超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键

上传人:飞*** 文档编号:49189581 上传时间:2018-07-25 格式:PPT 页数:37 大小:1.15MB
返回 下载 相关 举报
超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键_第1页
第1页 / 共37页
超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键_第2页
第2页 / 共37页
超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键_第3页
第3页 / 共37页
超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键_第4页
第4页 / 共37页
超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键_第5页
第5页 / 共37页
点击查看更多>>
资源描述

《超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超分子氢键自组装-单重、双重、三重、多重氢键(37页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、超分子氢键自组装1987年, 诺贝尔化学奖Donald James Cram Charles J Pedersen Jean-Marie Lehn发现冠醚 化合物主客体化 学先驱者发现穴醚化 合物、提出 超分子化学超分子化学:研究两种以上的化学物种通过分子间相 互作用缔合而成,具有特定结构和功能的超分子体系的 科学。即是研究各个分子通过非共价键作用而形成的 功能体系的科学。 超分子的概念超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠 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。超分子结构示意图超分子自组装超分子自组装是指在平衡条件下,分

2、子间通过非共价 键弱互相作用,自发构成具有特定性能的有序的超分子聚 集体的过程。理解:为由非共价键相互作用驱动的高度收敛的合成行为。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。与由共价键形成的体系相比: ( 1) 在自组装过程中, 由于有缺陷的亚单元的排斥作用, 减少 了组装体中的结构缺陷( 2) 组装体易于制备( 3) 组装体制备经济方便优点超分子自组装的驱动力氢键配位作用- 堆积作用供体-受体相互作用作用较强、涉及 面极广氢键自组装 利用氢键相互作用将分子亚单元组装成具有二维或 三维长程有序的超分子。为什么氢键可以?1. 氢键具有稳定性、方向性和饱和性2. 而氢键具有

3、动态可逆的特点, 对外部环境 的刺激具有独特的响应特性。这点不同于共价键,共价键很稳定, 只有 在提供足够能量的条件下才能裂开。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单纯氢键作用及氢键聚集体分 类基于单重氢键的超分子体系氢键侧链将液晶基元通过氢键连接于高分子主链上 优点:制备方便, 通过改变二元组成的配比可实现复合物液晶性的可 控调节。氢键主链刚性液晶基元位于主链之中, 通过氢键连接起来的超分子。 Griffin等人利用联吡啶和羧酸基之间的氢键制备了主链型液晶高分子 。11 复合物表现近晶A 相。Kato 等人利用聚丙烯酸和 带双咪唑基的联苯构造块组 装成了网络超分子液晶。这

4、种液晶高分子呈现近晶A 相.氢键网络基于二重氢键的超分子体系分 类二重氢键超分子缔合AD-DA :Steinke 等利用2-氨基吡啶和丙烯酰氯为初始材料 设计并合成了2-丙烯酰胺吡啶。在CDCl3 中,300K 时缔合常数为K = 13. 4M-1 AA-DD :Hortala 等利用8-甲氧基2-馔唑基喹啉和苄胺, 合 成了具有AADD缔合形成的二重氢键化合物, K = 80M-1 根据AD排布不同有两种缔合方式:A:质子受体 D:质子给体用乙炔基将两个2-吡啶酮连接有两种方式: 对称连接( a) 和非对称连接( b) 。 Wuest研究了( a)和( b) 的聚集行为: 在质子溶剂中( a

5、) 和( b) 都以单体形式存在; 在非质子溶剂中( a) 以二聚体形式( c) 存在, ( b) 仍以单体形式存在。 在本体状态下, ( a) 形成分散的二聚体, ( b) 形成了平面的线性超分子聚 合物( d) 。二重氢键线性超分子复合物二重线性超分子复合物羧酸在疏质子溶剂中表现出很强的形成二聚体的 倾向。因此, 羧酸功能基可以被用来驱动各种超分 子复合物的组装。二重氢键网络基于三重氢键的超分子体系分 类在CDCl3 中 Ka=78M-1 KADAD-DADAMeijer 等人在2-酰脲基-4-嘧啶 酮基础上设计了这种AADD- DDAA 缔合形式的分子。酰脲基嘧啶酮存在三种不同的形 式:

6、 3a 是最稳定的。3b 的二聚体具有期望的AADD- DDA A 缔合形式,3c 表现出较不稳定的ADAD- DADA 排布。四重氢键线性超分子聚合物AADD-DDAA 缔合形式是四重氢键体系中最有效 的自组织方式,。如果把多个这样的缔合形式连接到低聚物或高聚物 链上, 在氯仿溶液中可以广泛地自组织,导致超分 子线性聚合。4是由烷链连 接两个酰脲基 嘧啶酮。在氯仿溶液中, 4 的关联数超 过500。四重氢键网络两个以上自补充的酰胺嘧啶酮也可以构成一个单一的分子, 这样 就产生了这种超分子3D 网络。基于多重氢键的超分子体系多重氢键作用形成的聚集体合成策略: 把三重、四重氢 键单元配对,分 别

7、形成六重和八 重的氢键二聚体 。考虑:费用、 合成难易程度氢键与其他非共价键协同作用形成 超分子聚集体 氢键和堆积作用 氢键和配位作用 氢键和供体受体互相作用氢键与堆积作用OPVs体系的螺旋型自组装结构Meijer小组 通过氢键和 -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 作用组装有机超分子的研 究取得很多成果氢键与供体-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 上是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

8、子器件研究中得到了广泛应用。氢键自组装应用1、在纳米材料中的应用:主要集中在纳米介 孔材料、纳米管、纳米微粒(可控制纳米的量 级)的制备中2、在膜材料方面的应用:分子自组装膜, 特别 是自组装单分子膜( SAMs) , 是分子自组装研究 最多的领域3、信息技术领域:合成自然界不存在, 但在分 子水平上具有储存信息、转移信息和催化功能 的新型超分子结构或体系氢键自组装应用4、材料加工领域:构筑分子聚合难合成的超 高分子量聚合物材料, 在改善其机械性能的同 时又不损失其加工性5、通过组装单元的结构调控, 可以实现导电、 发光及智能化等材料的构筑。发展前景自组装技术近年来发展十分迅速,氢键自组装是

9、超分子体系中相对较新颖和具有吸引力的领域。分子自组装作为化学、物理、生命科学和材料 科学的交叉学科, 它将在光电材料、人体组织材料 、高性能高效率分离材料以及纳米材料中发挥应有 的作用。参考文献1.D S Law ren ce, T Jiang, M Levet t . Chem . Rev. , 1995, 95: 2229 2260. 2.W L Jorgensen, J Pranata. J. An. Ch em . Soc. , 1990, 112: 20082010.3.白炳莲,李敏. 基于氢键的自组装超分子体系. 化学通报.2004,2,124-1314.结构化学基础 周公度Thank You !

展开阅读全文
相关资源
正为您匹配相似的精品文档
相关搜索

最新文档


当前位置:首页 > 行业资料 > 其它行业文档

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号