超分子与配位化学
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配位化学的发展史摘要自从1893年瑞士化学家维尔纳创立配位化学已来,配位化学理论得到不断发展,逐渐完善。
经过化学家们100多年的努力,由传统经典的配合物,发展到今天的配位超分子化合物,并显示出结构和功能上的优越特性,成为现代无机化学的一个发展方向。
关键词配位化学晶体工程配位超分子化学自从1893年瑞士化学家维尔纳(Werner)在德国《Journal of Inorganic Chemistry》上发表了题为“对于无机化合物结构的贡献”的配位化学方面的第一篇经典著作之后[1],原本作为无机化学分支的配位化学发展极为迅速,并始终处于无机化学研究的主流。
配位化学的发展打破了传统的有机化学和无机化学之间的界限,在众多配合物中金属离子和有机配体形成的配合物以其花样繁多的价键形式和空间结构,在化学键理论发展、配合物性能等多样性方面引起了人们广泛的研究兴趣。
1 经典配位化学的产生和发展配合物的记载在很早就有,国外文献[2]最早记录的配合物—普鲁士蓝(Prussian Blue)是在1704年,其化学结构是FeIII4[FeII(CN)6]3,距今已有300年历史了。
我国《诗经》记载“缟衣茹藘”,“茹藘在阪”,实际上是二羟基蒽醌和铝钙离子生成红色配合物(比普鲁士蓝发现早2000多年)。
最早关于配合物的研究是1798年法国塔索尔特(Tassert)关于黄色氯化钴([Co(NH3)6]Cl3)的研究,他在CoCl2溶液中加入NH3•H2O 后没有得到Co(OH)3,而是得到了桔黄色结晶,起初认为是一种复合物(CoCl3•6NH3),但他在该桔黄色结晶的溶液中加碱后得不到NH3,也检查不出Co3+离子的存在,可见Co3+与NH3是紧密结合在一起的,而加AgNO3后却得到了AgCl沉淀,证明Cl-是游离的。
塔索尔特的报道使一些化学家开始研究这类化合物,因为当时的原子价理论不能解释这类化合物,故称之为复杂化合物,即络合物。
超分子化学的新进展超分子化学,是一门对分子集合形成的高级结构进行研究的领域。
它不仅把化学反应原子间的结合力作为研究重点,还包括分子内、分子间的各种非共价作用力,如氢键、范德华力、静电作用等。
这些力可以使分子发生可逆组装形成高级结构,如超分子晶体、纳米材料等。
随着时间的推移,超分子化学的发展已经引起了人们的广泛关注,这篇文章将着重介绍超分子化学的新进展。
1. 超分子组装的结构与性质超分子组装的结构非常复杂,而且很难确定。
过去,只有通过X射线晶体衍射等方法对超分子组装的结构进行研究。
现在,采用现代分子模拟技术,可以对超分子组装进行可视化,这极大地推动了对超分子组装的研究。
超分子组装的结构与性质在化学、材料、生物等许多领域得到了广泛的应用,例如构建新型功能材料、开发新型药物等。
2. 超分子催化超分子催化是超分子化学的一个重要应用领域。
过去,研究者们主要研究催化剂的配位化学,而现在,超分子催化已经成为一个研究热点。
超分子催化具有良好的催化效率、高选择性和灵敏性等特点。
通过调整配体的结构、空间排布等因素,可以有效地改变超分子催化体系的催化活性,同时还可以调控催化物的反应特异性和选择性。
3. 超分子药物输送系统的研究药物输送系统是应用超分子化学研究的重要领域之一。
该系统可提高药物的生物可利用性和稳定性,同时降低副作用和毒性等不良反应。
目前,超分子化学被广泛应用于药物输送领域,例如利用超分子胶束、纳米粒子等结构来改变药物物理化学性质和生物活性等。
此外,超分子化学还可以在药物输送系统中发挥重要的作用,如通过调整分子间相互作用来实现精确控制和调控温度敏感药物的释放和交付等。
4. 超分子生物化学的研究超分子化学也在生物化学领域得到了应用,如超分子酶学、超分子目标药物等。
超分子酶学主要是研究酶与小分子底物之间的高效相互作用关系以及酶与抑制剂之间的作用关系。
超分子目标药物主要是研究分子印迹的应用,通过分子印迹技术制备出具有高度选择性的超分子目标药物,可提高药物的药效和降低药物的毒性等不良反应。