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文献综述
1 有机超分子笼状化合物简介从美国化学家教授Pedersen[1]教授、Cram教授[2]和法国化学家Lehn教授[3]在超分子化学发展方便做出卓越贡献而获得诺贝尔奖之后,超分子化学引起了科学家的广泛关注,使其得到了迅猛发展。
Lehn指出以原子间共价键为基础可称为广义的化学领域,而以分子组装和分子间弱相互作用为基础的可称为超分子化学。
具有一定空腔结构的笼状、环状、穴等主体分子及相关的主客体化学与超分子化学的发展一直都是息息相关的。
随着众多特殊结构的超分子被合成,科学家们研宄超分子化学的范围也在扩展。
基于组装过程的相互作用分类,超分子化学可以分为三个主要分支[4,5]:(1)利用氢键作用构筑的超分子结构;(2)利用其它的非共价键相互作用,比如离子离子作用、离子偶极作用、作用,范德华力和疏水作用等构筑的超分子结构;(3)利用强的有方向性的金属配体配位键组装的超分子结构。
由于第三种配位驱动的自组装策略,是通过金属配体配位层和易调变的配体来调控方向,可获得能够预测的二维或三维结构,因此,第三种策略被科学家们广泛应用,根据设计的配体分子的尺寸,能够得到不同规模的分子,从几立方埃到将近立方纳米级别。
金属有机超分子就是利用第三种策略构筑的物种的代表,它们是以有机连接配体和无机金属离子作为构筑单元,通过形成配位键而构筑。
该类金属-有机超分子体系同时具备无机金属离子以及有机配体的特点,相对于有机超分子体系,金属有机超分子体系能够通过金属离子对配位环境的调控,从而对组装成的超分子空间构型和性质产生很大的影响,同时,由于金属中心具有独特的对称性,而且这种对称性能够贯穿到整个超分子体系,这一特点为合成具有限域性的空腔以及特殊开口的结构提供可能;另外,金属有机超分子体系用于合适的溶解性,因此可以通过培养单晶的方式,通过射线衍射单晶测试仪来获得其明确的结构,这对于研究反应机理尚不完全清楚的部分金属酶有特别的意义。
金属有机超分子不仅在构筑上因配位键的方向性而具有一定的预期性,而且空间结构可以通过引入功能化的配体而显示出迷人的特点,可以与客体分子通过弱相互作用如氢键作用、芳香堆积、范德华力以及静电作用等形成主客体包合物,即分子胶囊,在分子识别、模拟酶催化等领域展现出诱人的前景。
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