新型超分子化合物合成及性能研究.pdf

1、鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文新型超分子化合物合成及性能研究姓名：毛海榮申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：無機(jī)化學(xué)指導(dǎo)教師：樊耀亭2002.5.1子的光電功能和分子器件的發(fā)展(圖1)3。超分子器件是基于超分子構(gòu)造所組建的具有結(jié)構(gòu)組裝和功能集成的化學(xué)體系a正如Lehn所指出，超分子化學(xué)可以看作是廣義的配位化學(xué)；另一方面，配位化學(xué)又是包括在超分子化學(xué)概念之中21。廣義的配位化學(xué)中受體分子不限于和過渡金屬離子，而且可以擴(kuò)展到和所有類型的底物(給予體)，如有機(jī)、無

2、機(jī)或生物的陽離子、陰離子或中性的物種相互作用。當(dāng)然超分子化學(xué)比配位化學(xué)更為廣泛。前者強(qiáng)調(diào)了形成過程中分子間相互作用，后者并不排斥共價鍵的形成，但一般強(qiáng)調(diào)了生成物中仍可區(qū)別結(jié)合成配合物前的分子實(shí)體[133實(shí)際上，超分子體系的研究已不限于化學(xué)的范疇，而是與生物、物理、生命科學(xué)、材料、信息及環(huán)境等學(xué)科交織在一起，形成了“超分子科學(xué)”。近年來，它的發(fā)展很快，是研究的‘熱點(diǎn)”n鍆。它的分支延伸到有機(jī)化學(xué)形成的研究熱點(diǎn)是新型超分子化合物的合成；延伸

3、到生物化學(xué)：在有機(jī)方向的研究熱點(diǎn)是運(yùn)用分子識別技術(shù)對酶模擬、色譜、催化和藥物控制釋放等方面的研究，在無機(jī)方向是金屬酶和金屬蛋白活性中心結(jié)構(gòu)兩者之間的相互關(guān)系、金屬離子和生物大分子的相互作用及其在生命過程中的作用等基礎(chǔ)研究；超分子化學(xué)的分支延伸到物理化學(xué)是有關(guān)超分子的熱力學(xué)、動力學(xué)、電化學(xué)和界面化學(xué)的研究：延伸到材料科學(xué)則主要是液晶、有機(jī)半導(dǎo)體、導(dǎo)體和超導(dǎo)材料的研究：延伸到配位化學(xué)是有關(guān)配位聚合物的合成與性能的研究。如前所述，超分子化學(xué)主

4、要是研究弱的非共價鍵合分子聚集體的化學(xué)。超分子體系主要具有識別、轉(zhuǎn)換、傳輸、組裝等功能[153而通過弱相互作用力的協(xié)同作用而進(jìn)行的分子識別和分子組裝(包括分子自組裝和自組織)是自然界的普遍現(xiàn)象。分子識別是超分子化學(xué)的核心概念。它既是分子器件信息處理的基礎(chǔ)，又是組裝高級結(jié)構(gòu)的必由途徑。所以它是超分子的基本構(gòu)造規(guī)則，是主體(或受體)對客體(或底物)選擇性結(jié)合(成鍵和選擇)并產(chǎn)生某種特定功能的過程，是組裝及組裝體功能的基礎(chǔ)。但僅僅成鍵并不一定

5、是識別作用。分子識別是一種有目標(biāo)的結(jié)合，是一種結(jié)構(gòu)明確的分子間相互作用模式，它要求參與該過程的主體與其將要結(jié)合的客體在空間構(gòu)象和電子頒布上必須互補(bǔ)和匹配。通過主體對客體的識別，將信息存儲于超分子結(jié)構(gòu)中。為了獲得足夠的選擇性，大多數(shù)體系的客體和主體之間要滿足形狀、體積大小和極性相匹配的要求，主體經(jīng)常預(yù)組織成一個有限的、含多個鍵合點(diǎn)的剛性骨架，這也是分子識別的作用特點(diǎn)。所以，可以說超分子識別是超分子固有的功能，沒有超分子識別也就不存在超分子

6、和超分子化學(xué)。分子識別是分子組裝的基礎(chǔ)。通過分子組裝形成超分子功能體系，是超分子化學(xué)的目標(biāo)之一。生物的奧秘和神奇不是由于特殊的結(jié)合力、特殊的分子與分子體系，而是存在于特殊的組裝體之中。這種通過組裝所形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)具有一些根據(jù)其個別組件的特征無法預(yù)測的新特性。天然體系所具有的自組裝性、應(yīng)答性、協(xié)同性與再生性，也正是人工體系所追求的目標(biāo)。分子自組裝就是在平衡條件下，分子間通過非共價鍵相互作用自發(fā)組合形成的一類結(jié)構(gòu)明確、穩(wěn)定、具有某種特定功能