超分子结构化学 V1.0.ppt

超分子结构化学
北京大学化学学院
周公度
超分子结构化学
超分子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,保持一定的完整性,使它具有明确的微观结构和宏观特性。
由分子到超分子和分子间相互作用的关系,正如由原子到分子和共价键的关系。
分子间相互作用非共价键
一、超分子稳定形成的因素
G = H - TS

能量因素熵因素
能量因素:降低能量在于分子间键的形成。
(a)静电作用
盐键正负离子
R-COO-····H3N+-R 正负基团
离子-偶极子作用

偶极子-偶极子作用
1. 能量因素
+
-
+
- +
- +
- +
(b)氢键
常规氢键 X-H····Y
X, Y = F, O, N, C, Cl
非常规氢键 X-H····
X-H····M
X-H····H-Y
(c)M-L配位键
金属原子和配位体间形成的共价配键为主
(e)····堆叠作用
面对面边对面
(f)诱导偶极子-诱导偶极子的作用
即色散力:范德华力
(d) 疏水效应:溶液中疏水基团或油滴互相聚集,增加水分子间氢键的数量。
2. 熵增加因素
(a)螯合效应:由螯合配位体形成的配合物比相同配位数和相同配位原子的单啮配位体形成的配合物稳定的效应。
Co(NH3)62+ Co(en)32+
logK
Ni(NH3)62+ Ni(en)32+
logK
(b)大环效应:和螯合效应有关,在能量因素和熵因素上增进体系稳定性。
LogK
-H/kJ·mol-1
 S/J·k-1·mol-1
(c)疏水效应(空腔效应)
疏水空腔
相对有序水
无序水
3. 锁和钥匙原理
是能量效应和熵效应共同配合形成稳定的超分子原理。
是超分子体系识别记忆功能和专一选择功能的结构基础。
锁和钥匙间每一局部是弱的相互作用,但各个局部之间相互的加和作用、协同作用形成强的分子间作用力,形成稳定的超分子。