超分子化学导论：总述.pdf

超分子化学导论 超分子化学导论 教学大纲 教学大纲 总述—概念、发展、应用及展望 超分子化学基础—分子识别 超分子合成—组装化学 生命中的超分子化学 从超分子到超分子有序体和超分子器件 从超分子化学到纳米材料 总述—概念、发展、应用及展望 定义及研究内容 超分子化学是研究分子组装和分子间键的 化学（J. M. Lehn ）（超越分子的化学） 超分子化学：正如基于共价键存在着分子 超分子化学：正如基于共价键存在着分子 化学领域，基于分子有序体和分子间价键 化学领域，基于分子有序体和分子间价键 而存在着超分子化学 而存在着超分子化学 超分子化学的发展 超分子化学的发展 1810年-Sir H Davy ：发现水合氯 1841年-M Faraday ：石墨嵌插的研究 1891年-Villers和Hebd ：环糊精包合物 1893年-A Werner：配位化学 1894年-E Fischer ：锁和钥匙的概念 1906年-P Ehrlich ：受体概念的引入 1939年-L Pauling ：在里程碑式的《化学建的本质》中正式引入氢键 1953年-Watson和Crick ：DNA 的结构 1959年-D Cram：合成环番与四氰基乙烯的电荷转移络合物 1964年-Busch和Jager ：席夫碱大环化合物 1967年-Charles Pedersen ：冠醚 1969年-J M Lehn ：第一个穴状配体的合成 1978年-J. M. Lehn ：引入术语“超分子化学”，来定义分子组装体和分 子间键的化学。 1987年- 由于在超分子化学领域的贡献，D.J. Cram, J. M. Lehn, C. J. Pedersen被授予诺贝尔化学奖。 分子层次 分子以上层次 原子 共价键 分子 非共价键 合成 学 科 子 分 超 原子 分子聚集体 分子 自组装 纳米科学 结构生物学 分子电子学 超分子科学是21世纪新概念和高技术的一个重要源头。 分子聚集体的形成是基于分子之间的相互作用及其协同效 应，而自组装是创造具有新颖结构和功能的分子聚集体的重 要手段。 主-客体化合物： 主-客体化合物： 由两个或多个分子或离子通过不同于完全共价键的 静电作用，按照特定的结构关系聚在一起利用氢键、 离子配对、π酸与π碱相互作用、金属-配体间的键合、 范德华力等作用力形成高级结构。 一个高级结构的分子联合体至少由一个主体和一个 客体组成，主客体间的关系包括主体部分与客体部分 键合位点之间互补的立体电子效应组合。 主体：具有汇聚的键合位点的分子或离子 客体：具有发散的键合位点的任何分子或离子 超分子主-客体化合物的分类 超分子主-客体化合物的分类 根据主客体之间相对的拓扑关系： • Clathrate, 分子内空穴 • Clathrand，分子外空穴 用来阐明主体和客体之间空间关系的描述性术语 超分子相互作用的本质 超分子相互作用的本质 超分子-非共价键相互作用 • 离子-离子相互作用 (100-350 KJ/mo