超分子化學(xué)資料講解學(xué)習

超分子(fēnzǐ)化學(xué)第一頁，共27頁。超分子(fēnzǐ)化學(xué)之父Jean-MarieLehn教授，1939年9月30日生于法國阿爾薩斯。1957年起在法國斯特拉斯堡大學(xué)主修化學(xué)(huàxué)，1963年獲該大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位。隨后，Jean-MarieLehn教授赴美國哈佛大學(xué)做博士后研究，并同時擔任斯特拉斯堡大學(xué)助理教授。目前任法國科學(xué)院院士、法國巴斯德·路易斯大學(xué)超分子化學(xué)(huàxué)實驗室主任。第二頁，共27頁。超分子(fēnzǐ)化學(xué)

SupramolecularChemistry第三頁，共27頁。三位超分子化學(xué)研究方面(fāngmiàn)的科學(xué)家

獲得1987年的Nobel化學(xué)獎美國的C.J.Pederson、D.J.Cram教授(jiàoshòu)法國的J.M.Lehn教授(jiàoshòu)。第四頁，共27頁。超分子(fēnzǐ)化學(xué)分子材料、信息儲存、擁有及轉(zhuǎn)換、擬酶催化作用及反應(yīng)性、分子囊包及穩(wěn)定化等的基礎(chǔ)有機化學(xué)、無機化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)等各個化學(xué)分支的重新結(jié)合(jiéhé)得以實現(xiàn)的載體（vehicle）超分子化學(xué)已成為當前公認的化學(xué)理論與應(yīng)用技術(shù)的前沿課題。第五頁，共27頁。超分子化學(xué)的定義(dìngyì)和范疇?

超分子化學(xué)就是"分子組裝和分子間鍵的化學(xué)

chemistry

beyond

the

molecule".它是研究超分子或分子超結(jié)構(gòu)的形成,性質(zhì)及應(yīng)用的化學(xué),包括

分子識別原理,受體化學(xué),分子自組裝,超分子光化學(xué),超分子電化學(xué),超分子催化化學(xué),超分子工程學(xué),超分子生命科學(xué)等.涉及的學(xué)科有:無機(wújī)及配位化學(xué),分析化學(xué),有機化學(xué),物理化學(xué),生物化學(xué)以及材料科學(xué)等.

超分子化學(xué)是研究兩種以上的化學(xué)物種(wùzhǒng)通過分子間力相互作用締結(jié)成為具有特定結(jié)構(gòu)和功能的超分子體系的科學(xué)。?簡言之：超分子化學(xué)是研究多個分子通過非共價鍵作用而形成的功能體系的科學(xué)。第六頁，共27頁。超分子(fēnzǐ)與普通分子(fēnzǐ)的區(qū)別不在于物種的大小，而在于是否能夠把這個物種分裂為至少在原則上能獨立存在(cúnzài)的分子。buildingblocks以類似于原子結(jié)合形成分子的方式結(jié)合成超分子。

超分子化學(xué)是分子水平以上的化學(xué)（thechemistrybeyondthemolecule）第七頁，共27頁。天然(tiānrán)大環(huán)配體自然界存在著許多(xǔduō)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能各異的大環(huán)配位化合物例如：維生素B12葉綠素血紅蛋白(xuèhóngdànbái)其中稱為離子載體（Ionophores）的天然大環(huán)配合物與超分子化學(xué)的發(fā)展有著相當密切的關(guān)系。超分子化學(xué)與主客體化學(xué)第八頁，共27頁。纈氨霉素-鉀配合(pèihé)物的晶體結(jié)構(gòu)第九頁，共27頁。環(huán)糊精環(huán)糊精是淀粉在淀粉酶作用(zuòyòng)下生成的環(huán)狀低聚糖的總稱a-b-g-第十頁，共27頁。冠醚二十世紀六十年代，美國杜邦公司的化學(xué)家C.J.Pederson第一個人類(rénlèi)合成出冠醚化合物二苯并18-冠-6他取名：王冠IUPAC：含-O(CH2CH2O)n-結(jié)構(gòu)(jiégòu)的環(huán)狀聚醚化合物簡稱為（王）冠醚化合物（Crownether）第十一頁，共27頁。杯芳烴杯芳烴：苯酚衍生物與甲醛反應(yīng)得到的一類環(huán)狀縮合物。分子形狀(xíngzhuàn)與希臘圣杯（Calixcrater）相似由多個苯環(huán)構(gòu)成的芳香族分子(Arene)——杯芳烴通常在酚羥基的對位還帶有取代基第十二頁，共27頁。超分子(fēnzǐ)化學(xué)與兩親化合物從超分子(fēnzǐ)化學(xué)的角度探討：溶液或液膜中兩親分子(fēnzǐ)自身的組裝和結(jié)構(gòu)超分子聚集(jùjí)結(jié)構(gòu)分子有序組合體表面活性劑單分子層雙分子層膠束微泡體等主要涉及：界面活性化合物應(yīng)用：生物膜模擬、生產(chǎn)等第十三頁，共27頁。分子(fēnzǐ)器件科學(xué)家提出：在有機分子的分子尺寸范圍實現(xiàn)對電子運動的控制，從而使分子聚集體構(gòu)成(gòuchéng)有特殊功能的器件。分子(fēnzǐ)器件的主要研究內(nèi)容：分子(fēnzǐ)導(dǎo)線、分子(fēnzǐ)開關(guān)、分子(fēnzǐ)整流器、分子(fēnzǐ)儲存器、分子(fēnzǐ)計算機等第十四頁，共27頁。新型(xīnxíng)超分子化合物多年前提出的許多拓撲結(jié)構(gòu)：輪烷（Roxtaxane）索烴（Catenane）繩結(jié)（Knot）雙螺旋（Helix）奧林匹克環(huán)（OlympicRing）等新穎的超分子結(jié)構(gòu)已利用(lìyòng)模板反應(yīng)有效地合成出來第十五頁，共27頁。索烴索烴是一種具有連環(huán)套拓撲結(jié)構(gòu)(jiégòu)的超分子化合物，通常環(huán)與環(huán)之間沒有共價鍵聯(lián)系。第十六頁，共27頁。奧林匹克環(huán)第十七頁，共27頁。繩結(jié)繩結(jié)是一種拓撲結(jié)構(gòu)法國Sauvage小組：利用雙銅離子的三維模板效應(yīng)，歷時十余年，終于在九十年代初首次(shǒucì)合成出了繩結(jié)分子。Sauvage教授由此而榮獲大環(huán)化學(xué)學(xué)術(shù)界的第一個Christensen獎。第十八頁，共27頁。螺旋狀分子(fēnzǐ)第十九頁，共27頁。準輪烷和輪烷準輪烷（Pseudorotaxane）：由鏈狀分子通過某種分子間識別或自組裝穿越另一個環(huán)狀分子所形成(xíngchéng)的一種超分子結(jié)構(gòu)。輪烷：在鏈狀分子穿越環(huán)狀分子以后，再在鏈狀分子的兩端(liǎnɡduān)用大基團封住，使環(huán)狀分子不能脫落。第二十頁，共27頁。準輪烷聚合物超分子(fēnzǐ)聚合物第二十一頁，共27頁。環(huán)三黎蘆烴：CyclotriveratrylenesCTV；veratryl：3，4-二甲(èrjiǎ)氧苯甲基）1.X＝Y(jié)＝OCH32.X＝Y(jié)＝OCH2O3.X＝OCH3，Y＝OCD34.X＝H，Y＝DCyclotriveratrylenes第二十二頁，共27頁。穴芳烷：Craptophanesynanti第二十三頁，共27頁。生色(shēngsè)醚（Chromoacerands）第二十四頁，共27頁。壁龕（Niches）1985，Rebek等成功制備了非環(huán)狀的螯狀分子：分子龕分子龕是與客體在尺寸上和形狀(xíngzhuàn)上能夠互補。分子(fēnzǐ)龕客體(kètǐ)第二十五頁，共27頁。目前，超分子化學(xué)的理論和方法正發(fā)揮著越來越重要的作用，該學(xué)科的研究將更加緊密(jǐnmì)地與各化學(xué)分支相結(jié)合.可以預(yù)見，作為超分子化學(xué)起源的主客體化學(xué)將與有機合成化學(xué)、配位化學(xué)和生物化學(xué)互相促進，為生命科學(xué)、能源科學(xué)等共同做出巨大貢獻;超分子化學(xué)方法在無機化學(xué)中的應(yīng)用將使人們獲得多種具有特定功能的配合物、晶體、陶瓷等材料;物理化學(xué)則要改變當前