大環(huán)化學(xué)

前言

　　自C.J.Pedersen發(fā)現(xiàn)冠醚以來(lái)，大環(huán)化學(xué)迅猛發(fā)展。大環(huán)化學(xué)引起人們的興趣可追溯到大環(huán)與金屬離子的配位化學(xué)，在發(fā)展過(guò)程中經(jīng)主一客體化學(xué)，歷時(shí)半個(gè)世紀(jì)形成一門(mén)嶄新學(xué)科——超分子化學(xué)。目前，超分子化學(xué)已超越了大環(huán)化學(xué)的內(nèi)容并成為化學(xué)中的一個(gè)重要領(lǐng)域。超分子化學(xué)獨(dú)特的分子間弱相互作用的成鍵概念打破了傳統(tǒng)化學(xué)的成鍵模式，使認(rèn)識(shí)過(guò)程發(fā)生了質(zhì)的飛躍。超分子化學(xué)的出現(xiàn)跨越了無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)間的界限，推動(dòng)了生命科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的交融，促進(jìn)了多學(xué)科的協(xié)調(diào)發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了化學(xué)史的新紀(jì)元?！　〗陙?lái)有關(guān)大環(huán)化學(xué)和超分子化學(xué)的研究異彩紛呈。在此領(lǐng)域中，國(guó)人也有不少貢獻(xiàn)。目前，國(guó)外已有許多相關(guān)書(shū)籍問(wèn)世，而國(guó)內(nèi)有關(guān)書(shū)籍卻屈指可數(shù)。為介紹國(guó)外先進(jìn)成果，總結(jié)國(guó)人貢獻(xiàn)，以促進(jìn)新學(xué)科建設(shè)，作者不揣淺陋，嘗試編寫(xiě)此書(shū)，供相關(guān)領(lǐng)域的教師和研究人員使用，也可供研究生和大學(xué)高年級(jí)學(xué)生參考?！　≈Z貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者J.M.Lehn指出：“超分子化學(xué)概念的凝聚力和學(xué)科交叉特性，已吸引不同化學(xué)研究領(lǐng)域的參與者，使原本獨(dú)立的許多領(lǐng)域逐漸加入進(jìn)來(lái)，為保持其核心地位而不至失去力量，超分子化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)注意不要把自己稀釋成過(guò)大體系?！睘榇耍緯?shū)以大環(huán)化學(xué)為綱，內(nèi)容包括：①大環(huán)化學(xué)發(fā)展淵源及其與其他相關(guān)學(xué)科間的關(guān)系；②典型大環(huán)化合物的合成原理、結(jié)構(gòu)、成鍵特性、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等基本性質(zhì)；③以大環(huán)化合物或其配合物為模塊組裝成具拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)的功能性的超分子和超分子器件；④超分子的屬性和在生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)的生長(zhǎng)點(diǎn)及應(yīng)用；⑤部分研究方法?！　”緯?shū)力求概念和原理清楚，術(shù)語(yǔ)和命名統(tǒng)一，由淺人深，并延伸至當(dāng)今研究熱點(diǎn)、前沿課題和新生長(zhǎng)點(diǎn)，望能起到拋磚引玉之效。作者雖有此愿望，但無(wú)奈才識(shí)有限，加上成稿匆促，不妥之處在所難免，還望國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家及讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)以大環(huán)化學(xué)為綱，結(jié)合國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)地介紹了主－客體化學(xué)和超分子化學(xué)的基本知識(shí)、基本理論和主要研究方法及其在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用。全書(shū)共分8章，內(nèi)容包括：大環(huán)化學(xué)的發(fā)展淵源及其與其他相關(guān)學(xué)科間的關(guān)系；典型的大環(huán)化合物、包合物及陰離子配合物的合成原理、結(jié)構(gòu)、成鍵特性、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等基本性質(zhì)；生命過(guò)程中的大環(huán)及超分子；以大環(huán)化合物或其配合物為模塊組裝成具有拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)的功能性超分子和超分子器件及其在信息科學(xué)、材料科學(xué)的生長(zhǎng)點(diǎn)和應(yīng)用；有關(guān)的部分研究方法。    本書(shū)可作為高等院?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)研究生和高年級(jí)大學(xué)生的教材和參考書(shū)，也可供相關(guān)領(lǐng)域的教師和研究人員參考。

書(shū)籍目錄

《現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)叢書(shū)》序前言致謝第1章　緒論  1.1　大環(huán)化學(xué)的誕生和發(fā)展  1.2　從配位化學(xué)到大環(huán)化學(xué)和超分子化學(xué)    1.2.1　經(jīng)典配位化學(xué)    1.2.2　經(jīng)典配位化學(xué)的擴(kuò)展  1.3　主一客體化學(xué)    1.3.1　主一客體化學(xué)概念的建立    1.3.2　主一客體化合物    1.3.3　主一客體化學(xué)的術(shù)語(yǔ)和分類(lèi)    1.3.4　主一客體化合物的通俗名  1.4　超分子化學(xué)    1.4.1　超分子的定義    1.4.2　超分子的成鍵本質(zhì)    1.4.3　超分子化學(xué)是廣義的配位化學(xué)  1.5　超分子的基本功能    1.5.1　識(shí)別和互補(bǔ)    1.5.2　分子識(shí)別和分子信息    1.5.3　超分子與生命科學(xué)    參考文獻(xiàn)第2章　冠醚及其衍生物　2.1　冠醚    2.1.1　冠醚的發(fā)現(xiàn)及合成    2.1.2　冠醚及其衍生物的命名      2.1.3　冠醚的結(jié)構(gòu)    2.1.4　冠醚的配位性質(zhì)  2.2　冠醚衍生物    2.2.1　莢醚（開(kāi)鏈冠醚）……第3章 包含物化學(xué)第4章 陰離子配位化學(xué)第5章 生命過(guò)程中的大環(huán)及其對(duì)生物的模擬第6章 超分子的自組裝第7章 超分子器件第8章 若干研究方法索引

章節(jié)摘錄

　　1.4.3超分子化學(xué)是廣義的配位化學(xué)　　超分子化學(xué)是由兩個(gè)或多個(gè)物種通過(guò)分子間的作用力按一定方式聚集而成的復(fù)雜體。它超越了以金屬離子為中心，以無(wú)機(jī)、有機(jī)離子或分子作為配體，通過(guò)配位共價(jià)鍵作用的經(jīng)典配位化學(xué)范疇，而延伸到有機(jī)分子、生物分子、無(wú)機(jī)分子或離子，以分子間的相互作用力而聚集成的化合物。超分子的形成雖非經(jīng)典配位鍵所能描述，但與配位化合物同屬授一受體化學(xué)范疇。1992年，在第29屆國(guó)際配位化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)上在題為“從配位化學(xué)到超分子化學(xué)”的演講中指出，“超分子化學(xué)是廣義的配體化學(xué)，而配位化學(xué)借助于超分子化學(xué)得以發(fā)展”，二者相輔相成。例如，超分子化學(xué)的基礎(chǔ)是“分子受體（或接受體）化學(xué)”或“人工受體化學(xué)”即是經(jīng)典配體化學(xué)概念的延伸和深化。所謂分子（接）受體，是指通過(guò)共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)，并具有確定結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子或離子，如大環(huán)即是一種受體，它們能選擇性地與分子、離子（為底物）以分子間的力鍵合。在超分子化學(xué)中底物又稱(chēng)授體（也稱(chēng)給體）或被受體（receptee），通常指鍵合的小組分。這里所指的接受體（recepter）和授體或被受體與傳統(tǒng)的配位化學(xué)中所指的受體（acceptor）和授體（donor）的著眼點(diǎn)不同，前者是指分子或離子受一授體（receptorreceptee），授受的對(duì)象是分子或離子；后者是指電子授一受體（donoracceptor），授受的對(duì)象是電子對(duì)。BushE建議“完整配位化學(xué)”應(yīng)包括以上兩類(lèi)授受體的化學(xué)，即不僅應(yīng)包括以電子授受為基礎(chǔ)的原子間的經(jīng)典配位鍵的化合物，還應(yīng)該包括分子相互作用的化學(xué)鍵的授受體化合物。例如，金屬、銨離子、陰離子與受體的配位化學(xué)。從受體的設(shè)計(jì)、合成、結(jié)構(gòu)特征、鍵合原子數(shù)目、排列方式、授體的配位幾何因素和生成配合物的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、譜學(xué)特征等這些既是配位化學(xué)，又是人工授體分子化學(xué)的研究?jī)?nèi)容。此外，配位化學(xué)的基本原理，熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的處理方法也適合人工受體分子的研究。但由于分子間的非共價(jià)作用的低能量，超分子物種的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)的多變性以及物種本身的復(fù)雜性，超分子化學(xué)研究又具有特殊性。

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