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1、·124·化学通报2004年第2期http://www.hxtb.org知识介绍基于氢键的自组装超分子体系*白炳莲李敏(吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130023)摘要氢键自组装超分子是超分子体系中相对较新颖和引入注意的领域,它在化学和生物体系中占据非常重要的位置。本文主要介绍目前文献报道的一系列由不同氢键缔合方式形成的自组装超分子。关键词氢键自组装超分子化学RecentProgressofSupramoleculesbySelf-assemblyviaIntermolecularHydrogenBondin
2、g*BaiBinglian,LiMin(DepartmentofMaterialsScience,JilinUniversity,theKeyLaboratoryofAutomobileMaterialsofMinistryofEducation,Changchun130023,China)AbstractSupramoleculesbyself-assemblyviaintermolecularhydrogenbondinginteractionarearelativelynewandfascinatingareainsupram
3、olecularscience.Itwillplayanimportantroleinchemicalandbiologicalsystems.Thisreviewdescribesaseriesofhydrogenbondingsupramoleculesreportedfromtherecentliteratures.KeywordsHydrogenbond,Self-assembly,SupramolecuarChemistry[1]20世纪80年代末,诺贝尔化学奖获得者Lehn教授创造性地提出了超分子化学的概念并在这一领域进
4、行了大量的卓越的实践,为化学学科从经典的分子化学迈向新的研究层次指明了方[2]向。超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间相互作用缔合而成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。简而言之,即是研究各个分子通过非共价键作用而形成的功能体系的科学。利用氢键等非共价相互作用将相对比较简单的分子亚单元组装成具有二维或三维长程有序的超分子聚集体是设计新颖功能材料的一条新途径,近年来受到广泛关注并成为前沿领域的一个研究热点。[3]自组装不仅是包含生命进化的分子工程的重要组成部分,而且是生物体系中的生物合成的重要参与者。与由共价键形成的体系相
5、比,自组装体系具有如下优点:(1)在自组装过程中,由于有缺陷的亚单元的排斥作用,从而减少了组装体中的结构缺陷;(2)组装体易于制备;(3)组装体制备经济方便。Lawrence等人把自组装定义为由非共价键相互作用驱动的高度收敛的合成行为。由于氢键具有稳定性、方向性和饱和性,分子间氢键相互作用在材料科学和生命科学倍受关白炳莲女,27岁,硕士生,现从事氢键超分子的研究。*联系人2002-12-20收稿,2003-04-26修回http://www.hxtb.org化学通报2004年第2期·125·注,在决定复合物性质和新型复合物的设计中至
6、关重要。共价键很稳定,只有在提供足够能量的条件下才能裂开;而分子间氢键等弱相互作用具有动态可逆的特点,对外部环境的刺激具有独特的响应特性。基于的氢键自组装超分子体系是超分子体系中相对较新颖和引人注意的领域,它在化学和生物体系中都占据非常重要的位置。本文主要介绍了目前文献报道的单重、二重、三重和四重氢键超分子体系的研究结果。1基于氢键的超分子体系1.1基于单重氢键的液晶体系[4]早在1989年Kato等人就利用吡啶和羧酸间的分子间氢键作用制备了新型液晶复合物。分子间氢键具有良好的热稳定性,不仅可以改变原来是液晶的质子给体和质子受体的液
7、晶行为,也可使不具有液晶行为的质子给体和受体通过分子间氢键作用得到的复合物呈现液晶性。单重氢键液晶体系从大的方面讲,主要分为小分子氢键液晶和高分子氢键液晶。根据液晶基元的位置不同,高分子氢键液晶又可分为氢键侧链、氢键主链、氢键网络液晶高分子。1.1.1基于氢键的侧链液晶高分子将液晶基元通过氢键连接于高分子主链上形成氢键侧链液晶高分子。氢键侧链液晶高分子的优点是制备方便,适当安排质子给体和质子受体就能通过自组装方法得到一些新的分子结构;通过[5]改变二元组成的配比或通过多元复合可实现复合物液晶性的可控调节。Kmo等,报道利用咪唑基和聚
8、丙烯酸的复合制备了氢键型侧链液晶高分子。它表现双向的近晶A相,分子模拟结果显示在近晶A相中联苯呈相互交叉构型。当聚丙烯酸的的含量少于33%时,不能形成液晶相。1.1.2基于氢键的主链掖晶高分子氢键型主链液晶高分子是刚性液晶基元位于主链
