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第十章 配位化学前沿 三. 生物无机化学  1. 什么是生物无机化学? 生物无机化学主要研究无机元素（尤其是金属离子）在生命体中的存在形态，主要功能，代谢过程，某些天然配体，重要的金属酶及金属蛋白等生命物质的性质、结构和生物功能。 四.富勒烯化学 －－老元素新发现 1985年，H. W. Kroto (U.K.) 和R. E. Smalley (U.S.A.) 用激光蒸发石墨所得产物，通过质谱仪发现C60 和C70 等Cn碳原子簇。对于其结构，先是预言，后经X-射线衍射法和电子衍射法测得其特殊的球形结构。称之为Buckminster fullerene, 富勒烯，巴基球，足球烯。 结构测定表明： C60分子有12个五边形和20个六边形面围成的球体。60个C原子处于32面体的顶点上，可看作一截顶20面体（B12H122-）,属于Ih点群对称性。所有的C原子都是等价的。每个C原子以近似与sp2.28方式杂化，分别与周围3个C原子相连，形成3个σ键，剩余的轨道和电子共同组成离域π键。 C70分子具有D5h对称性，它是由两个类似于C60的半球体通过一组额外的10个C原子桥联而成。富勒烯分子属于柏拉图体结构，故服从Euler公式： F(面数)， V（顶点数），E(棱边数) F + V = E + 2 富勒烯的氧化还原反应： 3K(蒸气) ＋烟炱(C60) K3C60 超导体, Tc = 18K 另有 La@C82; Sc2@C80 ; C60F60 化合物。 C60的二聚体 分子桥：乙炔，亚苯基，氧桥，也可无桥。 富勒烯的无机化学反应 与无机化合物或有机金属化合物反应，生成多种衍生物： C60S2Fe2(CO)6 (η2-C60)Pt(PPh3)2 碳纳米管 日本学者Iijima发现 碳纳米管是管状的纳米级石墨晶体，是由单层或多层石墨层卷曲形成的无缝管子，管子的两端由两个碳半园球体封接而成。 在高科技领域有更为广泛的应用前景，如作隧道扫描电镜的探针；碳纳米管电子枪，用于笔记本电脑等微电子产品。 五. 超分子化学 1. 何谓超分子化学？ 1987年诺贝尔化学奖得主，超分子化学概念提出者，法国J-M. Lehn 教授将它定义为“超越分子概念的化学”，意指两个以上的分子以分子间的力高层次组装的化学。因此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而成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。简而言之，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。超分子化学是一门处于化学学科与物理、生命科学相互交叉的前沿学科。它的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、富勒烯等）的发展密切相关， 而且与分子自组装、分子器件和新颖有机材料的研究息息相关。从某种意义上讲，超分子化学将四大基础化学（有机化学、无机化学、分析化学和物理化学）有机地融合成一个整体。 2. 分子识别 所谓分子识别是指主体（受体）对客体（底物）选择性结合并产生某种特定功能的过程，是分子组装及超分子功能的基础 （锁与钥匙的关系）。 1). 冠醚的离子/分子识别 2）. 环糊精的分子识别 环糊精是由淀粉经酶促水解而生成的一类由6~14个吡喃式α-D-葡萄糖所构成的环状 多糖。环状六员多糖称α-环糊精；环状七员多糖称β-环糊精；环状八员多糖称γ-环糊精.三者的构象都是圆锥体。 3). 杯芳烃的分子识别 杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基在酚羟基邻位连接而成的一类环状低聚物。由于其环状四聚体的DPK分子模型在形状上与称作calix crater的希腊式酒杯相似，因此将这类化合物称之为“杯芳烃”(calixarene). * * 一. 有机金属化合物（Organometallic Compounds） 有机金属化合物的定义 含有至少一个金属－碳(M-C) 键的化合物称作“金属有机化合物”（也有译作“有机金属化合物”的）. 例如 Li-C4H9(1), Pb(C2H5)4(2), Ni(CO)4(3), Fe(C5H5)2(4), [PtCl3(C2H4)]-(5), [Fe4(CO)13]2-(6). 该定义还可扩展为能包括硼、硅、磷和砷的金属化合物. Pb— C2H5 C2H5 C2H5 C2H5 Ni CO CO CO OC Pt C C H H H H Cl Cl Cl Pb(C2H5)4 Fe(C5H5)2 Ni(CO)4 [PtCl3(C2H4)]-