物理化学超分子化学进展
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磺酸萘
• 如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔 疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏 水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许 多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系， 成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。
无机网络； • 超分子化学中的物理方法；模板，自组装和自组
织；超分子技术，分为分子期间和分子技术的应 用。
超分子化学与主客体化学
1. 天然大环配体
自然界存在着许多结构复杂，性能各异的大 环配位化合物
例如：维生素B12 叶绿素 血红蛋白
其中称为离子载体（Ionophores）的天然大环配 合物与超分子化学的发展有着相当密切的关系。
超分子体系的种类
L LM L
HG H
L
笼状化合物
主客体系
(cage type system) (host-guest system)
旋转体
(rotaxanes system)
A
B
C
D
联锁体
共价键联结的四元体系
(catenanes
(covalently-linked molecular
system)
超分子与大分子的区别
Fig.1 Schematic representation addressing the difference between supermolecules and large molecules according to the photochemical approach
缬氨霉素-钾配合物的晶体结构
2. 环糊精
环糊精是淀粉在淀粉酶作用下生 成的环状低聚糖的总称
a-
b-
g-
环糊精最重要的特点：能与多种化合物形成包合物
环糊精空腔与客体分子体积之间的关系
环糊 葡萄糖 精 单元 数
a-
6
b-
7
g-
8
空腔内部 直径 /nm 0.5
0.65
0.85
匹配的客体分子
苯，苯胺 萘，1-苯胺-3,8-磺酸萘 蒽，冠醚，1-苯胺-3,8-
超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力 相互作用缔结成为具有特定结构和功能的超分子体系的科 学。 ►简言之：超分子化学是研究多个分子通过非共价键作用 而形成的功能体系的科学。
超分子化学
• 分子材料、信息储存、拥有及转换、拟酶 催化作用及反应性、分子囊包及稳定化等 的基础
• 有机化学、无机化学、物理化学和分析化 学等各个化学分支的重新结合得以实现的 载体（vehicle）
并提出超分子概念
• 1987年诺贝尔化学奖授予C.J Pedersen (佩 德森)、J.M Lehn (莱恩)、D.J Cram (克来 姆)三位化学家，以表彰他们在超分子化学 理论方面的开创性工作。1967 年Pederson
等第一次发现了冠醚。这可以说是第一个 发现的在人工合成中的自组装作用。Cram 和Lehn在Pedersen工作的启发下，也开始
了对超分子化学的研究。从此之后，超分
子化学作为一门新兴的边缘科学快速发展 起来。
超分子化学之父
►Lehn教授在获奖演说中对超分子化学的定义： “Supramolecular Chemistry is the chemistry
of the intermolecular bond, covering the structures and functions of the entities formed by associasion of two or more chemical species”。
点相似。
• 以非共价键弱相互作用力键合起来的复杂有序且 有特定功能的分子结合体——“超分子”是共价键 分子化学的一次升华，被称为“超越分子概念的 化学”，它不仅在材料科学、信息科学，而且在 生命科学中均具有重要的理论意义和广阔的应用 前景。
如果20世纪是共价键的世纪，那么21世纪，将是研 究分子间弱相互作用的超分子化学的世纪，是科技界 用超分子为人类造福，再创辉煌的世纪。
超分子化学最新进展
报告人: 庄志萍教授
牡丹江师范学院化学系
超分子化学最新进展
• 超分子化学是“分子之外”的化学，与生命科学、 材料科学等密切相关，被公认为是21世纪化学发 展的重要方向。
• 超分子化学的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、 环糊精、杯芳烃、碳60等）的发展密切相连，而 且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋 等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 到目前为止，尽管超分子化学还没有一个完整、 精确的定义和范畴，但它的诞生和成长却是生机 勃勃、充满活力的。
components)
Fig.2. Schematic represention of five types of supramolecular species
超分子化学研究的内容
• 分子识别，分为离子客体的受体和分子客体的受 体；
• 环糊精； • 生物有机体系和生物无机体系的超分子反应性及
传输； • 固态超分子化学，分为晶体工程、二维和三维的
• 超分子化学并非高不可攀，有许多超分子结构似 乎都可见我们的日常生活。
• 例如，可以把轮烷（rotaxane）比为东方的算盘； • 索烃（catenane）舞池中的一对舞伴； • C60类似于圆拱建筑； • 环糊精（cyclodextrins）和激光唱盘（CD）有
同样的简称和信息存放功能； • DNA双螺旋则与家喻户晓的早餐佐食麻花多少有
• 超分子化学已成为当前公认的化学理论与 应用技术的前沿课题。
• 从某种意义上讲，超分子化学淡化了有机 化学、无机化学、生物化学和材料化学之 间的界限，
• 着重强调了具有特定结构和功能的超分子 体系，将四大基础化学（有机化学、无机 化学、分析化学和物理化学）有机地融合 为一个整体，
• 从而为分子器件、材料科学和生命科学的 发展开辟了一条崭新的道路，且为21世纪Baidu Nhomakorabea化学发展提供了一个重要方向。
引言
2)生物科学:DNA双螺旋、酶与底物、分子识别 3）新型材料：分子器件、电子器件、超分子功能材料、 纳米材料
三位超分子化学研究方面的科学家 获得1987年的Nobel化学奖
• 美国的C. J. Pederson：发现冠醚化合物 • D. J. Cram教授：主客体化学先驱者 • 法国的J. M. Lehn教授：发现穴醚化合物
• 如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔 疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏 水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许 多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系， 成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。
无机网络； • 超分子化学中的物理方法；模板，自组装和自组
织；超分子技术，分为分子期间和分子技术的应 用。
超分子化学与主客体化学
1. 天然大环配体
自然界存在着许多结构复杂，性能各异的大 环配位化合物
例如：维生素B12 叶绿素 血红蛋白
其中称为离子载体（Ionophores）的天然大环配 合物与超分子化学的发展有着相当密切的关系。
超分子体系的种类
L LM L
HG H
L
笼状化合物
主客体系
(cage type system) (host-guest system)
旋转体
(rotaxanes system)
A
B
C
D
联锁体
共价键联结的四元体系
(catenanes
(covalently-linked molecular
system)
超分子与大分子的区别
Fig.1 Schematic representation addressing the difference between supermolecules and large molecules according to the photochemical approach
缬氨霉素-钾配合物的晶体结构
2. 环糊精
环糊精是淀粉在淀粉酶作用下生 成的环状低聚糖的总称
a-
b-
g-
环糊精最重要的特点：能与多种化合物形成包合物
环糊精空腔与客体分子体积之间的关系
环糊 葡萄糖 精 单元 数
a-
6
b-
7
g-
8
空腔内部 直径 /nm 0.5
0.65
0.85
匹配的客体分子
苯，苯胺 萘，1-苯胺-3,8-磺酸萘 蒽，冠醚，1-苯胺-3,8-
超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力 相互作用缔结成为具有特定结构和功能的超分子体系的科 学。 ►简言之：超分子化学是研究多个分子通过非共价键作用 而形成的功能体系的科学。
超分子化学
• 分子材料、信息储存、拥有及转换、拟酶 催化作用及反应性、分子囊包及稳定化等 的基础
• 有机化学、无机化学、物理化学和分析化 学等各个化学分支的重新结合得以实现的 载体（vehicle）
并提出超分子概念
• 1987年诺贝尔化学奖授予C.J Pedersen (佩 德森)、J.M Lehn (莱恩)、D.J Cram (克来 姆)三位化学家，以表彰他们在超分子化学 理论方面的开创性工作。1967 年Pederson
等第一次发现了冠醚。这可以说是第一个 发现的在人工合成中的自组装作用。Cram 和Lehn在Pedersen工作的启发下，也开始
了对超分子化学的研究。从此之后，超分
子化学作为一门新兴的边缘科学快速发展 起来。
超分子化学之父
►Lehn教授在获奖演说中对超分子化学的定义： “Supramolecular Chemistry is the chemistry
of the intermolecular bond, covering the structures and functions of the entities formed by associasion of two or more chemical species”。
点相似。
• 以非共价键弱相互作用力键合起来的复杂有序且 有特定功能的分子结合体——“超分子”是共价键 分子化学的一次升华，被称为“超越分子概念的 化学”，它不仅在材料科学、信息科学，而且在 生命科学中均具有重要的理论意义和广阔的应用 前景。
如果20世纪是共价键的世纪，那么21世纪，将是研 究分子间弱相互作用的超分子化学的世纪，是科技界 用超分子为人类造福，再创辉煌的世纪。
超分子化学最新进展
报告人: 庄志萍教授
牡丹江师范学院化学系
超分子化学最新进展
• 超分子化学是“分子之外”的化学，与生命科学、 材料科学等密切相关，被公认为是21世纪化学发 展的重要方向。
• 超分子化学的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、 环糊精、杯芳烃、碳60等）的发展密切相连，而 且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋 等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 到目前为止，尽管超分子化学还没有一个完整、 精确的定义和范畴，但它的诞生和成长却是生机 勃勃、充满活力的。
components)
Fig.2. Schematic represention of five types of supramolecular species
超分子化学研究的内容
• 分子识别，分为离子客体的受体和分子客体的受 体；
• 环糊精； • 生物有机体系和生物无机体系的超分子反应性及
传输； • 固态超分子化学，分为晶体工程、二维和三维的
• 超分子化学并非高不可攀，有许多超分子结构似 乎都可见我们的日常生活。
• 例如，可以把轮烷（rotaxane）比为东方的算盘； • 索烃（catenane）舞池中的一对舞伴； • C60类似于圆拱建筑； • 环糊精（cyclodextrins）和激光唱盘（CD）有
同样的简称和信息存放功能； • DNA双螺旋则与家喻户晓的早餐佐食麻花多少有
• 超分子化学已成为当前公认的化学理论与 应用技术的前沿课题。
• 从某种意义上讲，超分子化学淡化了有机 化学、无机化学、生物化学和材料化学之 间的界限，
• 着重强调了具有特定结构和功能的超分子 体系，将四大基础化学（有机化学、无机 化学、分析化学和物理化学）有机地融合 为一个整体，
• 从而为分子器件、材料科学和生命科学的 发展开辟了一条崭新的道路，且为21世纪Baidu Nhomakorabea化学发展提供了一个重要方向。
引言
2)生物科学:DNA双螺旋、酶与底物、分子识别 3）新型材料：分子器件、电子器件、超分子功能材料、 纳米材料
三位超分子化学研究方面的科学家 获得1987年的Nobel化学奖
• 美国的C. J. Pederson：发现冠醚化合物 • D. J. Cram教授：主客体化学先驱者 • 法国的J. M. Lehn教授：发现穴醚化合物