第七章-超分子化学教材课件.pptx
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
予
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-