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出版物及小型噴霧干燥機學術(shù)

超分子化學和克拉姆提出的主客體化學所研究、描述的體系和內(nèi)容實際上是相同的,雖然二人用的術(shù)語不同,但研究的結(jié)果和得出的規(guī)律都是一致的。超分子化學中的受體(receptor)就相當于主客體化學中的主體(host),而超分子化學中的底物(substrate)就是主客體化學中的客體(guest)。除此之外,其余實質(zhì)性的討論和結(jié)論都是一致的。至今,在出版物及小型噴霧干燥機學術(shù)文獻中這兩種表述依然同時并存,讀者在查閱文獻時應知道這兩種表達方式實質(zhì)上是一致的!《鹘淌谔岢觯撼肿踊瘜W可以被定義為,“超越分子以外的化學 ”。超分子化學研究的對象是,由兩個或多個本身能獨立存在的化學實體(如離子,分子,原子團,配合物等),借助于非共價鍵(noncovalent)力

(如靜電引力,偶極作用,親油親水,芳環(huán)堆疊,范德華力,氫鍵等分子間作用力),進一步結(jié)合在一起所形成的產(chǎn)物,即超分子物(supermolecule),主客體化學中稱為主客體絡合物  第五節(jié) 超分子作用與超分子化學簡介187 (hostguestcomplex)。我們把原子依靠共價鍵力結(jié)合起來的結(jié)合物稱為分子,而把分子或其它化學實體依靠非共價鍵力結(jié)合起來的產(chǎn)物稱為超分子。迄今為止人們熟悉的經(jīng)典化學研究的是,由原子通過化學鍵力組成分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及行為變化規(guī)律,我們可以稱它為“分子化學”(molecularchemistry)。而超分子化學則是研究依靠分子間力(非共價鍵)由分子結(jié)合成超分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其行為變化規(guī)律的。因此被定義為“超越分子以外的化學”?梢,超分子化學揭示了物質(zhì)結(jié)構(gòu)中不同于原子、分子的一個全新的層次。在超分子這一層面上,物質(zhì)間相互作用具有許多不同于一般化學規(guī)律的新特點,遵循一系列獨具特色、自成系統(tǒng)的作用規(guī)律,即超分子作用的規(guī)律。這就界定了當代超分子化學的內(nèi)容與范疇。自然界中,特別在生命過程中有許多重要的現(xiàn)象,或作用過程是與超分子作用密切相關(guān)的。當年正是為了探明生命現(xiàn)象中的諸多奧妙,才吸引、激勵了包括萊恩、克拉姆在內(nèi)的眾多科學家對此進行了鍥而不舍的研究,并創(chuàng)建了超分子化學。如今已經(jīng)知道,在生物體內(nèi),像DNA的復制,蛋白質(zhì)的合成,食物中各類脂肪、蛋白質(zhì)及糖類的酶催化水解及吸收,氧氣及二氧化碳在血液中的運輸,細胞及組織中各種生命物質(zhì)的合成與新陳代謝,細胞膜內(nèi)外的物質(zhì)傳輸及濃度調(diào)節(jié)過程,生物體內(nèi)的神

經(jīng)系統(tǒng)與信息傳遞過程,以及對于入侵體內(nèi)的微生物、細菌、病毒的識別,包圍、吞噬和消除作用等等,都是超分子化學作用的實例! 〕酥,超分子化學在功能新材料的設計、制備,環(huán)境保護與治理,放射性廢物的分離回收,貴重金屬的回收利用,化學反應的催化(特別是仿生催化),膜分離及手性拆分等領域都有重要的應用。與一般的化學過程相比,超分子作用通常具有更高的反應選擇性(如酶催化反應)。這種選擇性往往會達到專一的、排他的程度。之所以如此,是因為在超分子作用中總包含有一個分子識別(molecularcognition)過程。這是一切超分子作用的基礎,也是超分子作用不同于一般化學作用的根本特點。 二、超分子作用中的分子識別  。保肿幼R別作用的特點  分子識別被定義為一個過程,這個過程至少涉及到一種給定的受體分子對一種底物的識別(認識、尋找)、選擇和鍵合(結(jié)合)作用。這是一個高度專屬性的過程。分子識別,就是要從多種相似的分子中尋找、選擇出某種特定的分子并與之結(jié)合。雖然從實際過程看,識別與鍵合是同時發(fā)生而無法分割的。但在本質(zhì)上識別是鍵合的基礎和前提。在超分子作用中,如果沒有受體與底物間的識別,就不可能發(fā)生鍵合。萊恩教授指出,單純的鍵合不是識別作用,雖然鍵合是比識別更普遍發(fā)生的。普通的鍵合并不能保證對底物的高選擇性,只有分子識別作用才能保證對底物的高選擇性。因此,萊恩教授把識別作用看作是一種有 188第四章 結(jié)構(gòu)化學  目的的鍵合作用,把受體看作是具有目的的配體。需要特別強調(diào)的是,萊恩教授用了“有目的”這樣一個定語來描述、表征受體與底物間的分子識別作用和超分子結(jié)合。顧名思義,“有目的 ”的行為應是指主動的行為,這通常是用來描述有生命的生物的主動行為的,如動物的捕食行為等。而在傳統(tǒng)化學中,反應產(chǎn)物是由化學反應熱力學造成的概率決定的,而不是由原料主動尋找結(jié)合對象,選擇性鍵合的結(jié)果。這正是超分子作用不同于一般化學




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