第七章 超分子化學(xué)簡(jiǎn)介

1、. 第七章 超分子化學(xué)簡(jiǎn)介Introduction to supermolucular chemistry.7.1 超分子的概念超分子的概念7.2超分子穩(wěn)定形成的因素超分子穩(wěn)定形成的因素 7.2.1 能量因素能量因素 7.2.2 熵增加因素熵增加因素 7.2.3 鎖和鑰匙原理鎖和鑰匙原理7.3 分子識(shí)別和自組裝分子識(shí)別和自組裝 7.3.1 兩個(gè)概念兩個(gè)概念 7.3.2 冠醚和穴狀配體的識(shí)別和組裝冠醚和穴狀配體的識(shí)別和組裝 7.3.3 氫鍵識(shí)別和自組裝氫鍵識(shí)別和自組裝 第第7 7章目錄章目錄. 7.3.4 配位鍵的自組裝配位鍵的自組裝 7.3.5 疏水作用的識(shí)別和組裝疏水作用的識(shí)別和組裝7.4

2、晶體工程晶體工程 7.4.1 概念和特點(diǎn)概念和特點(diǎn) 7.4.2 晶體工程的謀略晶體工程的謀略 7.4.3 晶體工程構(gòu)筑示例晶體工程構(gòu)筑示例7.5 應(yīng)用和展望應(yīng)用和展望 第第7 7章目錄章目錄.超分子化學(xué)起源于堿金屬陽(yáng)離子能被冠醚和穴醚選擇超分子化學(xué)起源于堿金屬陽(yáng)離子能被冠醚和穴醚選擇性結(jié)合，它拓展后導(dǎo)致了分子識(shí)別的出現(xiàn)并證明為一性結(jié)合，它拓展后導(dǎo)致了分子識(shí)別的出現(xiàn)并證明為一新的化學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)一步延伸到分子相互作用和過(guò)程，新的化學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)一步延伸到分子相互作用和過(guò)程，并廣泛擴(kuò)展到其他領(lǐng)域后誕生了超分子化學(xué)。并廣泛擴(kuò)展到其他領(lǐng)域后誕生了超分子化學(xué)。超分子化學(xué)定義的表述：正如基于共價(jià)鍵存在著分子超分子

3、化學(xué)定義的表述：正如基于共價(jià)鍵存在著分子化學(xué)領(lǐng)域，基于分子有序體和分子間價(jià)鍵而存在這超化學(xué)領(lǐng)域，基于分子有序體和分子間價(jià)鍵而存在這超分子化學(xué)分子化學(xué) 7.1 超分子的概念超分子化學(xué)是超越分子之上的化學(xué)，超分子是由兩個(gè)或超分子化學(xué)是超越分子之上的化學(xué)，超分子是由兩個(gè)或者更多的化學(xué)物種通過(guò)分子間力締合在一起而形成的具者更多的化學(xué)物種通過(guò)分子間力締合在一起而形成的具有更高復(fù)雜性的有組織實(shí)體。有更高復(fù)雜性的有組織實(shí)體。. 7.1 超分子的概念受體受體底物底物超分子超分子相互作用相互作用轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換識(shí)別識(shí)別易位易位自組織自組織自組裝自組裝供能組分供能組分分子分子/超分子超分子器件器件合成合成共價(jià)鍵共價(jià)鍵AB

4、CD分子化學(xué)分子化學(xué)超分子化學(xué)超分子化學(xué).一個(gè)化學(xué)物種是通過(guò)其組分、通過(guò)把這些組分連在一起的價(jià)鍵的性質(zhì)，及由此產(chǎn)生的空間（幾何、拓?fù)洌┨卣鞫欢x 7.1 超分子的概念超分子物種是由其組分、建筑或超結(jié)構(gòu)的空間排列、連接組分的分子間價(jià)鍵的性質(zhì)來(lái)表征。具有確定的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。不同類(lèi)型的相互作用力是可以區(qū)分的，代表不同程度的強(qiáng)度、取向及對(duì)距離和角度的依賴(lài)性。作用力：金屬離子配位鍵、靜電引力、氫鍵、范德華相互作用、給體-受體相互作用。強(qiáng)度分布：氫鍵的弱到中等（如酶-底物），到金屬離子配位鍵的強(qiáng)或非常強(qiáng)（其強(qiáng)度可達(dá)到包含很多獨(dú)立相互作用的抗原抗體作用強(qiáng)度范圍，或更強(qiáng)些）

5、。超分子物種的熱力學(xué)穩(wěn)定性不如分子，但動(dòng)力學(xué)上更易變，具有動(dòng)態(tài)柔順性。超分子化學(xué)涉及的是軟化學(xué)鍵，代表一門(mén)“軟化學(xué)”。.超分子化學(xué)研究對(duì)象是：超分子實(shí)體（supramolecular entities),即具有分子本身的特征并由這些特征來(lái)定義的超分子（supermolecule）。分子與原子和共價(jià)鍵的關(guān)系如同超分子與分子和分子間價(jià)鍵。超分子代表了繼基本粒子、原子核、原子和分子之后的下一個(gè)層次的物質(zhì)的復(fù)雜性?；瘜W(xué)術(shù)語(yǔ)中的原子、分子、超分子相當(dāng)于字母、單詞和句子。 7.1 超分子的概念.超分子化合物中的組分被命名為受體（ ） 和底物（ ），底物通常指被結(jié)合的較小部分。一個(gè)特定的底物與受體選擇性結(jié)合

6、后產(chǎn)生了超分子（ ）。如果受體除又結(jié)合位點(diǎn)外，還有反應(yīng)功能，則它可能在被束縛的底物上產(chǎn)生一化學(xué)變化而引起超分子試劑作用。親油的膜溶性受體可作為載體使被束縛的底物易位。超分子物種基本功能：分子識(shí)別、轉(zhuǎn)換、易位。結(jié)合組織化的多分子有序體和相（層結(jié)構(gòu)、膜、囊泡、液晶等），功能超分子可以導(dǎo)致分子和分子器件的發(fā)展。近期的研究方向涉及到自發(fā)過(guò)程（自組裝、自組織、復(fù)制）和程序化高分子設(shè)計(jì)。 7.1 超分子的概念.超分子化學(xué)分成部分交叉的兩大領(lǐng)域 超分子指幾個(gè)組分（一個(gè)受體及一個(gè)或多個(gè)底物）在分子識(shí)別原理的基礎(chǔ)上按照內(nèi)裝的構(gòu)造方案通過(guò)分子間締合而形成的含義明確的、分立的寡聚分子物種 超分子有序體指數(shù)目不定的大

7、量組分自發(fā)締合產(chǎn)生某個(gè)特定的相而形成得多分子實(shí)體。這里，特定的相（薄膜、層結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、囊泡、膠束、液晶相、固態(tài)結(jié)構(gòu)等）或多或少具有確定的微觀組織和取決于本性的宏觀性質(zhì)。域自身所表明的，從分子化學(xué)到超分子化學(xué)的過(guò)渡導(dǎo)致了對(duì)象和目標(biāo)從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變成了體系和功能。 7.1 超分子的概念.超分子命名描述被結(jié)合底物與受體間的相對(duì)空間位置也需要一些方式。外部加合復(fù)合物可以表示成A，B或A/B, 表示 與 的包合； ，表示 與 部分交疊目前，超分子化學(xué)的術(shù)語(yǔ)正在形成之中，一個(gè)有概念、術(shù)語(yǔ)和瑣碎的名詞組成的體系正在產(chǎn)生之中。超分子化學(xué)概念的凝聚力和學(xué)科交叉的特性，吸引了不同化學(xué)領(lǐng)域的研究者。 7.1 超分子

8、的概念.7.2 超分子穩(wěn)定形成的因素超分子穩(wěn)定形成的因素 7.2 超分子穩(wěn)定形成的因素 G = H - TS 能量因素 熵因素.是遠(yuǎn)程相互作用能。是遠(yuǎn)程相互作用能。Kesoon、Debye和和London等人的研究分等人的研究分別揭示了其中靜電能、誘導(dǎo)能和色散能的性質(zhì)。別揭示了其中靜電能、誘導(dǎo)能和色散能的性質(zhì)。靜電作用靜電作用 兩種極性分子的永久偶極矩兩種極性分子的永久偶極矩1與與2之間產(chǎn)生的相互之間產(chǎn)生的相互作用能屬于靜電能，亦稱(chēng)作用能屬于靜電能，亦稱(chēng)Kesoon能，平均能量為能，平均能量為 7.2.1 能量因素7.2.1 能量因素能量因素：降低能量在于分子間鍵的形成能量因素：降低能量在于分

9、子間鍵的形成。 1. van der Waals作用能作用能. 誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)作用 極性分子的永久偶極矩極性分子的永久偶極矩1，會(huì)使極化率為，會(huì)使極化率為2的鄰近分子發(fā)生電的鄰近分子發(fā)生電荷位移，出現(xiàn)誘導(dǎo)偶極矩。永久偶極矩和誘導(dǎo)偶極矩之間的相互作荷位移，出現(xiàn)誘導(dǎo)偶極矩。永久偶極矩和誘導(dǎo)偶極矩之間的相互作用能稱(chēng)為誘導(dǎo)能，亦稱(chēng)用能稱(chēng)為誘導(dǎo)能，亦稱(chēng)Debye能。平均值為能。平均值為 色散作用色散作用 非極性分子雖沒(méi)有永久偶極矩，卻有瞬間偶極矩，使鄰近分子非極性分子雖沒(méi)有永久偶極矩，卻有瞬間偶極矩，使鄰近分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩，瞬間偶極矩與誘導(dǎo)偶極矩間的相互作用能稱(chēng)為色產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩，瞬間偶極矩與誘導(dǎo)偶極矩

10、間的相互作用能稱(chēng)為色散能，亦稱(chēng)散能，亦稱(chēng)London能。近似表達(dá)式為能。近似表達(dá)式為 7.2.1 能量因素. 在超分子中，在超分子中，van der Waals作用能對(duì)包合物的形成非常重作用能對(duì)包合物的形成非常重要，但這種作用能通常沒(méi)有方向性和飽和性，因而在超分子化要，但這種作用能通常沒(méi)有方向性和飽和性，因而在超分子化學(xué)中設(shè)計(jì)主學(xué)中設(shè)計(jì)主-客體的選擇性配合時(shí)應(yīng)用有限。客體的選擇性配合時(shí)應(yīng)用有限。 7.2.1 能量因素. 常規(guī)氫鍵的一般形式是常規(guī)氫鍵的一般形式是D-H-A。D是氫鍵給體，是氫鍵給體，A是是氫鍵受體。也可以是對(duì)稱(chēng)氫鍵氫鍵受體。也可以是對(duì)稱(chēng)氫鍵X-H-X。按其作用能大小，。按其作用能

11、大小，可分為強(qiáng)氫鍵、中等氫鍵、弱氫鍵可分為強(qiáng)氫鍵、中等氫鍵、弱氫鍵3類(lèi)。類(lèi)。 （1）強(qiáng)氫鍵、中等氫鍵和弱氫鍵）強(qiáng)氫鍵、中等氫鍵和弱氫鍵氫鍵性質(zhì)強(qiáng)中等弱D-H-A相互作用共價(jià)作用為主靜電作用為主靜電作用鍵能/（kJmol-1）12060601612鍵長(zhǎng)/pm D-A220250250320320400 H-A120150150220220320鍵角/（）17518013018090150 7.2.1 能量因素2. 氫鍵作用氫鍵作用.（2）常規(guī)氫鍵和非常規(guī)氫鍵）常規(guī)氫鍵和非常規(guī)氫鍵常規(guī)氫鍵常規(guī)氫鍵常規(guī)氫鍵常規(guī)氫鍵的一般形式是的一般形式是D-H-A由常規(guī)氫鍵形成的分立形結(jié)構(gòu)由常規(guī)氫鍵形成的分立形結(jié)構(gòu)

12、由常規(guī)氫鍵形成的鏈狀結(jié)構(gòu)由常規(guī)氫鍵形成的鏈狀結(jié)構(gòu) 7.2.1 能量因素.由常規(guī)氫鍵形成的層狀結(jié)構(gòu)由常規(guī)氫鍵形成的層狀結(jié)構(gòu) 7.2.1 能量因素.由常規(guī)氫鍵形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由常規(guī)氫鍵形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)水分子之間通過(guò)水分子之間通過(guò)O-H-O氫鍵形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的冰氫鍵形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的冰 7.2.1 能量因素 DNA的堿基的堿基T（胸腺嘧啶）與與A（腺嘌呤）之間有一個(gè)之間有一個(gè)N-H-O和和一個(gè)一個(gè)N-H-N氫鍵氫鍵C（胞嘧啶）與與G（鳥(niǎo)嘌呤）之間有一個(gè)之間有一個(gè)N-H-N和兩個(gè)和兩個(gè)N-H-O氫鍵氫鍵 7.2.2 氫鍵 -螺旋是一種螺旋是一種典型的蛋白質(zhì)二典型的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)，主要穩(wěn)級(jí)結(jié)構(gòu)，主

13、要穩(wěn)定因素是第定因素是第i個(gè)個(gè)氨基酸殘基的肽氨基酸殘基的肽鍵氧與第鍵氧與第i+4個(gè)個(gè)氨基酸殘基的肽氨基酸殘基的肽鍵氮?dú)渲g形成鍵氮?dú)渲g形成的的N-H-O氫鍵氫鍵。 7.2.2 氫鍵. 我相信，當(dāng)結(jié)構(gòu)化學(xué)方我相信，當(dāng)結(jié)構(gòu)化學(xué)方法進(jìn)一步被應(yīng)用到生理問(wèn)題法進(jìn)一步被應(yīng)用到生理問(wèn)題上時(shí)，人們將會(huì)發(fā)現(xiàn)氫鍵在上時(shí)，人們將會(huì)發(fā)現(xiàn)氫鍵在生理學(xué)上的意義比其他任何生理學(xué)上的意義比其他任何一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都大。一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都大。 Pauling 化學(xué)鍵的本質(zhì)化學(xué)鍵的本質(zhì) 7.2.1 能量因素. Cl在一定條件下也能參與形成氫鍵，例如，順式鄰氯在一定條件下也能參與形成氫鍵，例如，順式鄰氯苯酚分子內(nèi)有苯酚分子內(nèi)有O-H-C

14、l氫鍵；氫鍵；C附近存在電負(fù)性較大的原子附近存在電負(fù)性較大的原子時(shí)也能形成氫鍵，例如，時(shí)也能形成氫鍵，例如，(HCN)2、(HCN)3中的中的C-H-N，冠醚和硝基甲烷之間的冠醚和硝基甲烷之間的C-H-N和和C-H-O，這種氫鍵正在，這種氫鍵正在引起超分子化學(xué)研究者的興趣。引起超分子化學(xué)研究者的興趣。 7.2.1 能量因素.非常規(guī)氫鍵非常規(guī)氫鍵 (i) X-H-氫鍵氫鍵: 炔基作為質(zhì)子受體形成的炔基作為質(zhì)子受體形成的Cl-H氫鍵氫鍵 7.2.1 能量因素. (ii)X-H-M氫鍵氫鍵: 具有充滿電子具有充滿電子d軌道的過(guò)渡金屬作為軌道的過(guò)渡金屬作為質(zhì)子受體，與質(zhì)子受體，與X-H基團(tuán)形成基團(tuán)形成

15、3c-4e氫鍵體系。氫鍵體系。 7.2.1 能量因素. (iii)X-H-H-Y二氫鍵二氫鍵 二氫鍵二氫鍵X-H-H-Y也可以存在于分子間或分子內(nèi)。也可以存在于分子間或分子內(nèi)。分分子子間間二二氫氫鍵鍵 7.2.1 能量因素.分分子子內(nèi)內(nèi)二二氫氫鍵鍵 7.2.1 能量因素. 分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵 分子間氫鍵最為常見(jiàn)。分子內(nèi)形成的氫鍵稱(chēng)為分子內(nèi)氫鍵，分子間氫鍵最為常見(jiàn)。分子內(nèi)形成的氫鍵稱(chēng)為分子內(nèi)氫鍵，六元環(huán)的鄰位取代基之間若有適合的質(zhì)子給體與受體時(shí)，形成分六元環(huán)的鄰位取代基之間若有適合的質(zhì)子給體與受體時(shí)，形成分子內(nèi)氫鍵優(yōu)先于分子間氫鍵。子內(nèi)氫鍵優(yōu)先于分子間氫鍵。通常，分子間

16、氫鍵使通常，分子間氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高，分子內(nèi)氫鍵則使高，分子內(nèi)氫鍵則使熔點(diǎn)和沸點(diǎn)降低。非熔點(diǎn)和沸點(diǎn)降低。非常規(guī)氫鍵也有常規(guī)氫鍵也有分子間分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵。氫鍵和分子內(nèi)氫鍵。分分子子內(nèi)內(nèi)氫氫鍵鍵 7.2.1 能量因素. 不對(duì)稱(chēng)氫鍵和對(duì)稱(chēng)氫鍵不對(duì)稱(chēng)氫鍵和對(duì)稱(chēng)氫鍵 按按H距離電負(fù)性原子距離電負(fù)性原子X(jué)和和Y的遠(yuǎn)近可分為不對(duì)稱(chēng)氫鍵和的遠(yuǎn)近可分為不對(duì)稱(chēng)氫鍵和對(duì)稱(chēng)氫鍵。多數(shù)氫鍵是不對(duì)稱(chēng)的，對(duì)稱(chēng)氫鍵。多數(shù)氫鍵是不對(duì)稱(chēng)的，X-H較較H-Y短一些，如短一些，如F-H-F、O-H-O、O-H-F、N-H-F、N-H-O、N-H-N等。對(duì)稱(chēng)氫鍵有等。對(duì)稱(chēng)氫鍵有F-H-F，O-H-O等

17、。等。 7.2.1 能量因素.3. M-L配位鍵 金屬原子和配位體間形成的共價(jià)配鍵為主 7.2.1 能量因素4. -堆積作用堆積作用 -堆積作用是一種弱靜電相互作用，通常發(fā)生于芳環(huán)之間或堆積作用是一種弱靜電相互作用，通常發(fā)生于芳環(huán)之間或石墨層分子的六元環(huán)之間，強(qiáng)度在石墨層分子的六元環(huán)之間，強(qiáng)度在150kJmol-1。. 7.2.1 能量因素 實(shí)例：石墨層狀分子之間的面對(duì)面堆積，一層六元環(huán)的中心對(duì)實(shí)例：石墨層狀分子之間的面對(duì)面堆積，一層六元環(huán)的中心對(duì)著另一層六元環(huán)的頂；著另一層六元環(huán)的頂；DNA的同一條鏈的相鄰堿基之間也有類(lèi)的同一條鏈的相鄰堿基之間也有類(lèi)似的堆積：似的堆積：.芳環(huán)之間的芳環(huán)之間的

18、-堆積有面對(duì)面和邊對(duì)面兩種形式堆積有面對(duì)面和邊對(duì)面兩種形式 苯晶體中分子的堆積采取邊對(duì)面的方式苯晶體中分子的堆積采取邊對(duì)面的方式 7.2.1 能量因素面對(duì)面 邊對(duì)面.5.疏水效應(yīng)疏水效應(yīng)溶液中疏水基團(tuán)或油滴互相聚集，增加水分子間氫溶液中疏水基團(tuán)或油滴互相聚集，增加水分子間氫鍵的數(shù)量。鍵的數(shù)量。 7.2.1 能量因素 疏水作用不是一種單獨(dú)的作用疏水作用不是一種單獨(dú)的作用，只，只是由于水分子或是由于水分子或極極性基團(tuán)與水分子之間可以生成氫鍵，性基團(tuán)與水分子之間可以生成氫鍵，而而非極性基團(tuán)不能與非極性基團(tuán)不能與水形成氫鍵，作用力較弱。結(jié)果，極性基團(tuán)傾向于聚集，水形成氫鍵，作用力較弱。結(jié)果，極性基團(tuán)傾

19、向于聚集，使碳?xì)滏湵憩F(xiàn)出逃離水而自相締合的趨勢(shì)。使碳?xì)滏湵憩F(xiàn)出逃離水而自相締合的趨勢(shì)。. 1、螯合效應(yīng)：由螯合配位體形成的配合物比相同配位數(shù)和相同配位原子的單嚙配位體形成的配合物穩(wěn)定的效應(yīng)。 Co(NH3)62+ Co(en)32+ logK 5.1 13.8 Ni(NH3)62+ Ni(en)32+ logK 8.7 18.67.2.2 熵增加因素 7.2.2 熵增加因素.2、大環(huán)效應(yīng)：和螯合效應(yīng)有關(guān)，在能量因素和熵因素上增進(jìn)體系穩(wěn)定性。 LogK 11.24 15.34 -H/kJmol-1 44.4 61.9 S/Jk-1mol-1 66.5 85.8 7.2.2 熵增加因素.3、疏水效

20、應(yīng)（空腔效應(yīng)）疏水空腔相對(duì)有序水無(wú)序水 7.2.2 熵增加因素.7.2.3. 鎖和鑰匙原理是能量效應(yīng)和熵效應(yīng)共同配合形成穩(wěn)定的超分子原理。是超分子體系識(shí)別記憶功能和專(zhuān)一選擇功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。鎖和鑰匙間每一局部是弱的相互作用，但各個(gè)局部之間相互的加和作用、協(xié)同作用形成強(qiáng)的分子間作用力，形成穩(wěn)定的超分子。 7.2.3 鎖和鑰匙原理.7.3、分子識(shí)別和自組裝7.3.1. 兩個(gè)概念（a）分子識(shí)別：一個(gè)底物和一個(gè)接受體分子各自在其特殊部位具有某些結(jié)構(gòu)，適合于彼此成鍵的最佳條件，互相選擇對(duì)方結(jié)合在一起。（b）超分子自組裝：分子之間依靠分子間相互作用，自發(fā)的結(jié)合起來(lái)，形成分立的或伸展的超分子。 識(shí)別和自組裝的

21、根據(jù)是： 電子因素：各種分子間作用力得到發(fā)揮 幾何因素：分子的幾何形狀和大小互相匹配7.4、分子識(shí)別和自組裝 7.3 分子識(shí)別和自組裝.7.3.2. 冠醚和穴狀配體的識(shí)別和組裝（a）球形離子大小識(shí)別冠醚 空腔直徑 / pm 適合的離子 （直徑 / pm） 12C4 120150 Li+(152) 15C5 170220 Na+(204) 18C6 260320 K+(276), Rb+(304) 21C7 340430 Cs+(334) 7.3 分子識(shí)別和自組裝.（b）四面體識(shí)別 三環(huán)氮雜冠醚中N原子的四面體分布，對(duì)同樣大小的K+和NH4+，傾向于和NH4+結(jié)合。 7.3 分子識(shí)別和自組裝.7

22、.3.3. 氫鍵識(shí)別和自組裝（a）DNA DNA中的堿基對(duì)就是依靠形成最多的氫鍵、幾何上的匹配。在生命體系中是最重要的一種氫鍵識(shí)別。DNA的氫鍵識(shí)別和自組裝是20世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。 7.3 分子識(shí)別和自組裝.（b）超分子合成子合成子：用已知的或想象的，合成操作所能形成或 組裝出來(lái)的分子中的結(jié)構(gòu)單位。超分子合成子：用已知的或想像的、包含分子間相 互作用的，合成操作所能形成的超分 子中的結(jié)構(gòu)單位。利用氫鍵的識(shí)別，設(shè)計(jì)超分子合成子是超分子化學(xué)的重要內(nèi)容。下面列出一些有代表性的超分子合成子。 7.3 分子識(shí)別和自組裝.（c）實(shí)例 中性分子識(shí)別 7.3 分子識(shí)別和自組裝.氫鍵識(shí)別自組裝成分子

23、網(wǎng)球 7.3 分子識(shí)別和自組裝.氫鍵識(shí)別組裝成分子餅 7.3 分子識(shí)別和自組裝.氫鍵識(shí)別和 堆疊 聯(lián)合作用 7.3 分子識(shí)別和自組裝.7.3.4. 配位鍵的自組裝過(guò)渡金屬的配位幾何學(xué)和配位體相互作用位置的方向性特征，提供了合理地組裝成各類(lèi)超分子的藍(lán)圖。（a）大環(huán)超分子（Mo-O配位鍵）Mo176O496(OH)32(H2O)80(60050)H2O章士偉等：Chem. Commun. (1998): 19371938Muller等: Angew. Chem. Int. Ed. Engl. (1998), 37: 1220 7.3 分子識(shí)別和自組裝.（b）Zn-N配位鍵形成的分子盒 7.3 分子

24、識(shí)別和自組裝.（b）Zn-N配位鍵形成的分子盒 7.3 分子識(shí)別和自組裝.（c）Fe-N配位鍵組裝成的超分子 7.3 分子識(shí)別和自組裝.（d）Mo-C和Mo-N鍵組裝成的超分子 7.3 分子識(shí)別和自組裝.7.3.5. 疏水作用的識(shí)別和組裝 環(huán)糊精內(nèi)壁為疏水性。 當(dāng)環(huán)糊精接上一個(gè)疏水基團(tuán)（如Ph-C4H9）這個(gè)基團(tuán)通過(guò)識(shí)別內(nèi)壁的疏水性，并自組裝成長(zhǎng)鏈。劉育等的研究成果 7.3 分子識(shí)別和自組裝.7.4、晶體工程7.4.1. 概念和特點(diǎn)概念： 許多晶體是完美的超分子 將超分子化學(xué)原理、方法以及控制分子間作用的謀略于晶體，形成晶體工程。 晶體工程是通過(guò)分子堆積，設(shè)計(jì)和制出奇特新穎、花樣繁多、具有特定

25、性質(zhì)的新晶體。特點(diǎn)： （a）研究晶態(tài)超分子 （b）分子間相互作用可直接用X射線晶體學(xué)研究，結(jié)論明確、可靠。 （c）設(shè)計(jì)方案既包括晶體中分子在空間的排列，也能將強(qiáng)的和弱的相互作用結(jié)合考慮。 （d）設(shè)計(jì)的物種既包括單組分，也包括多組分體系。 （e）在主賓絡(luò)合物型式的超分子中，主體孔穴可由幾個(gè)分子組成。 7.4 晶體工程.7.4.2. 晶體工程的謀略（a）式樣的設(shè)計(jì) 選擇原子或基團(tuán)（簡(jiǎn)稱(chēng)結(jié)點(diǎn)）成鍵的方向性，以及雙功能配體（簡(jiǎn)稱(chēng)連接棒）的長(zhǎng)短、大小和性質(zhì)，建筑出多種式樣的超分子，如下圖。 7.4 晶體工程.（b）合成子的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)形成較強(qiáng)的和穩(wěn)定的分子相互作用的物種（），使形成條狀、帶狀、環(huán)狀和層狀聚集體。 7.4 晶體工程.通過(guò)羧酸間的氫鍵就是很好的實(shí)例： （a, b)一維帶狀；（c）二維層狀；（d）三維骨架一維鏈狀一維帶狀二維層狀三維骨架 7.4 晶體工程.（c）多組份的配置 利用各組份相互作用的性能，構(gòu)筑起多組份晶體。(C2H5)4N+HCO3-(NH2)2CO2H2O 晶體中 HCO3-(NH2