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超分子化學

科學

超分子化學(supramolecular chemistry)最先由法國科學家J.M Lehn提出,是化學與生物學、物理學、材料科學、信息科學和環境科學等多門學科交叉構成的邊緣科學。其研究分為兩個方向,超分子化學(主-客體化學)和超分子有序組裝體化學。

簡介


超分子化學的發展不僅與大環化學(冠醚、穴醚、環糊精、杯芳烴、碳60、杯吡咯、杯咔唑,瓜環葫蘆脲、柱芳烴等)的發展密切相連,而且與分子自組裝(雙分子膜、膠束、DNA雙螺旋等)、分子器件和新興有機材料的研究息息相關。到目前為止,儘管超分子化學還沒有一個完整、精確的定義和範疇,但它的誕生和成長卻是生機勃勃、充滿活力的。

發展簡史


1987年諾貝爾化學獎授予C.J Pedersen(佩德森)、J.M Lehn(萊恩)、D.J Cram(克來姆)三位化學家,以表彰他們在超分子化學理論方面的開創性工作。1967年Pederson等第一次發現了冠醚。這可以說是第一個發現的在人工合成中的自組裝作用。Cram和Lehn在Pedersen工作的啟發下,也開始了對超分子化學的研究。從此之後,超分子化學作為一門新興的邊緣科學快速發展起來。

前景


超分子化學
超分子化學
超分子化學研究的內容主要包括:分子識別,分為離子客體的受體和分子客體的受體;環糊精;生物有機體系和生物無機體系的超分子反應性及傳輸;固態超分子化學,分為晶體工程、二維和三維的無機網路;超分子化學中的物理方法;模板,自組裝和自組織;超分子技術,分為分子器件和分子技術的應用。現代化學與18、19世紀的經典化學相比較,其顯著特點是從宏觀進入微觀,從靜態研究進入動態研究,從個別、細緻研究發展到相互滲透、相互聯繫的研究,從分子內的原子排列發展到分子間的相互作用。從某種意義上講,超分子化學淡化了有機化學、無機化學、生物化學和材料化學之間的界限,著重強調了具有特定結構和功能的超分子體系,將四大基礎化學(有機化學、無機化學、分析化學和物理化學)有機地融合為一個整體,從而為分子器件、材料科學和生命科學的發展開闢了一條嶄新的道路,且為21世紀化學發展提供了一個重要方向。
超分子化學並非高不可攀,有許多超分子結構似乎都可見我們的日常生活。例如,可以把輪烷(rotaxane)比為東方的算盤;索烴(catenane)舞池中的一對舞伴;C60類似於圓拱建築;環糊精(cyclodextrins)和激光唱盤(CD)有同樣的簡稱和信息存放功能;DNA雙螺旋則與家喻戶曉的早餐佐食麻花多少有點相似。以非共價鍵弱相互作用力鍵合起來的複雜有序且有特定功能的分子結合體——“超分子”是共價鍵分子化學的一次升華,被稱為“超越分子概念的化學”,它不僅在材料科學、信息科學,而且在生命科學中均具有重要的理論意義和廣闊的應用前景。
為了鼓勵和推進超分子化學的深入研究,1987年諾貝爾化學獎授予了超分子化學研究方面的三位科學家:美國的佩德森(Pedersen CJ)、克拉姆(Cram DJ)和法國的萊恩(Lehn JM)。萊恩在獲獎演說中曾為超分子化學作了如下解釋:超分子化學是研究兩種以上的化學物種通過分子間力相互作用締結而成的具有特定結構和功能的超分子體系的科學。

超分子


作者:[英]J.W.斯蒂德、J.L.阿特伍德
出版社:化學工業出版社出版日期:2006年07月
ISBN:7-5025-8697-0開本:16開
類別:綜合化學化工、有機化學化工、物理化學、高分子科學工程頁數:528頁
簡介
《超分子化學》詳細闡述了與超分子體系相關的概念、術語與命名,系統全面地介紹了幾乎所有重要的超分子化學體系。從超分子體系的功能角度出發,分別介紹了陽離子絡合主體、陰離子絡合主體、中性絡合主體,晶體工程、自組裝、分子器件、生命現象和生物模擬等分支領域。涉及的超分子主體有冠醚、環糊精。杯芳烴。索烴,輪烷、環番。樹枝狀大分子等。系統全面。除了介紹超分子化合物的組裝和合成方法之外,還介紹了超分子結構化學和超分子物理化學方法,有助於開拓研究思路。
目錄
第1章概念1
第2章生命中的超分子化學25
第3章陽離子絡合主體62
第4章陰離子的鍵合138
第5章中性分子的絡合175
第6章晶體工程271
第7章模板和自組裝324
第8章分子器件402
第9章生物模擬450
第10章液相界面、液晶和液相包合物480