超分子化学课件

超分子化学课件第1页/共55页4BindingandrecognitionofNeutralMolecules第四节与中性分子结合与识别第2页/共55页-范德华相互作用—疏水作用—π堆积作用—供电体和接受体的作用---包容作用(立体适合)—氢键作用第3页/共55页范德华作用—诱导的偶极偶极相互作用,london分散力，极性非常重要，原子，基团，可极化程度，自身的交换作用，键能，总合能给出很大的能量第4页/共55页英国斯威佛特格列佛游记（外科医生）讽刺小说殖民扩展反抗精神第5页/共55页范的德华力―――分散和静电能在同一个晶体中――计算的能量――分散力（范德华力）,静电力—范德华力对分子间相互作用的贡献远远的被低估了.第6页/共55页对中性分子的成键和识别--范德华力相互作用—π电子堆积作用—供电子体和受电子体的相互作用—包容作用(立体适合)—氢键作用第7页/共55页氢键作用---熵的贡献—围绕着非极性表面的水分子为了形成更多的氢键比处于液态的水排列的更有序---非极性分子间的相互作用使分子从表面释放到自由的熔剂中—获取熵第8页/共55页疏水作用—焓(熵)的贡献在极化度小的水分子与高极化度碳水化合物间的分散力比碳氢化合物间的相互作用力要小—相似作用使焓的获得—在孔穴中的水分子或在表面上没有被4个氢原子键合的水分子(如在液态的水中)—释放这些表面的分子会导致张力的获得(在水分子间的张力很强)—焓的获得第9页/共55页疏水作用—获取张力能—根据在表面的疏水作用—通过从水到亲油相的转移,可释放出25kcal/molde能量第10页/共55页疏水作用—Hansch式:P=在有机熔剂中的溶解性(辛醇)P0=在水相中的溶解性π=疏水常数,贡献是可加合的,从辛醇转移到水中Gibs能量的增加第11页/共55页在酶中的疏水袋,疏水的氨基酸第12页/共55页疏水环状物主体—二苯基甲烷单元打开孔穴,烷基链的长度决定了孔穴的大小—与芳香碳氢化合物在PH=1时形成的复合物第13页/共55页环状物烷基链的长度决定了空穴的大小,(CH2)2:不能包括芳香环;(CH2)3:对苯的衍生物能包容;(CH2)4笨及萘的衍生物,空穴的尺寸还被邻位取代基所影响,在水中超过一定的临界积聚浓度时积聚成溶胶状积聚体,氨盐单元,提供水溶性,是位于空穴的外部.-非极性键的一端—二苯甲烷单元打开空穴,预先排好键的位置,在无客体存在的情况下,空穴内充满力偶啊无次序的水分子.第14页/共55页:π-堆积作用和溶剂化作用,供电子体和受电子体的相互作用稳定了所包含的复合物,必须获得极性基团的溶剂化作用,或熔剂化作用必需由受体提供.第15页/共55页环状化合物包括多环芳香烃分子第16页/共55页环状化合物多环芳香碳水化合物在水中的熔剂化作用(提取),将芳烃通过水进行运输.,复合物的稳定性H2O>质子性极性熔剂>极性非质子性溶剂>非极性溶剂,溶剂效应与离子复合作用相反.第17页/共55页甾体络合物—大尺寸的环状物能与甾体即胆酸形成复合物,稳定胆固醇,与ateriaclerosis相反.极性基团的溶剂化和去溶剂化作用,石胆酸,胆酸第18页/共55页杯芳烃

第19页/共55页C-甲基杯间苯二酚芳烃第20页/共55页杯芳烃的历史---1902年Bakeland:酚+甲醛=酚醛树酯----1942:AloisZink:系统的研究了4-特-丁醇+甲醛..四聚体,寡聚物?1955年j.Cornforth肯定了四聚体的存在..1972年C.D.Gutsche:Potentioal酶模拟,疏水的空穴….今天杯3芳烃杯16芳烃第21页/共55页杯芳烃的合成—碱催化缩合,线性聚合物第22页/共55页杯芳烃的合成—碱催化缩合:KOH六聚体,NaOH:八聚体,畸数:难,低产率.第23页/共55页杯芳烃的合成—酸催化缩合,第24页/共55页杯芳烃p-特丁杯4芳烃第25页/共55页杯芳烃p-特丁杯4芳烃,p-特丁杯5芳烃p-特丁杯6芳烃翼型构型,p-特丁杯6芳烃,摺邹形构型,p-特丁杯7芳烃p-特丁杯8芳烃第26页/共55页杯芳烃:构型锥形,部分锥型,1,2交换,1,3交换第27页/共55页杯芳烃::阳离子复合物部分锥形,锥形M+络合物部分锥形M+络合物锥形氨络合物第28页/共55页杯芳烃::阳离子复合物-混合杯芳烃:第29页/共55页杯芳烃::阳离子复合物-对Ag+到N高的亲合性分子注射器对Ag+的亲合力被关闭第30页/共55页从杯芳烃到空穴物—亲油成键口袋第31页/共55页分子容器第32页/共55页分子容器第33页/共55页第34页/共55页第35页/共55页BIscavitands顺反蛤壳状,分子容器第36页/共55页第37页/共55页第38页/共55页铪壳状的分子容器(venusmuschell)第39页/共55页分子容器第40页/共55页第41页/共55页第42页/共55页CarcerandsCram等-在合成中包括了客体—只有在适当的客体存在下合成才是可能的(溶剂模板效应)—在主体不破坏的情况下,客体不能被移去第43页/共55页Carcerand的合成第44页/共55页Carcerands使十分不稳定的分子得到稳定,吡喃酮在>200时从carcer中逃脱出来并进行二聚第45页/共55页第46页/共55页分子容器,建设性的键稳定性不是由主客体本身固有的相互作用提供而是通过分解复合物过程的机械阻力产生的.第47页/共55页对中性分子的键合及识别—范德华力,π堆积,供电体接受电子体相互作用-疏水键(溶剂效应与离子复合相反)-包容(立体适合)-氢键第48页/共55页Cryptophans-手性的拓扑构型（对比Cryptands穴醚）第49页/共55页冠醚环糊精杯芳烃葫芦脲第50页/共55页SupramolecularAssembliesofSulfonatocalixarenes

with

Phenanthroline:FactorsGoverningCapsulesversusBi-layerArrangementChem.Eur.J.,2006,inpress.

1:complexofC4ASwithPhenatpH1~2;2:complexofTCASwithPhenatpH1~2;3:complexofC5ASwithPhenatpH1~2;4:complexofTCASwithPhenat1MHCl;5:complexofC5ASwithPhenat1MHCl.第51页/共55页Thebis-molecularcapsules13formedbyCASwithPhenatpH1~2.第52页/共55页Viewshowingthecomplicatedhydrogenbondsofwaterm