超分子化学?超分子化学专注于分子间相互作用及分子聚集体的化学特性,它不仅研究分子自组装过程,还探讨分子间作用力的性质。其中,分子识别是一个关键点,比如冠醚与特定离子的识别,18-冠-6(18-c-6)与碱金属钠离子(Na+)、钾离子(K+)、铷离子(Rb+)及铯离子(Cs+)之间能形成稳定的冠醚配合物,那么,超分子化学?一起来了解一下吧。
【答案】:超分子的概念起源于20世纪60年代中期,人们进行了用天然抗生素和人工合成的大环聚醚类化合物对碱金属离子的分子识别的研究,这可以看作是超分子化学的里程碑。20世纪70年代,建立了超分子化学的基本概念和规则。近年来,超分子化学的理论和应用研究越来越受到科学家的重视,从事超分子研究的研究小组成倍增长,可以预见,超分子化学将会取得更为迅速的发展。
超分子化学是一门处于化学和物理学、生物学相互交叉的前沿学科。它的发展不仅与大环化学(冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、富勒烯等)的发展密切相关,而且与分子自组装(双分子膜、胶束、DNA双螺旋等)、分子器件和新颖有机材料的研究息息相关。从某种意义上讲,超分子化学淡化了有机化学、无机化学、生物化学和材料科学之间的界限,着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系,将4大基础化学(有机化学、无机化学、分析化学和物理化学)有机地结合成一个整体。
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。
人们熟知的化学主要是研究以共价键相结合的分子的合成、结构、性质和变换规律。以J. M. Lehn为代表的学者所倡导的超分子化学已成为今后化学发展的另一个全新的领域。
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。
已报道的超分子大环主体有DNA,冠醚,环糊精,杯芳烃,杯吡咯,杯咔唑,瓜环葫芦脲,柱芳烃等。
超分子化学的发展不仅与大环化学(冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、碳60、杯吡咯、杯咔唑,瓜环葫芦脲、柱芳烃等)的发展密切相连,而且与分子自组装(双分子膜、胶束、DNA双螺旋等)、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。到目前为止,尽管超分子化学还没有一个完整、精确的定义和范畴,但它的诞生和成长却是生机勃勃、充满活力的。
超分子的主要特征
超分子的主要特征是由两个或两个以上子体系,通过分子间作用力而形成的一个具有一定结构和功能的实体。
超分子不一定是高分子,高分子也不一定涉及超分子。
超分子化学关键在于分子间通过非化学键自组装结合,小分子也能。如洗涤剂分子在水中形成胶束。
高分子是很多重复结构单元通过化学键结合的化合物,分子量巨大。高分子在聚合过程中也有利用超分子自组装来控制其分子结构的,如梯形聚硅倍半氧烷的合成过程。但大多数高分子的合成过程并不涉及超分子结构。
“超分子体系”指的是混合物中各化合物通过分子间作用力有序排列,形成具有良好稳定性和生物活性的混合体系。
首先先了解“单一体系”是什么?
单一体系是由单一的化学结构确定的化合物组成的物质或体系,被称之为单一化合物/单一化合物体系,例如:Vc、Vp。
而“混合体系”是由一种以上不同化学结构组成的化合物体系,被称之为混合体系,例如:一杯果汁。
生物细胞也是“超分子体系”的典型代表。
超分子体系是具有良好稳定性和生物活性的混合体系
我们从“超分子体系”定义中可以得知其有以下特性:
1、良好的稳定性
良好的稳定性不止呈现形态比较稳定,据目前前期研究显示,超分子体系的化学成分、生物药理活性等都很稳定。
具体解释为化学反应需要两种分子相互接触才能发生,在超分子体中由于分子间相互作用、相互制约,与其他不属于体系的化合物发生一般化学反应的难度更大、条件更高,从而体现出其各方面的稳定性。超分子体系还可以控制化学反应有序发生,从而减少系统性的紊乱。
2、生物活性
生物活性是泛指的疗效,可以理解为药物、食物、营养物质在进入体内后会通过生化反应参与人体的新陈代谢。大量实验证实,在“超分子体系”体系内,各活性物质的生物效用更高,活性也更好。
超分子化学专注于分子间相互作用及分子聚集体的化学特性,它不仅研究分子自组装过程,还探讨分子间作用力的性质。其中,分子识别是一个关键点,比如冠醚与特定离子的识别,18-冠-6(18-c-6)与碱金属钠离子(Na+)、钾离子(K+)、铷离子(Rb+)及铯离子(Cs+)之间能形成稳定的冠醚配合物,这种识别机制展示了超分子化学在分子识别方面的卓越能力。
此外,超分子自组装也是一个重要研究领域,通过氢键、范德华力等作用力,科学家能够构建复杂的超分子体系,DNA中的碱基配对就是一个典型的例子。碱基之间的氢键和空间结构的匹配,使其能够高效地完成自我组装,这一过程不仅在生命科学中具有重要意义,也在材料科学中展现出巨大潜力。
相比之下,高分子化学则侧重于聚合物的合成机理及其反应的影响因素。自由基聚合、缩合聚合、离子聚合等方法都是高分子化学研究的重点。这些方法不仅能够合成出各种性能优异的高分子材料,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等,还能够通过调整反应条件来优化聚合物的结构和性能,以满足特定的应用需求。
在研究对象方面,高分子化学主要关注常见的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和尼龙。聚乙烯和聚丙烯是塑料工业中的重要材料,它们具有良好的机械性能和化学稳定性;尼龙则因其高强度和耐磨性而广泛应用于纺织、工程等领域。
以上就是超分子化学的全部内容,超分子化学是一种专注于研究分子间非共价键相互作用的化学领域。这种化学关注的焦点是分子间的弱相互作用,例如氢键、配位键和亲水键等,以及这些相互作用如何协同作用,以形成分子聚集体。通过这些弱相互作用,分子能够组装成具有特定结构和功能的复杂聚集体。内容来源于互联网,信息真伪需自行辨别。如有侵权请联系删除。