高等无机化学：第七部分 超分子结构化学.pdf

超分子结构化学 超分子化学是研究分子间相互作用与分子聚集体的化学， 自1987年法国J. M. Lehn教授因在超分子化学方面的开拓性工作 荣获诺贝尔化学奖后，超分子化学发展引起了广泛的重视。生物 体与生命过程是亿万年进化的产物，各种生物分子通过不同层次 的组装，由微观到宏观，自发地形成了复杂但精确的组装体系， 实现了各种特异性的生物功能。依据现代微纳仿生学原理，采用 过程仿生的组装行为，制备结构与功能仿生的超分子仿生材料与 微系统，可以模拟生物实现多功能的集成与关联，制备智能材料 或分子机器；可以模拟生物的生物相容性和生物功能性，制备生 物医用材料与器件；可以为现代材料科学的发展提供无限创新空 间和发展空间，为认识生命现象的本质提供新方法、新思路。 化学 分子化学 超分子化学 （The chemistry beyond the molecule ） 受体 识别 相互作用 自组装 超分子 转换 超分子器件 功能组分 底物 易位 组装体具有许多特定结构造就了它们在诸多领域具有潜在的应用价值！ 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！ 三位超分子化学研究方面的科学家获得1987年的Nobel化学奖 1987年诺贝尔化学奖授予 C. Pedersen 发现冠醚化合物 J‐M. Lehn 发现穴醚化合物并提出 超分子概念 D. Cram 主客体化学先驱者 此后, 超分子化学获得很大发展 超分子结构化学 • 超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相 互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集 体，保持一定的完整性，使它具有明确的微观结 构和宏观特性。 • 由分子到超分子和分子间相互作用的关系，正如 由原子到分子和共价键的关系。 • 分子间相互作用≠ 非共价键 超分子和超分子化学通常包括 两个领域 1. 受体和底物在分子识别原则基础上, 分子 间缔合成分立的低聚分子物种 2. 数量多而不确定的组分缔合成超分子聚集 体 a. 组成和结合形式不断变动的薄膜、囊泡、胶束、 介晶相等 b. 组成确定，具有点阵结构－晶体研究这种超分子： 晶体工程 一、超分子稳定形成的因素 ΔG = ΔH ‐TΔS ↑ ↑ 能量因素 熵因素 1. 能量因素 能量因素：降低能量在于分子间键的形成。 （a ）静电作用 盐键正负离子 － ＋ － + R‐COO ∙∙∙∙  H N‐R    正负基团 3 离子－偶极子作用 ＋