超分子化?/p>
一.概?/p>
1894
年,德国
E. Fischer
基于
?/p>
分子间选择性作?/p>
?/p>
的思想提出?/p>
?/p>
锁-钥匙
?/p>
模型,这一思想
已形成了现代超分子科学理论的雏形。上世纪三十年代,胶体化学的一个鼎盛时期,德国
K. L. Wolf
等创造了
?/p>
超分?/p>
?/p>
一词,用来描述分子缔合而形成的有序体系?/p>
1978
年,法国
J.
M.
Lehn(
诺贝尔化学奖获得?/p>
)
基于传统的植根于有机化学中的主客体系研究
,
提出?/p>
?/p>
超分
子化?/p>
?/p>
的完整概念,他指出:
?/p>
基于共价键存在着分子化学领域,基于分子组装体和分子间
键而存在着超分子化?/p>
?/p>
?/p>
#
超分子至少有两个组分?/p>
Lehn
借用生物学中已有的概念,
分别称为底物和受体。他对受?/p>
的设计进行了综合?/p>
最重要的是提出在设计受体时考虑到其结构的刚性与柔性的结合?/p>
典型
示范加上他所提出的分子识?/p>
(molecular recognition)
概念(也是从生物学中
?/p>
?/p>
?/p>
来的?/p>
,从
而给超分子的形成过程赋予智能化反应的特点?/p>
虽然
, Lehn
对自己所提出的分子识别?/p>
化学
信息学和化学反应智能化等的理论工作并未进一步深?/p>
,
但人们对分子识别概念的应用,?/p>
别是在分子器件和分子自组装作用的研究方面已取得了很大的成绩?/p>
分子识别是自然界生物
进行信息存贮?/p>
复制和传递的基础?/p>
例如基因?/p>
酶和生物膜的功能都是基于分子识别的原?/p>
得以实现的?/p>
以分子识别为基础?/p>
研究构筑具有特定生物学功能的超分子体系,
对揭示生?/p>
现象和过程具有重要意义,
并可能给化学研究带来新的突破?/p>
同样以分子识别为基础?/p>
设计?/p>
合成?/p>
组装具有新颖的光、电?/p>
磁性能的纳米级分子和超分子器件,将为材料科学提供理?/p>
指导和新的应用体系?/p>
超分子化学可以定义为
?/p>
分子之上的化?/p>
?/p>
?/p>
分子化学主要研究原子之间通过共价?/p>
(或离子
键)
形成的分子实体的结构与功能,
而超分子化学则研究两个或多个分子通过分子间作用力
结合而成的化学实体的结构与功能?/p>
由于分子间作用力作为化学实体
(指有较固定的结构和
性质)内的主要键合力的研究尚待深入,但是其意义与作用已提升到
20
世纪初期的化学键
理论同样的高度,并将进一步促进有关超分子化学理论工作的开展?/p>
?/p>
.
现状
目前?/p>
超分子化学已远远超越了原来有机化学主客体体系的范畴,
形成了自己独特的概念?/p>
体系:如分子识别、分子自组装、超分子器件、超分子材料等,构成了化学大家族中一个颇
具魅力的新学科;
同时?/p>
超分子的思想使得人们重新审视许多传统的但仍具很大挑战的已?/p>
学科分支?/p>
如配位化学、液晶化学、包合物化学等,
并给它们带来了新的研究空间?/p>
?/p>
分子化学的重要特征之一是它处于化学?/p>
生物和物理学的交界处?/p>
从不同角度揭示分子组?/p>
的推动力及调控规律。对超分子化学的研究主要集中于:
1.
基础理论研究
:
主要是超分子?/p>
构及其谱学的研究
,
包括分子间弱相互作用与分子识别,超分子静态与动态结构,理论计算
模拟,超分子的组装方法及自组装过程,超分子体系的谱学研究等;
2.
与物理以及材料科?/p>
的交?/p>
:
通过组装形成的超分子化合物材料具有结构多样性,
在催化?/p>
分子识别?/p>
化学吸附?/p>
分子磁体?/p>
非线性光学?/p>
药物合成等领域有着广阔的应用潜力,
因此它的研究成为当前超分
子化学研究的热点之一?/p>
超分子化学在纳米材料制备?/p>
纳米团簇的超分子化学组装?/p>
层状?/p>
维结构与器件?/p>
插层材料及功能化?/p>
表面图案与功能化?/p>
光电信息材料及器件等领域已取?/p>
重大进展?/p>
3.
与化学及生物学的交叉
:
超分子化学为化学学科提供了新颖的轮廓和观点,?/p>
基础概念已经贯穿了主要的化学领域,与无机化学、大环化学、配位化学、金属有机化学的
结合呈现出强大的生命?/p>
;
在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽及环核酸的组装体及其功
能等领域有着广阔的应用前景?/p>
超分子化学是基于分子间相互作用和分子聚集体的化学?/p>
在与材料科学?/p>
生命科学等其它学
科的交叉融合中,超分子化学已发展成超分子科学,被认为?/p>
21
世纪新概念和高技术的?/p>
要源头?/p>