第一章配位化学发展简史及基本概念课件

配位化学
Coordination Chemistry
化科院 陈晓峰 Tel:
化育楼208(中）
第一章配位化学发展简史及基本概念
配位化学是研究配位化合物的组成、结构、 性质及其反应内在规律的一门化学分支学科。 它是在无机化学的基础上发展起来的一门独 立的、同时也与化学各分支学科以及物理学、 生物学等互相渗透的具有综合性的学科。
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Zn-N配位键形成的分子盒
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Fe-N配位键组装成的超分子
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配位化学所涉及的化合物类型及数量之多、 应用之广，使之成为许多化学分支的汇合口。 现代配位化学几乎渗透到化学及相关学科的 各个领域，例如分析化学、有机金属化学、 生物无机化学、结构化学、催化化学、物质 的分离与提纯、原子能工业、医药、电镀、 染料等等。因此，配位化学的学习和研究不 但对发展化学基础理论有着重要的意义，同 时也具有非常重要的实际意义。
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金属离子在生命体中的生理生化行为，是目前十 分重要的研究领域。如：血红素，细胞色素，叶 绿素，维生素，铁蛋白，钼铁蛋白，锌蛋白，硒 蛋白，钙调蛋白及几十种重要的金属酶的结构与 存在形式，生理生化功能，毒副作用及化学模拟 生物固氮等。
血红素
O2 卟 啉 环
高自旋亚铁脱氧 低自旋正铁氧合
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配合物在定性分析上的应用
Fe2+ K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2(s,蓝)
(赤血盐)
(滕氏蓝)
邻菲罗啉 螯合物(s,桔红)
Fe3+ KNCS K4[Fe(CN)6] (黄血盐)
Fe(NCS)3 Fe4[Fe(CN)6]3(s,蓝)
(普鲁氏蓝)
Al3+ 铝试剂
• 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
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超分子和超分子化学通常包括 两个领域
1. 受体和底物在分子识别原则基础上, 分子间缔合成分立的低聚 分子物种
2. 数量多而不确定的组分缔合成超分子聚集体 a. 组成和结合形式不断变动的薄膜、囊泡、胶束、介晶相等 b. 组成确定，具有点阵结构－晶体研究这种超分子：晶体工 程
4、应用：催化反应用于有机合成、金属酶的模拟、分子识别、 金属药物、非线性光学材料、分子磁体、介孔材料、分子机器 等。
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微量元素与人体健康的问题是世界各国普遍关心 的问题，也是生物无机化学研究的重点课题。新 近发现，许多无机元素在人体中具有极其重要的 作用。如： 缺硒与“克山病”的联系； 铜的超氧化物岐化酶(SOD)可清除超氧离子； 钒与人体中胰岛素的作用有密切关系； “顺铂”配合物可作治癌药物； 铝与老年痴呆症的联系等
Fe-N 218pm
Fe-N 201pm
NH NH
Fe
NH NH
N HN
咪唑基
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血红蛋白
肌红蛋白
H 2C C H 叶 绿 素 X
NH NH
Mg
NH NH H 3C
C H 2C H 3 CH3
Baidu Nhomakorabea
应用研究方面：抗癌药物（顺铂）， 稀土放疗，艾兹病（杂多酸），营养 滋补品（各类补钙、铁、锌、锗、硒 制剂）。生物无机化学是配位化学、 生物化学、医学、营养化学、环境科 学等学科相互渗透互相融合的产物。
螯合物(s,红)
Ni2+ 镍试剂
螯合物(s,红)
Co2+ KNCS
K2Co(NCS)4(丙酮,蓝)
Cu2+ K4[Fe(CN)6] Cu2[Fe(CN)6](s,红褐)
Zn2+ (NH4)2[Hg(SCN)4] Zn[Hg(SCN)4](s,白)
K+ Na3[Co(NO2)6] K2Na[Co(NO2)6](s,黄)
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1、合成方法：有机和无机化学的合成技术，特别是现今发展 起来的水热技术、微波技术、微乳技术、超临界技术等。
2、结构研究：元素分析、紫外光谱、红外光谱、质谱、核 磁共振、荧光光谱、X-衍射等。
3、性质研究：电位滴定、循环伏安、磁天平、变温磁化率、 交流磁化率、电子顺磁共振、光电子能谱、E-扫描、催化性质、 凝胶电泳、园二色谱、核磁共振研究与细胞及DNA的作用。
Na+ K[Sb(OH)6] Na[Sb(OH)6](s,白)
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配位化学的研究内容
研究各类配合物的合成、结构、性质和应用。 配合物的合成是重点，结构与性质研究是难点，研 究方法是关键。应用是落脚点。
1.新型配合物的合成和合成方法研究 2.配合物在溶液中的平衡和反应性能研究 3.生物无机化学 4 功能配合物及其材料的研究 5 配合物的结构和成键理论研究
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1987年诺贝尔化学奖
C. Pedersen 发现冠醚化合物
J-M. Lehn
发现穴醚化合物并提出
超分子概念
D. Cram
主客体化学先驱者
第一章配位化学发展简史及基本概念
• 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。
到了21世纪，配位化学已经远远超过无机化学的 范围，正在形成一个新的二级学科，并且正处在 现代化学的中心地位。 如果把21世纪的化学比 作一个人，那么物理化学、理论化学和计算化学 是脑袋，分析化学是耳目，配位化学是心腹，无 机化学是左手，有机化学和高分子化学是右手， 材料科学（包括光电磁功能材料结构材料催化剂 及转能材料等）是左腿，生命科学是右腿，通过 这两条腿使化学学科坚定地站在国家目标的地坪 上。
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配位化学-原理及应用 章慧 现代配位化学是研究金属原子或离子（中心金属） 同其它分子或离子（配位体）形成的配合物（包 括分子、生物大分子和超分子）及其凝聚态的组 成、结构、性质、化学反应及其规律和应用的化 学。
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徐光宪：“21世纪的配位化学是出于现代化学中心地位的二级 学科”，北京大学学报（自然科学版），2002,38（2），149152