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第七章-超分子化学教材课件.pptx

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超分子化学

超分子结构化学

●超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间

相互作用结合在一起,组成复杂的、有组织的

聚集体,保持一定的完整性,使它具有明确的

微观结构和宏观特性。

●由分子到超分子和分子间相互作用的关系,正

如由原子到分子和共价键的关系。

●分子间相互作用≠非共价键

1987年诺贝尔化学奖授

C.Pedersen发现冠醚化合物

J-M.Lehn发现穴醚化合物并提出

超分子概念

D.Cram主客体化学先驱者

此后十多年,超分子化学获得很大发展

超分子和超分子化学通常包括

两个领域

1.受体和底物在分子识别原则基础上,分

子间缔合成分立的低聚分子物种

2.数量多而不确定的组分缔合成超分子聚

集体

a.组成和结合形式不断变动的薄膜、囊泡、胶束、

介晶相等

b.组成确定,具有点阵结构-晶体研究这种超分

子:晶体工程

超分子稳定形成的因素

△G=△H-T△S

个个

能量因素熵因素

1.能量因素

能量因素:降低能量在于分子间键的形成。

(a)静电作用

盐键正负离子

R-COO-…+H₃N-R正负基团

离子-偶极子作用

偶极子-偶极子作用一+一十

(b)氢键

常规氢键X-H…Y

X,Y=F,O,N,C,Cl

非常规氢键X-H…π

X-H….M

X-H..·H-Y

(c)M-L配位键

金属原子和配位体间形成的共价配键为主

(d)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。

(e)π……π堆叠作用

面对面边对面

(f)诱导偶极子-诱导偶极子的作用

即色散力:范德华力

2.熵增加因素

(a)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。

Co(NH₃)₆²+

logKCo(en)3²+

5.113.8

Ni(NH₃)2²+

logKNi(en)₃²+

8.718.6

(b)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。

NHHN

NH至

HN一HN

NHNH

LogK11.2415.34

-△H/kJ·mol-144.461.9

△S/J·k-1·mol-166.585.8

(c)疏水效应(空腔效应)

HH

-H,

OH十

HG

H-Q…HG

H+nH₂O

疏水空腔

相对有序水

无序水

3.锁和钥匙原理

是能量效应和熵效应共同配合形成稳定的超分子原理。

是超分子体系识别记忆功能和专一选择功能的结构基础。

受体

0

NH0=c

底物

+

0-

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