主客体化学先驱者法国的JMLehn教授发现穴醚化合物并提出超分子.ppt

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：发现冠醚化合物 D. J. Cram教授：主客体化学先驱者 法国的J. M. Lehn教授：发现穴醚化合物 并提出超分子概念 ?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 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。 Fig.2. Schematic represention of five types of supramolecular species 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 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 环糊精最重要的特点：能与多种化合物形成包合物 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 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 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。 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。 环三黎芦烃：Cyclotriveratrylenes CTV； veratryl：3，4-二甲氧苯甲基） 穴芳烷：Craptophane （a）球形离子大小识别 （b）四面体识别 三环氮杂冠醚中N原子的四面体分布，对同样大小的K+和NH4+，倾向于和NH4+结合。 3. DNA DNA中的碱基对就是依靠形成最多的氢键、几何上的匹配。在生命体系中是最重要的一种氢键识别。 过渡金属的配位几何学和配位体相互作用位置的方向性特征，提供了合理地组装成各类超分子的蓝图。 （a）大环超分子（Mo-O配位键） （b）Zn-N配位键形成的分子盒 （b）Zn-N配位键形成的分子盒 （c）Fe-N配位键组装成的超分子 （d）Mo-C和Mo-N键组装成的超分子 环糊精内壁为疏水性。 当环糊精接上一个疏水基团（如Ph-C4H9）这个基团通过识别内壁的疏水性，并自组装成长链。 疏水作用的识别和组装 * 第十章 超分子结构化学 Chapter 10 Supramolecular Chemistry 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。 Fig.1 Schematic representation addressing the difference between supermolecules and large molecules according to the photochemical approach 超分子与大分子的区别