氢键自组装超分子

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超分子氢键自组装
背景
超分子科学成为前沿科学; 分子自组装为越来越受到关注; 超分子自组装意义重大; 单一分子间的作用力,特别是分子间氢键 可以应用于超分子自组装.
内容
超分子的概念 分子自组装的介绍 超分子自组装介绍 超分子自组装的驱动力 各种驱动力所形成的聚集体
超分子的概念
超分子通常是指由两种或两种以上分 超分子 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,并保持一定的 完整性使其具有明确的微观结构和宏观特 性.
超分子结构示意图
分子自组装
分子自组装( 分子自组装(self-assembly)是指基本 ) 结构单元自发形成有序结构.在自组装过 程中,基本结构单元在基于非共价键的相 互作用下自发的组织或聚集为一个稳定, 具有一定规则几何外观的结构. 在分子自组装的基础上,发展出了超 分子科学.
超分子自组装
超分子自组装是指在平衡条件下相同 超分子自组装 或不同分子间通过非共价键弱互相作用自 发构成具有特种性能的长程有序的超分子 聚集体的过程. 在超分子科学领域"组装"的重要性 就如同分子化学中的"合成"一样.
氢键与配位作用
金属-配体间的配位作用是组装无机超分子 聚集体的最常用手段.近年来,利用氢键 和配位作用或其它非共价键作用组装有机 超分子功能体系的研发工作取得很多成果 .
氢键与配位作用
氢键与供体-受体相互作用
富电芳环和缺电芳环间的供体-受体互相作 用本质上市一类较弱的静电作用,在轮烷 ,索烃和分子束等相互锁链的超分子自组 装体系以及分子器件研究中得到了广泛应 用.
结论与展望
超分子自组装的源头是多种非共价键 作用力的加合与协同.进一步弄清分子间 的弱相互作用,特别是氢键作用,是如何 加合与协同的,加合与协同的结果又怎样导 致组装中的方向性和选择性,这是发展新的 自组装方法和理解组装体结构与功能的前 提.因此,今后应该研究新的有效的组装 原理,手段和方法以及新的组装结构类型 并着力拓展其在超分子化学,生物,材料 和信息等科技领域的应用.
超分子自组装的驱动力
氢键 配位作用 π-π 堆积作用 供体-受体相互作用 供体 受体相互作用
氢键的两种作用
单独氢键作用
氢键与其他非共价键协同作用
氢键自组装超分子
单纯氢键作用及氢键聚集体
单纯氢键作用及氢键聚集体
单个氢键的强度与X2H偶极距以及Y原子上 孤对电子有关,同时溶剂也很重要; 氢键自组装可形成多种超分子聚集体,依 据氢键多重性,可分为单重,二重,三重 ,四重和多重氢键体系; 对于多重氢键,除了氢键原子种类以及氢 键重数以外,相邻供体与受体之间的附加 作用也有影响.
单纯氢键作用及氢键聚集体
单重氢键连接成的液晶高分子
单纯氢键作用及氢键聚集体
三重氢键聚集体,不同的氢键连接类型
单纯氢键作用及氢键聚集体
多重氢键作用形成的聚集体
氢键自组装超分子
氢键与其他非共价键协同作用形 成超分子聚集体
氢键与其他非共价键协同作用形 成超分子聚集体
氢键和π-π堆积作用 氢键和配位作用 氢键和供体-受体互相作用
氢键与π-π堆积作用
Meijer小组通过氢键和π-π堆积作用,利用 手性的OPVs体系得到了螺旋和玫瑰型的特 殊自组装结构,经过紫外-可见光吸收,荧 光散射,CD,AFM,FESEM,STM等对其自 组装的微观形态进行研究,观察到螺旋生 长以及玫瑰型和管状自组装体系.
OPVsLeabharlann Baidu系的螺旋型自组装结构