配位化学研究进展3次
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学说内容: (a) 形成稳定的配合物既要满足主价的需要， 又要
满足副价的需要。 (b) 配合物不是简单的平面结构，而是具有确定的空
间立体构型。
维尔纳获1913年Nobel 化学奖。 缺点：没有明确说明配合物中配位键的本质。 仅依靠化学计量反应，异构体数目，溶液电导率 的测定提出配位学说。
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CA催化第C1O0页2水/共85合页 机理
例2: 生命中的铁元素
1 一个普通成年人体内约含5-6克铁.绝大部分 储存，只有35毫克处于激活状态。
2 参与许多生命活动。 例如: DNA合成，能量的产生（呼吸作用） 能量的转换（光合作用），氮的还原，氧 气的输送，等等 。
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二茂铁的合成
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（7）80年代, 配位化学和分子材料学科相结 合，形成了功能配位化学学科。
（8）1987年，Lehn详细论述了超分子的化 学概念，配位化学发展成为超分子化学。 分子间的弱相互作用（静电作用，范德华 力，氢键，短程作用力）而形成的超分子 归为广义的配位化学（generalized coordination chemistry)。
2.2 认识生命结构的工具
第18页/共85页
第19页/共85页
核磁位移探针
利用该配合物可以测定生物大分 子中的金属离子成键位置和成键 数目
第20页/共85页
3.3 诊断疾病的手段
检测癌细胞作用,与癌细胞作用会发出明 亮的荧光,而对正常细胞作用没有荧光.
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3.4 研发新药的思路
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二 配位化学在生命科学的作用
2.1 履行生命的功能 2.2 认识生命物质的工具 2.3 诊断疾病的手段 2.4 研发新药的思路
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百度文库
2.1 履行生命的功能 碳酸酐酶(CA)
人类发现的首例含锌蛋白,在人体和动物 体内,能够可逆的催化二氧化碳的水合作用
第8页/共85页
该配位水的 Pka = 7
其他配合物药物
MRI对照试剂
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抗感染试剂
治疗糖尿病药物
第27页/共85页
抗癌药物
第28页/共85页
抗关节炎药物
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3 配位化学在材料科学的作用
（1）配合物因为有无机的金属离子和有机 配体，因此配合物不仅有兼有无机和有机 化合物的特性，而且还有可能出现无机化 合物和有机化合物均没有的新性质。
（2）配合物在新的分子材料中将发挥重要的 作用。
（3）配位化学理论在指导材料的分子设计中 起重要的指导作用。
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• 3.1 导电配合物 • 3.2 磁性配合物 • 3.3 非线性光学配合物 • 3.4 发光配合物 • 3.5 分子筛型配合物 • 3.6 手性拆分配合物 • 3.7 多孔储气配合物 • 3.8 光电转换配合物
铁在细胞内的解离
进入细胞内的铁必须向其他配体活蛋白质 进行释放，首先被生物还原剂还原成Fe(II), 因为二价铁结合较不牢固K=108. 然后微生 物水解铁载体配体，达到释放的目的。
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铁的输运－运铁蛋白
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铁的储存－铁蛋白
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输氧－血红蛋白
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1916年美国路易斯提出配位键理论。把 CoCl3.6NH3 写成 [Co(NH3)6]Cl3 （3）20世纪50年代，P.L. Pauson和 S.A. Miller 分别独立合成了二茂铁，突破了传统配位化学 的概念，带动了金属有机化学的迅猛发展。 （4）Ziegler(1953)和Natta(1955)的发现。推动 了配合物在催化研究方面的研究发展。 （5）60年代，M.Eigen 提出了溶液中配合物生 成反应机理。 （6）70年代，配位化学和生物科学交叉，形成 生物无机化学。
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例2 心血管药物的设计 NO: 不带电荷，具有1个未成对电子，是 顺磁物质，三位美国科学家揭示它是生命 体内传递生命信息的第二信使和神经递质。 1998年获Nobel生理医学奖。
硝普化钠
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过量的NO容易引起败血症， 15－16是个治疗败血症的药物
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1 传统的药物一直由有机物主宰。 2 1969年，美国科学家Rosenberg首次报道 顺式-二氯·二胺合铂(II) ）具有抗癌活性, 大 大促进了配合物作为药物的发展. 3 由于金属离子在生命活动中扮演重要的 角色,无机药物必将显示出勃勃生机.
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举例： 低氧选择性药物的设计
低氧细胞，广泛地存在于人和动物的实体瘤中， 低氧细胞还原能力增强,所合成化合物的半波 还原电位正好落在细胞内还原酶(P450还原酶， 黄嘌呤酶等)的还原电位之内，即能被细胞还 原酶还原，放出活性的还原物质，杀死肿瘤细 胞；而在氧供应充足的细胞中，即被终止，而 体内正常组织免受伤害，起到特异性杀死低氧 肿瘤细胞的作用’
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3.1导电配合物
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3.2 磁性功能配合物
（1）高密度信息储存器件的发展推动了新 型磁性 材料的研究。 （2）小粒子可以用来制造高密度的信息储 存材料， 但这个过程进行到一定极限大小。 就不再具有原来的磁效应。 （3）1986年前苏联科学家Ovchinnikov、美 国科学家Torrance及Miller等人几乎同时报 道了具有铁磁性的分子化合物,单分子磁体 可以摆脱其困境.
内容纲要
• 配位化学的创立和发展历史 • 配位化学在生命科学中的作用 • 配位化学在材料科学的作用 • 配位化学的发展前景－分子机器
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１配位化学的创立和发展历史
（1）最早的配合物是1878年法国 Tassert 报导的 CoCl3.6NH3 （2）配位化学的开创标志：1893年Werner 发表第一篇配位化学的博士论文 《无机化 学新概念》。首次从立体的角度系统地考 察了配合物的结构，提出了配位学说。
大自然中的铁量相当丰富，但溶液中 的自由铁离子却相当低, 在中性条件 下 约为 10－18 mol/L。
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 K sp=10-39
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铁从环境中的吸收
作用：捕获大自然中的铁(III)元 素，稳定常数K=1050，能够将铁运 入细胞膜内。
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学说内容: (a) 形成稳定的配合物既要满足主价的需要， 又要
满足副价的需要。 (b) 配合物不是简单的平面结构，而是具有确定的空
间立体构型。
维尔纳获1913年Nobel 化学奖。 缺点：没有明确说明配合物中配位键的本质。 仅依靠化学计量反应，异构体数目，溶液电导率 的测定提出配位学说。
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CA催化第C1O0页2水/共85合页 机理
例2: 生命中的铁元素
1 一个普通成年人体内约含5-6克铁.绝大部分 储存，只有35毫克处于激活状态。
2 参与许多生命活动。 例如: DNA合成，能量的产生（呼吸作用） 能量的转换（光合作用），氮的还原，氧 气的输送，等等 。
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二茂铁的合成
第5页/共85页
（7）80年代, 配位化学和分子材料学科相结 合，形成了功能配位化学学科。
（8）1987年，Lehn详细论述了超分子的化 学概念，配位化学发展成为超分子化学。 分子间的弱相互作用（静电作用，范德华 力，氢键，短程作用力）而形成的超分子 归为广义的配位化学（generalized coordination chemistry)。
2.2 认识生命结构的工具
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核磁位移探针
利用该配合物可以测定生物大分 子中的金属离子成键位置和成键 数目
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3.3 诊断疾病的手段
检测癌细胞作用,与癌细胞作用会发出明 亮的荧光,而对正常细胞作用没有荧光.
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3.4 研发新药的思路
第6页/共85页
二 配位化学在生命科学的作用
2.1 履行生命的功能 2.2 认识生命物质的工具 2.3 诊断疾病的手段 2.4 研发新药的思路
第7页/共85页
百度文库
2.1 履行生命的功能 碳酸酐酶(CA)
人类发现的首例含锌蛋白,在人体和动物 体内,能够可逆的催化二氧化碳的水合作用
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该配位水的 Pka = 7
其他配合物药物
MRI对照试剂
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抗感染试剂
治疗糖尿病药物
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抗癌药物
第28页/共85页
抗关节炎药物
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3 配位化学在材料科学的作用
（1）配合物因为有无机的金属离子和有机 配体，因此配合物不仅有兼有无机和有机 化合物的特性，而且还有可能出现无机化 合物和有机化合物均没有的新性质。
（2）配合物在新的分子材料中将发挥重要的 作用。
（3）配位化学理论在指导材料的分子设计中 起重要的指导作用。
第30页/共85页
• 3.1 导电配合物 • 3.2 磁性配合物 • 3.3 非线性光学配合物 • 3.4 发光配合物 • 3.5 分子筛型配合物 • 3.6 手性拆分配合物 • 3.7 多孔储气配合物 • 3.8 光电转换配合物
铁在细胞内的解离
进入细胞内的铁必须向其他配体活蛋白质 进行释放，首先被生物还原剂还原成Fe(II), 因为二价铁结合较不牢固K=108. 然后微生 物水解铁载体配体，达到释放的目的。
第14页/共85页
铁的输运－运铁蛋白
第15页/共85页
铁的储存－铁蛋白
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输氧－血红蛋白
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1916年美国路易斯提出配位键理论。把 CoCl3.6NH3 写成 [Co(NH3)6]Cl3 （3）20世纪50年代，P.L. Pauson和 S.A. Miller 分别独立合成了二茂铁，突破了传统配位化学 的概念，带动了金属有机化学的迅猛发展。 （4）Ziegler(1953)和Natta(1955)的发现。推动 了配合物在催化研究方面的研究发展。 （5）60年代，M.Eigen 提出了溶液中配合物生 成反应机理。 （6）70年代，配位化学和生物科学交叉，形成 生物无机化学。
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例2 心血管药物的设计 NO: 不带电荷，具有1个未成对电子，是 顺磁物质，三位美国科学家揭示它是生命 体内传递生命信息的第二信使和神经递质。 1998年获Nobel生理医学奖。
硝普化钠
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过量的NO容易引起败血症， 15－16是个治疗败血症的药物
第25页/共85页
1 传统的药物一直由有机物主宰。 2 1969年，美国科学家Rosenberg首次报道 顺式-二氯·二胺合铂(II) ）具有抗癌活性, 大 大促进了配合物作为药物的发展. 3 由于金属离子在生命活动中扮演重要的 角色,无机药物必将显示出勃勃生机.
第22页/共85页
举例： 低氧选择性药物的设计
低氧细胞，广泛地存在于人和动物的实体瘤中， 低氧细胞还原能力增强,所合成化合物的半波 还原电位正好落在细胞内还原酶(P450还原酶， 黄嘌呤酶等)的还原电位之内，即能被细胞还 原酶还原，放出活性的还原物质，杀死肿瘤细 胞；而在氧供应充足的细胞中，即被终止，而 体内正常组织免受伤害，起到特异性杀死低氧 肿瘤细胞的作用’
第31页/共85页
3.1导电配合物
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3.2 磁性功能配合物
（1）高密度信息储存器件的发展推动了新 型磁性 材料的研究。 （2）小粒子可以用来制造高密度的信息储 存材料， 但这个过程进行到一定极限大小。 就不再具有原来的磁效应。 （3）1986年前苏联科学家Ovchinnikov、美 国科学家Torrance及Miller等人几乎同时报 道了具有铁磁性的分子化合物,单分子磁体 可以摆脱其困境.
内容纲要
• 配位化学的创立和发展历史 • 配位化学在生命科学中的作用 • 配位化学在材料科学的作用 • 配位化学的发展前景－分子机器
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１配位化学的创立和发展历史
（1）最早的配合物是1878年法国 Tassert 报导的 CoCl3.6NH3 （2）配位化学的开创标志：1893年Werner 发表第一篇配位化学的博士论文 《无机化 学新概念》。首次从立体的角度系统地考 察了配合物的结构，提出了配位学说。
大自然中的铁量相当丰富，但溶液中 的自由铁离子却相当低, 在中性条件 下 约为 10－18 mol/L。
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 K sp=10-39
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铁从环境中的吸收
作用：捕获大自然中的铁(III)元 素，稳定常数K=1050，能够将铁运 入细胞膜内。
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