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超分子化学-杨杰ppt免费下载

作者:本站 | 分类:现代文学| 浏览:78

supramolecularchemistrysupramolecularchemistryNov,OutlineOutlineIntroductiontosupramolecularchemistryThemaintheoriesApplicationIntroductionIntroductionSupermolecules:theaggregatescombinedbytwoormorekindsofmolecules,throughinteraction(intermolecularbonds)ratherthancovalentbondsSupermoleculeschemistry:Aboutthepropertiesoftheaggregates,andtheintermolecularinteraction超分子科学的研究对象是分子聚集体分子聚集体形成的本质是分子间相互作用分子自组装是构筑各种各样分子聚集体的有效手段。 IntroductionIntroduction超分子化学的研究范围环状配体组成的主客体体系(Host–guestsystem)有序的分子聚集体如酶LB膜细胞膜等大环类穴状配体的形成定向排列的链霉亲和素维生素H由两个或两个以上基团用柔性链或刚性链连接而成的超分子化合物如聚合物的聚集体IntroductionIntroductionTheNobelPrizeinChemistryCPedersen于年发现冠醚(crownether)类物质为大环类物质特殊性能的研究做出了开拓性贡献JMLehn从各角度对冠醚进行了研究发现穴醚化合物提出了超分子概念CJCram主客体化学的先驱者此后十多年超分子化学获得很大发展并在功能材料设计、生物医学、仿生材料、光电化学等多个领域得到广泛应用ThemaintheoriesThemaintheories超分子稳定形成的因素G=HTS能量因素熵因素钥匙和锁原理分子识别(Molecularrecognition)超分子自组装(Selfassembly)ThemaintheoriesThemaintheories能量因素:分子间键的形成使得体系能量降低静电作用:正负离子基团偶极子之间的盐键、相互作用氢键:常规氢键XH····Y(X,Y=F,O,N,C,Cl)非常规氢键XH····XH····MML配位键:金属原子和配位体间形成的共价配键为主ThemaintheoriesThemaintheories能量因素:分子间键的形成使得体系能量降低疏水效应:溶液中疏水基团或油滴互相聚集增加水分子间氢键的数量····堆叠作用其他如色散力(范德华力)面面边面强度的递增顺序:ππ堆积作用氢键金属离子配位键ThemaintheoriesThemaintheories熵增加的因素螯合效应:由螯合配位体形成的配合物比相同配位数和相同配位原子的单啮配位体形成的配合物稳定的效应大环效应:和螯合效应有关在能量因素和熵因素上增进体系稳定性疏水效应(空腔效应)疏水空腔无序水相对有序水ThemaintheoriesThemaintheories钥匙和锁原理能量效应和熵效应共同配合形成稳定的超分子超分子体系识别记忆功能和专一选择功能的结构基础锁和钥匙间每一局部是弱的相互作用但各个局部之间相互的加和作用、协同作用形成强的分子间作用力形成稳定的超分子ThemaintheoriesThemaintheories分子识别与自组装分子识别:一个底物和一个接受体分子各自在其特殊部位具有某些结构适合于彼此成键的最佳条件互相选择对方结合在一起超分子自组装:分子之间依靠分子间相互作用自发的结合起来形成分立的或伸展的超分子分子识别和自组装的依据电子因素:各种分子间作用力得到发挥几何因素:分子的几何形状和大小互相匹配ThemaintheoriesThemaintheories冠醚和穴状配体的识别和组装(大环效应)左上:冠醚对钾离子的识别右图:杂冠醚中N原子的四面体分布对同样大小的K和NH倾向和NH结合实质是孤对电子引起的自组装(金属配位键或氢键)ThemaintheoriesThemaintheories氢键识别和自组装简单的氢键结构DNA碱基对形成的氢键人工合成氢键自组装体ThemaintheoriesThemaintheories配位键的自组装ZnN配位键形成的分子盒大环内N原子电子对与Zn的识别大环外N原子电子对与Zn的自组装ThemaintheoriesThemaintheories疏水作用的识别和组装环糊精内壁为疏水性。

当环糊精接上一个疏水基团(如PhCH)这个基团通过识别内壁的疏水性并自组装成长链。 PhCHApplicationApplication冠醚及其衍生物L单层膜(Langmuirmonolayer)LB复合膜(LangmuirBlodgettmultilayer)ApplicationApplication冠醚及其衍生物相转移催化反应诱导合成大环分子光控开关ApplicationApplication相转移催化反应(提高负离子在有机溶剂中的活性)冠醚与试剂中正离子络合使该正离子可溶在有机溶剂中与正离子相对应的负离子也随同进入有机溶剂内冠醚不与负离子络合使游离或裸露的负离子反应活性很高能迅速反应冠醚把试剂带入有机溶剂中称为相转移剂或相转移催化剂KCl有机溶剂KCl“Naked”morereactiveApplicationApplication诱导合成大环分子传统的合成大环分子的方法被称为“稀溶液法”利用金属离子与大环分子内环原子形成配位键降低体系能量的原理诱导合成大环分子此种合成方法被称为模板合成(templatesynthesis)ApplicationApplication两种反应产物A产物B为提高产物A的产率应降低xyApplicationApplication模板法合成大环分子加入KOH反应按生成大环分子路线进行加入NEt反应按生成线性高分子聚合物的路线进行ApplicationApplication光控开关KK改变照射光的波长可以实现K离子在大环内的络合或释放通过改变K在体系中的状态实现体系性质的改变(如导电性)金属离子配位键氢键ApplicationApplicationLB复合膜IrvingLangmuir()TheNobelPrizeinChemistryKBBlodgett()ApplicationApplicationLB复合膜用特殊的装置将不溶物膜按一定的排列方式转移到固体支持体上组成的单分子层或多分子层膜提供了在分子水平上依照一定要求控制分子排布的方式和手段L单层膜LB复合膜依靠两亲物质(如表活剂)在溶剂界面的定向排布成膜使用特殊技术将单分子层由溶剂表面转移到固体基质(硅片云母片)上通过单分子层的连续转移(分子自组装)来建造多层的组合膜ApplicationApplicationLB膜的应用界面分子识别及自组装电子元器件设计研究仿生材料(膜)的设计研究界面分子识别讨论讨论谢谢!。

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