北京化工大学研究生课程超分子插层组装化学复习题

《超分子插层组装化学》复习题1.超分子化学的定义及其研究范畴SupramolecularChemistryisthechemistryoftheintermolecularbond,coveringthestructuresandfunctionsoftheentitiesformedbyassociasionoftwoormorechemicalspecies。超分子化学是关于分子间相互作用和分子聚集体的化学。研究范畴：超分子化学作为化学的一个独立分支，已经得到普遍认同；它是一个交叉学科，涉及无机与配位化学、有机化学、高分子化学、生物化学和物理化学；由于能够模仿自然界已存在物质的许多特殊功能，形成分子器件，因此它也构成了纳米技术、材料科学和生命科学的重要组成部分超分子科学体系研究范畴：以分子识别为基础、分子自组装为手段、组装体功能为目2.分子识别分子识别（molecularrecognition）是由于不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用，它既满足相互结合的分子间的空间要求，也满足分子间各种次级键力的匹配，体现锁(lock)和钥匙(key)原理，即能量特征和几何特征的互补。3.简述三位超分子化学奠基者对超分子化学的发展所做的贡献1967年在本想合成非环聚醚（多元醚）的实验中，第一次发现了冠醚。大环聚醚——冠醚合成；选择性络合碱金属；揭示了分子和分子聚集体的形态对化学反应选择性起着重要的作用；人工合成中的第一个自组装作用。以Pederson工作为入口，进行了系列的主客体化学的研究。基于大环配体与金属或有机分子的络合化学方面的研究;创立和提出了以配体（受体）为主体、以络合物（底物）为客体的主-客体化学（host-guestchemistry）理论；3.J.M.Lehn(莱恩)1969年合成第一个大双环穴状配体，研究了其结构和性能，并进首次提出了“超分子化学”的概念；4.简述非共价键力的类型（非共价键力属于弱相互作用，包括范德华力、静电引力、氢键力、π相互作用力、各种弱相互作用的本质：范德华作用力（诱导偶极-诱导偶极相互作用等等静电作用（带电基团间作用螯合、络合作用（离子-离子等等氢键；配位键，堆叠作用；疏水效应；离子-离子相互作用、离子-偶极相互作用、偶极-偶极相互作用、氢键作用、离子-π相互作用、π-π堆积、范德华作用力、固体中紧密堆积、疏水效应5.简述氢键在超分子识别和自组装领域的重要作用及其原因氢键是超分子识别和自组装中最重要的一种分子间相互作用，由于它的作用较强，涉高度取向性；实质：特殊的偶极-偶极相互作用。丰富的形成形式氢键在长度、强度和几何构型上是变化多样的，每一个分子中的一个强氢键足以决定固态结构6.冠醚作为相转移催化剂的原理相转移催化剂就是将客体物种从一相转移到另外一相。通常两相（液－液相转移）是互不相溶的，使用合适的主体分子可以提高无机盐在非极性介质中的溶解度。s例，固体油性的亚甲基排列在环的外侧，可使盐溶于有机溶剂，或使其由水相转移至有机相中。7.第一代、第二代和第三代超分子主体化合物分别是什么？他们各自主要识别什么客第一代：主体化合物为冠醚，主要识别金属离子，第二代：主体化合物为环糊精：主体化合物杯芳烃：主要识别离子和中性分子、有机小分子、氯仿、甲苯、苯、对二甲苯和8.螯合、大环和大二环效应与冠醚主客体络合物稳定性之间的关系螯合＜大环＜大二环效应9.分子自组装分子自组装涉及的是在特殊合成过程中共价键的形成，组装体受反应中间体的立体化10.超分子自组装；严格自组装超分子自组装是指在分子间形成的相对易变的、非共价键相互作用（如配位作用，氢键和偶极相互作用）控制下的，有限数量的构造子的定向识别的、自发可逆的结合。在严格自组装过程中，当各组分在给定的反应条件下按照一定的比例混合在一起时，最终产物是完全自发产生的。产物的形成必须是可逆的，代表体系的最小热力学性质。①通过配位键进行识别和自组装②通过次级键的识别和自组装③通过氢键的识别和自组装④通过π相互作用进行识别和自组装⑤离子间相互作用的识别和自组装分子器件可以被定义为有许多不连续的分子元件组装起来，用以体现一特定功能的组13.简述分子器件与传统化学的不同之处传统化学的目标是分子构造。如果你能构造分子，那么你就能构造新的物质和材料。机器或器件是一个功能实体，有别于化学物质，它的作用在于它能做什么，而不是它是什机器—独立分子大小的机器，它可能会更快更精细超分子器件研究已成为世界性前沿课题，新型光控分子水平机器的研究具有独特的吸分子