超分子氢键自组装单重双重三重多重氢键PPT学习教案

1、会计学1超分子氢键自组装单重双重三重多重氢超分子氢键自组装单重双重三重多重氢键键Donald James Cram Charles J Pedersen Jean-Marie Lehn发现冠醚化合物主客体化学先驱者发现穴醚化合物、提出超分子化学第1页/共37页第2页/共37页超分子结构示意图第3页/共37页第4页/共37页优点优点第5页/共37页作用较强、涉及面极广第6页/共37页第7页/共37页2. 而氢键具有动态可逆的特点, 对外部环境的刺激具有独特的响应特性。 这点不同于共价键，共价键很稳定, 只有在提供足够能量的条件下才能裂开。第8页/共37页第9页/共37页根据氢键多重性二重单重三重

2、四重多重第10页/共37页氢键侧链氢键主链氢键网络基于单重氢键的超分子体系基于单重氢键的超分子体系第11页/共37页氢键主链氢键主链刚性液晶基元位于主链之中, 通过氢键连接起来的超分子。Griffin等人利用联吡啶和羧酸基之间的氢键制备了主链型液晶高分子。1 1 复合物表现近晶A 相。第12页/共37页Kato 等人利用聚丙烯酸和带双咪唑基的联苯构造块组装成了网络超分子液晶。等人利用聚丙烯酸和带双咪唑基的联苯构造块组装成了网络超分子液晶。这种液晶高分子呈现近晶这种液晶高分子呈现近晶A 相相.氢键网络氢键网络第13页/共37页基于二重氢键的超分子体系基于二重氢键的超分子体系二重氢键超分子缔合二重

3、氢键线性超分子二重氢键网络第14页/共37页根据根据AD排布不同有两种缔合方式排布不同有两种缔合方式:A：质子受体D：质子给体第15页/共37页二重线性超分子复合物第16页/共37页第17页/共37页基于三重氢键的超分子体系基于三重氢键的超分子体系三重氢键超分子缔合三重氢键线性超分子三重氢键网络第18页/共37页 在CDCl3 中 Ka=78M-1 104M-1 KADAD-DADA第22页/共37页Meijer 等人在2-酰脲基-4-嘧啶酮基础上设计了这种AADD-DDAA 缔合形式的分子。酰脲基嘧啶酮存在三种不同的形式：3a 是最稳定的。 3b 的二聚体具有期望的AADD-DDA A 缔合

4、形式, 3c 表现出较不稳定的ADAD-DADA 排布。第23页/共37页 AADD-DDAA 缔合形式是四重氢键体系中最有效的自组织方式,。如果把多个这样的缔合形式连接到低聚物或高聚物链上, 在氯仿溶液中可以广泛地自组织，导致超分子线性聚合。第24页/共37页4是由烷链连接两个酰脲基嘧啶酮。在氯仿溶液中, 4 的关联数超过500。第25页/共37页两个以上自补充的酰胺嘧啶酮也可以构成一个单一的分子, 这样就产生了这种超分子3D 网络。第26页/共37页基于多重氢键的超分子体系基于多重氢键的超分子体系多重氢键作用形成的聚集体多重氢键作用形成的聚集体 合成策略：合成策略：把三重、四重氢键单元配对

5、，分别形成六重和八重的氢键二聚体。考虑：费用、考虑：费用、合成难易程度合成难易程度第27页/共37页第28页/共37页OPVs体系的螺旋型自组装结构 Meijer小组通过氢键和-堆积作用，利用手性的OPVs体系得到了螺旋和玫瑰型的特殊自组装结构第29页/共37页金属-配体间的配位作用是组装无机超分子聚集体的最常用手段。近年来，利用氢键和配位作用组装有机超分子的研究取得很多成果第30页/共37页富电芳环和缺电芳环间的供体-受体互相作用本质上是一类较弱的静电作用在轮烷轮烷、索烃索烃和分子束分子束等相互锁链的超分子自组装体系以及分子器件分子器件研究中得到了广泛应用。第31页/共37页1、在纳米材料中

6、的应用：主要集中在纳米介孔材料、纳米管、纳米微粒（可控制纳米的量级）的制备中2、在膜材料方面的应用：分子自组装膜, 特别是自组装单分子膜( SAMs) , 是分子自组装研究最多的领域3、信息技术领域：合成自然界不存在, 但在分子水平上具有储存信息、转移信息和催化功能的新型超分子结构或体系第32页/共37页4、材料加工领域：构筑分子聚合难合成的超高分子量聚合物材料, 在改善其机械性能的同时又不损失其加工性5、通过组装单元的结构调控, 可以实现导电、发光及智能化等材料的构筑。第33页/共37页 自组装技术近年来发展十分迅速,氢键自组装是超分子体系中相对较新颖和具有吸引力的领域。 分子自组装作为化学、物理、生命科学和材料科学的交叉学科, 它将在光电材料、人体组织材料、高性能高效率分离材料以及纳米材料中发挥应有的作用。第34页/共37页1.D S Law ren ce, T Jiang, M Levet t . Chem . Rev. , 1995, 95: 2229 2260. 2.W L Jorgensen, J Pranata. J. An. Ch em