超分子化学ppt课件.ppt
第五章 超分子化学Supramolecular Chemistry,三位超分子化学研究方面的科学家获得1987年的Nobel化学奖,美国的C.J.Pederson、D.J.Cram教授法国的J.M.Lehn教授。,SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY-SCOPEAND PERSPECTIVESMOLECULES-SUPERMOLECULES-MOLECULAR DEVICESNobel lecture,December 8,1987byJEAN-MARIE LEHN,Nobel lecture,参考书目,1.纳米超分子化学：从合成受体到功能组装体 刘育等编著,化学工业出版社,北京，2004（化学资料室）2.超分子层状结构：组装与功能 沈家骢等著，科学出版社，北京，20043.超分子化学研究中的物理方法 童林荟,申宝剑著，科学出版社，北京，20044.生物超分子体系 李惟等编著，化学工业出版社现代生物技术与医药科技出版中心，北京，2003,参考书目,5.超分子化学：概念与展望(法)Jean-Marie Lehn著，北京大学化学科学译丛，北京大学出版社，北京，2002（化学资料室）6.超分子化学：合成受体的分子识别与组装 刘育,尤长城,张衡益编著，南开大学出版社，天津，2001（化学资料室）7.超分子液晶 晏华编著，科学出版社，北京，2000,参考书目,8.超分子化学导论 孙小强，孟启，阎海波编，中国石化出版社，北京，19979.Interfacial supramolecular assemblies Johannes G.Vos,Robert J.Forster,Tia E.Keyes，John Wiley New York:Marcel Dekker,c2001，（化学资料室）,参考书目,11.Chemistry of nanomolecular systems:towards the realization of molecular devices T.Nakamura.et al.(eds.),Berlin;New York:Springer,c2003.（化学资料室）12.Supramolecular chemistry Jonathan W.Steed,Jerry L.Atwood，Chichester;New York:Wiley,c2000，（化学资料室）,参考书目,13.Self-assembly in supramolecular systems Leonard F.Lindoy,Ian M.Atkinson，London:Royal Society of Chemistry,200014.Transition metals in supramolecular chemistry edited by Jean-Pierre Sauvage，Chichester;New York:Wiley,1999（化学资料室）,建议参考刊物,J.Supramol.Chem.（2001-2002）Supramol.Chem.（2002-）Supramol.Sci.（1994-1998）Inorg.Chem.Dalton Trans.PolyhedronInorg.Chim.ActaJ.Coord.Chem.,超分子化学,分子材料、信息储存、拥有及转换、拟酶催化作用及反应性、分子囊包及稳定化等的基础有机化学、无机化学、物理化学和分析化学等各个化学分支的重新结合得以实现的载体（vehicle）超分子化学已成为当前公认的化学理论与应用技术的前沿课题。,超分子化学的定义和范畴,Lehn教授在获奖演说中对超分子化学的定义：“Supramolecular Chemistry is the chemistry of the intermolecular bond,covering the structures and functions of the entities formed by associasion of two or more chemical species”。,超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。简言之：超分子化学是研究多个分子通过非共价键作用而形成的功能体系的科学。,超分子与普通分子的区别,不在于物种的大小，而在于是否能够把这个物种分裂为至少在原则上能独立存在的分子。building blocks以类似于原子结合形成分子的方式结合成超分子。超分子化学是分子水平以上的化学（the chemistry beyond the molecule）,1.天然大环配体,自然界存在着许多结构复杂，性能各异的大环配位化合物例如：维生素B12,叶绿素,血红蛋白,其中称为离子载体（Ionophores）的天然大环配合物与超分子化学的发展有着相当密切的关系。,超分子化学与主客体化学,缬氨霉素-钾配合物的晶体结构,2.环糊精,环糊精是淀粉在淀粉酶作用下生成的环状低聚糖的总称,a-,b-,g-,环糊精最重要的特点：能与多种化合物形成包合物,环糊精空腔与客体分子体积之间的关系,冠醚,二十世纪六十年代，美国杜邦公司的化学家C.J.Pederson 第一个人类合成出冠醚化合物 二苯并18-冠-6 他取名：王冠,IUPAC：含-O(CH2CH2O)n-结构的环状聚醚化合物简称为（王）冠醚化合物（Crown ether）,杯芳烃,杯芳烃：苯酚衍生物与甲醛反应得到的一类环状缩合物。分子形状与希腊圣杯（Calixcrater）相似 由多个苯环构成的芳香族分子(Arene)杯芳烃 通常在酚羟基的对位还带有取代基,超分子化学与两亲化合物,从超分子化学的角度探讨：溶液或液膜中两亲分子自身的组装和结构,超分子聚集结构分子有序组合体,表面活性剂单分子层双分子层胶束微泡体等,主要涉及：界面活性化合物,应用：生物膜模拟、生产等,分子器件,科学家提出：在有机分子的分子尺寸范围实现对电子运动的控制，从而使分子聚集体构成有特殊功能的器件。,分子器件的主要研究内容：分子导线、分子开关、分子整流器、分子储存器、分子计算机等,新型超分子化合物,多年前提出的许多拓扑结构：轮烷（Roxtaxane）索烃（Catenane）绳结（Knot）双螺旋（Helix）奥林匹克环（Olympic Ring）等新颖的超分子结构已利用模板反应有效地合成出来,索烃 索烃是一种具有连环套拓扑结构的超分子化合物，通常环与环之间没有共价键联系。,奥林匹克环,绳结绳结是一种拓扑结构法国Sauvage小组：利用双铜离子的三维模板效应，历时十余年，终于在九十年代初首次合成出了绳结分子。Sauvage教授由此而荣获大环化学学术界的第一个Christensen奖。,螺旋状分子,准轮烷和轮烷准轮烷（Pseudorotaxane）：由链状分子通过某种分子间识别或自组装穿越另一个环状分子所形成的一种超分子结构。,轮烷：在链状分子穿越环状分子以后，再在链状分子的两端用大基团封住，使环状分子不能脱落。,准轮烷聚合物,超分子聚合物,环三黎芦烃：Cyclotriveratrylenes CTV；veratryl：3，4-二甲氧苯甲基）,1.XYOCH32.XYOCH2O3.XOCH3，YOCD34.XH，YDCyclotriveratrylenes,穴芳烷：Craptophane,syn,anti,生色醚（Chromoacerands）,星球爆炸状化合物（Starburst/Cascade dendrimers）描述特殊几何结构：Starburst dendrimers（树枝状化合物）arborols，cascade molecules hyperbranched,壁龛（Niches）1985，Rebek等成功制备了非环状的螯状分子：分子龛分子龛是与客体在尺寸上和形状上能够互补。,分子龛,客体,
