超分子化学.培训讲学

第五章超分子(fēnzǐ)化学

SupramolecularChemistry第一页，共35页。三位超分子化学研究方面(fāngmiàn)的科学家

获得1987年的Nobel化学奖美国的C.J.Pederson、D.J.Cram教授(jiàoshòu)法国的J.M.Lehn教授(jiàoshòu)。第二页，共35页。SUPRAMOLECULARCHEMISTRY-SCOPEANDPERSPECTIVESMOLECULES-SUPERMOLECULES-MOLECULARDEVICESNobellecture,December8,1987byJEAN-MARIELEHNNobellecture第三页，共35页。参考书目1.纳米超分子化学：从合成受体到功能组装体刘育[等]编著,化学工业出版社,北京，2004（化学资料室）2.超分子层状结构(jiégòu)：组装与功能沈家骢等著，科学出版社，北京，20043.超分子化学研究中的物理方法童林荟,申宝剑著，科学出版社

，北京，20044.生物超分子体系李惟等编著，化学工业出版社现代生物技术与医药科技出版中心

，北京，2003第四页，共35页。参考书目5.超分子化学：概念与展望(法)Jean-MarieLehn著，北京大学化学科学译丛，北京大学出版社，北京，2002（化学资料室）6.超分子化学：合成受体的分子识别与组装(zǔzhuānɡ)刘育,尤长城,张衡益编著，南开大学出版社

，天津，2001（化学资料室）7.超分子液晶晏华编著，科学出版社

，北京，2000第五页，共35页。参考书目8.超分子化学导论孙小强，孟启，阎海波编，中国(zhōnɡɡuó)石化出版社

，北京，19979.InterfacialsupramolecularassembliesJohannesG.Vos,RobertJ.Forster,TiaE.Keyes，JohnWiley&Sons,

c2003.（化学资料室）10.OpticalsensorsandswitcheseditedbyV.Ramamurthy,KirkS.Schanze，Chichester;

NewYork:

MarcelDekker,

c2001，（化学资料室）第六页，共35页。参考书目11.Chemistryofnanomolecularsystems:

towardstherealizationofmoleculardevicesT.Nakamura...[etal.](eds.),Berlin;

NewYork:

Springer,

c2003.（化学(huàxué)资料室）12.SupramolecularchemistryJonathanW.Steed,JerryL.Atwood，Chichester;

NewYork:

Wiley,

c2000，（化学(huàxué)资料室）第七页，共35页。参考书目13.Self-assemblyinsupramolecularsystemsLeonardF.Lindoy,IanM.Atkinson，London:

RoyalSocietyofChemistry,

200014.TransitionmetalsinsupramolecularchemistryeditedbyJean-PierreSauvage，Chichester;

NewYork:

Wiley,

1999（化学(huàxué)资料室）第八页，共35页。建议参考(cānkǎo)刊物J.Supramol.Chem.（2001-2002）Supramol.Chem.（2002-）Supramol.Sci.（1994-1998）Inorg.Chem.DaltonTrans.PolyhedronInorg.Chim.ActaJ.Coord.Chem.第九页，共35页。超分子(fēnzǐ)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(déyǐ)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。第十页，共35页。超分子化学的定义(dìngyì)和范畴►Lehn教授在获奖演说(yǎnshuō)中对超分子化学的定义：“SupramolecularChemistryisthechemistryoftheintermolecularbond,coveringthestructuresandfunctionsoftheentitiesformedbyassociasionoftwoormorechemicalspecies”。超分子化学是研究两种以上的化学物种通过(tōngguò)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(tōngguò)非共价键作用而形成的功能体系的科学。第十一页，共35页。超分子(fēnzǐ)与普通分子(fēnzǐ)的区别不在于物种的大小，而在于是否能够把这个物种分裂为至少在原则上能独立存在的分子。buildingblocks以类似于原子结合形成(xíngchéng)分子的方式结合成超分子。

超分子化学是分子水平以上的化学（thechemistrybeyondthemolecule）第十二页，共35页。1.天然(tiānrán)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(pèiwèi)化合物例如：维生素B12叶绿素血红蛋白(xuèhóngdànbái)其中称为离子载体（Ionophores）的天然大环配合物与超分子化学的发展有着相当密切的关系。超分子化学与主客体化学第十三页，共35页。缬氨霉素-钾配合(pèihé)物的晶体结构第十四页，共35页。2.环糊精环糊精是淀粉(diànfěn)在淀粉(diànfěn)酶作用下生成的环状低聚糖的总称a-b-g-第十五页，共35页。环糊精最重要的特点(tèdiǎn)：能与多种化合物形成包合物环糊精空腔与客体分子体积(tǐjī)之间的关系环糊精葡萄糖单元数空腔内部直径/nm匹配的客体分子a-60.5苯，苯胺b-70.65萘，1-苯胺-3,8-磺酸萘g-80.85蒽，冠醚，1-苯胺-3,8-磺酸萘第十六页，共35页。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(héchéng)出冠醚化合物二苯并18-冠-6他取名：王冠IUPAC：含-O(CH2CH2O)n-结构(jiégòu)的环状聚醚化合物简称为（王）冠醚化合物（Crownether）第十七页，共35页。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(qiǎngjī)的对位还带有取代基第十八页，共35页。超分子(fēnzǐ)化学与两亲化合物从超分子化学(huàxué)的角度探讨：溶液或液膜中两亲分子自身的组装和结构超分子聚集(jùjí)结构分子有序组合体表面活性剂单分子层双分子层胶束微泡体等主要涉及：界面活性化合物应用：生物膜模拟、生产等第十九页，共35页。分子(fēnzǐ)器件科学家提出：在有机分子的分子尺寸范围实现对电子运动的控制，从而(cóngér)使分子聚集体构成有特殊功能的器件。分子器件的主要研究内容：分子导线(dǎoxiàn)、分子开关、分子整流器、分子储存器、分子计算机等第二十页，共35页。新型(xīnxíng)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（OlympicRing）等新颖的超分子结构已利用模板反应(fǎnyìng)有效地合成出来第二十一页，共35页。索烃索烃是一种具有连环套拓扑结构的超分子(fēnzǐ)化合物，通常环与环之间没有共价键联系。第二十二页，共35页。第二十三页，共35页。奥林匹克环第二十四页，共35页。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(rónɡhuò)大环化学学术界的第一个Christensen奖。第二十五页，共35页。螺旋状分子(fēnzǐ)第二十六页，共35页。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(chuānyuè)另一个环状分子所形成的一种超分子结构。轮烷：在链状分子穿越环状分子以后(yǐhòu)，再在链状分子的两端用大基团封住，使环状分子不能脱落。第二十七页，共35页。准轮烷聚合物超分子(fēnzǐ)聚合物第二十八页，共35页。环三黎芦烃：CyclotriveratrylenesCTV；veratryl：3，4-二甲(èrjiǎ)氧苯甲基）1.X＝Y＝OCH32.X＝Y＝OCH2O3.X＝OCH3，Y＝OCD34.X＝H，Y＝DCyclotriveratrylenes第二十九页，共35页。穴芳烷：Craptophanesynanti第三十页，共35页。生色(shēngsè)醚（Chromoacerands）第三十一页，共35页。星球爆炸状化合物（Starburst/Cascadedendrimers）描述特殊几何(jǐhé)结构：Starburstdendrimers（树枝状化合物）arborols，