件 目前，超分子化学研究工作非常活跃，它涉及无机化学、有机化学、高分子化学及生物化学等。 实际上超分子体系的研究已不限于化学的范畴, 而是与生物、物理、生命科学、材料、信息及环境等学科交织在一起, 形成了“超分子科学”。 超分子化学的发展 分子识别（recognization) 识别：指给定受体与底物选择性结合并产生某些特定功能的过程。（这种选择性是指分子间特殊、专一的相互作用） 分子识别：发生在分子间的识别过程。 位点识别：发生在实体局部间的识别过程。 分子识别所需满足的条件 主客体之间要有高度的匹配性和适应性： 1.空间上的要求 2.能量上的匹配 3.键，电荷,甚至亲疏水性的互相适应 4.受体和底物间较大的接触面积和多个相互作用点。 这种高度的选择性就导致了超分子形成了高度识别能力。 分子识别的分类 一.从识别类型分 1. 阳离子识别 2. 阴离子识别 3. 中性分子识别 4. 多重识别 二.从识别的主客体分 主体：有机化合物，金属配合物 三.识别的形状 球形识别、四面体识别等 阳离子识别 最简单的分子识别——冠醚和金属阳离子 18-冠-6与碱金