超分子化学范文10篇

超分子化学范文篇1

关键词:超分子化合物;主体客体;识别作用;配位

“超分子”一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.毕业论文超分子化学可定义为“超出分子的化学”,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能[1].超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)、亲水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分类

1.1杂多酸类超分子化合物

杂多酸是一类金属一氧簇合物,一般呈笼型结构,是一类优良的受体分子,它可以与无机分子、离子等底物结合形成超分子化合物.作为一类新型电、磁、非线性光学材料极具开发价值[3],有关新型Keg-gin和Dawson型结构的多酸超分子化合物的合成及功能开发日益受到研究者的关注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷钼多酸超分子膜修饰电极,发现该膜电极对抗坏血酸的催化峰电流与其浓度在0.35～0.50mol/L范围内呈良好的线性关系.靳素荣等[6]合成了9钨磷酸/结晶紫超分子化合物,并对其光致变色性质进行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其变蓝.王升富等[7]合成了磷钼杂多酸-L-半胱氨酸自组装超分子膜电极,发现该膜电极对酸性溶液中的NO2-有明显的电催化还原作用.毕丽华等[8]合成了多酸超分子化合物,首次发现了杂多酸超分子化合物溶于适当有机溶剂中可表现出近晶相液晶行为.刘术侠等[9]以Dawson型砷钼酸、金刚烷胺为原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,该化合物具有可逆的光致变色特性,并提出了一个可能变色机理.

1.2多胺类超分子化合物

由于二氧四胺体系可有效地稳定如Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等过渡金属离子的高价氧化态,若二氧四胺与荧光基团相连,则光敏物质荧光的猝灭或增强就与相连的二氧四胺配合物与光敏物质间是否发生电子转移密切相关,即通过金属离子可以调节荧光的猝灭或开启,起到光开关的作用.苏循成等[10]合成了8羟基喹啉取代的二氧四胺大环配体,其中含有2个独立的螯合基团,在适当情况下能分别与金属离子配位.

大环冠醚由于其自组装性能及分子识别能力而引起人们广泛的重视.近来,冠醚又成为在超分子体系中用于建构主体分子的一种重要的建造单元.硕士论文李晖等[11]利用了冠醚分子的分子识别能力及蒽醌分子的光敏性,设计合成了一种新的氮杂冠醚取代蒽醌分子,并以该分子作为主体分子,以稀土离子作为客体构成超分子体系,并研究了超分子体系内的能量转移过程.

1.3卟啉类超分子化合物

卟啉及其金属配合物、类似物的超分子功能已应用于生物相关物质分析,展示了更加诱人的前景,并将推动超分子络合物在分析化学中应用的深入开展.

1.4树状超分子化合物

树状大分子(dendrimer)是20世纪80年代中期出现的一类较新的合成高分子.薄志山等[12]首次合成以阴离子卟啉作为树状分子的核,树状阳离子为外层,基于卟啉阴离子与树状阳离子之间静电作用力来组装树状超分子复合物.镧系金属离子(Ln3+)如Tb3+和Eu3+的发光具有长寿命(微秒级)、窄波长、对环境超灵敏性等特点,是一种优良的发光材料,但镧系金属离子在水溶液中只有很弱的发光.朱麟勇等[13]合成了聚醚型树枝体与聚丙烯酸线性聚合体的两亲杂化嵌段共聚物,研究表明聚醚树枝体通过对Tb3+能量传递,使Tb3+发光强度大幅度提高的“天线效应”.

1.5液晶类超分子化合物

侧链液晶聚合物具有小分子液晶和高分子材料的双重特性,晏华在《超分子液晶》[14]中详细讨论了超分子和液晶的内在联系,探讨了超分子液晶分子工程和超分子液晶热力学.李敏等[15]从分子设计的角度出发,合成了以对硝基偶氮苯为介晶基团的丙烯酸类液晶聚合物,液晶基元上作为电子受体的硝基和作为电子给体的烷氧基可与苯环、NN之间形成一个离域的π电子体系.初步的研究表明:电晕极化制备的该类聚合物的取向膜具有二阶非线性光学性质.堪东中等[16]用4,4′-二羧酸1,6二酚氧基正己烷与等摩尔的4,4′-联吡啶合成了“T”型超分子液晶,并观察到随构筑“T”型介晶基元分子结构的变化,组装超分子体系由单向性液晶向稳定的双向性液晶转变的规律性.

1.6酞菁类超分子化合物

田宏健等[17]合成了带负电荷取代基的中位四(4′-磺酸基苯基)卟啉及锌络合物和带正电荷取代基的2,9,16,23四[(4′-N,N,N三甲基)苯氧基]酞菁季铵碘盐及锌络合物,并用Job氏光度滴定的方法确定了它们的组成,为面对面的杂二聚体或三明治式的杂三聚体超分子排列.发现在超分子体系中卟啉与酞菁能互相猝灭各自的荧光,用纳秒级的激光闪光光解技术观察到卟啉的正离子在600～650nm和酞菁负离子自由基在550～600nm的瞬态吸收光谱.结果表明在超分子体系中存在分子间的光诱导电子转移过程.

2超分子化合物的合成

2.1分子自组装

近年来分子自组装作为一种新的化学合成方法倍受关注,医学论文尤其是分子尺寸在1～100nm的化合物,它们用常见的化学合成法一般很难得到.最近,Yan等[18]运用超分子自组装方法合成了长度达厘米级、直径达毫米级、管壁达400nm的管,成为超分子化学合成上的一个亮点.

刘雅娟等[19]利用一对互补的分子组分5(4十二烷氧基苯乙烯基2,4,6(1H,3H)嘧啶三酮和4胺基2,6二十二烷基胺基1,3,5三嗪的自组装过程构筑了一种直径约为5μm的超分子纳米管.变温傅里叶红外光谱研究表明,在纳米管的形成过程中,氢键、π-π相互作用和范德华力等非共价键相互作用导致了超分子纳米管的形成.Reinhoudt等报道了最多具有47个钯配合物的有机金属树状分子,准弹性光散射实验(QELS)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)表明聚集体为直径200nm的圆球,Puddephatt合成了直到第4代的树状铂配合物(28个配位中心).

2.2模板合成

1992年Mobil公司的科研人员首次利用阳离子型表面活性剂的超分子液晶模板,合成了有介孔结构的氧化硅和铝硅酸盐,其中最具有代表性的是有六方排列介孔孔道的MCM-41[20].

以环糊精(α-CD,β-CD,γ-CD)作为环的轮烷的合成及性能研究尤其引人注目.环糊精边缘是亲水的,内腔是疏水的,环糊精作为主体与疏水客体分子自我识别可形成轮烷.刘育[21]在以环糊精为受体的分子识别和组装方面做了深入的研究.Isnin等成功地合成了不对称的轮烷.分子一端为二甲基(二茂铁甲基)铵盐,另一端为萘2磺酸盐.Stoddart等用聚乙烯醇与α-CD作用,端基为2,4二硝基苯时,得到了含有20～23个α-CD的珍珠项链型轮烷.Stoddart等在室温下合成一系列的索烃.在室温下以二苯34冠10(BPP34CI0)作为模板得到了索烃,收率高达70%[22].

2.3其他方法

最近,赵朴素等运用密度泛涵B3LYP方法,在6-31G*水平上设计优化了丁二酮肟与苯甲酸通过四重氢键构筑的异三体超分子,职称论文显示形成三聚体的反应可自发进行,实验合成出相关异三聚体[23].

赵士龙等[24]在水热条件下,合成了新型超分子化合物(bipyH2)2(H2P2Mo5O23).H2O,研究表明,杂多阴离子与质子化的4,4′-bipy和水分子通过氢键连成无限二维网状结构,形成超分子化合物.栾国有等[25]利用中温水热方法合成了化合物(H3NCH2CH2NH3)2[(HPO4)2Mo5O15],并确定其构型为5个MoO6八面体通过共边和共角连接形成1个五元环,其环平面的上下两侧各有一组HPO4四面体通过共用3个O原子与Mo—O簇键合,并且[H2P2Mo5O23]4-与H3NCH2CH2NH3通过强的氢键作用,形成一种新型的有机无机超分子杂化材料.

3超分子化合物的应用

3.1在光化学上的应用

Lehn等设计了专门用于光释放碱金属离子的穴醚,他们利用2硝基苄基醚充当一个大环的桥键,紫外光照可使此键断裂,形成单环化合物,后者对碱金属离子的络合能力大大下降.张海容等[26]发现在微量环已烷存在下,BCD可诱导BNS发射强的RTP.尹伟等[27]用Eu2+与邻菲咯啉(Phen)、2噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)和联吡啶(Dpy)形成的四元、三元和二元系列配合物与上述2种分子筛组装成新的系列超分子纳米发光材料,并对它们的发光性能进行了比较.陈彰评[28]合成了卟啉冠醚4,4二甲基联吡啶超分子模型化合物.研究发现4,4二甲基联吡啶能很好地配合到卟啉与冠醚形成的空穴中去,在光照条件下,生成的卟啉激发态分子能很好地进行电子转移,形成了一个很好的光开关模型.

3.2在压电化学传感器的应用

超分子化学的主客体适应原理,在压电化学传感器中得到广泛的应用.超分子用作压电化学传感器的敏感涂层,利用超分子的特殊空间结构,通过分子间的协同作用,对目标分子进行分子识别.留学生论文符合空间结构的分析物被选择性地吸附,可以明显提高压电化学传感器的选择性.利用多种冠醚衍生物作为QCM涂层测定有机蒸气,如传感器阵列、模式识别等,在二元、三元、四元有机蒸气混合物中识别,预测结果较好,并用于定量分析.利用单苯15冠5(B15C5)、单苯18冠6(B18C6)、二苯30冠10(DB30C10)涂于TSM化学传感器电极表面,可对39种有机蒸气进行分析,其中B15C5(涂载量12mg)对甲酸的检出限为20.1μg/L,并具有很宽的线性范围.

Dickert等用涂BCD的QCM和SAW测定四氯乙烯,测定下限可达几个10-6(Y).以后,他们又用交联BCD作为QCM的涂层测定氯苯,大量的二乙醚存在时(二乙醚-氯苯的体积比为50000∶1),不干扰测定,线性范围10×10-6～500×10-6(Y),并用于监测Grignard反应终点.Nelli等用间苯二酚杯芳烃衍生物作QCM敏感涂层,对硝基苯有较高的选择性,在相对湿度高达90%和有H2,H2S,NO,SO2,CH4,n-C4H1O共存时不干扰测定.Dermody等用多种杯芳烃衍生物,在SAW石英表面分子自组装成双分子层,测定苯、氯苯、甲苯等.Pinalli等用间苯二酚杯芳烃衍生物,测定气相中酒精的含量,线性范围1×10-3～4×10-3(Y),重现性好.Malitesta等用分子印迹电合成聚合制备仿生QCM传感器.姚守拙等用咖啡因(CAF)作模板分子制成BAW传感器,对CAF的响应范围为5.0×10-9～1.0×10-4

mol/L,在pH8.0时检出限5.0×10-9mol/L,回收率96.1%～105.6%[29].

3.3超分子化合物的识别作用

所谓分子识别就是主体(或受体)对客体(或底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程,是组装及组装功能的基础,是酶和受体选择性的根基.互补性(complementarity)及预组织(preorganization)是决定分子识别过程的2个关键原则,前者决定识别过程的选择性,后者决定识别过程的键和能力.

对羧酸根、磷酸根的识别研究目的主要在于探讨主体分子对氨基酸、肽、核苷酸等的识别,进而研究对肽、核酸的催化水解反应.大环多胺及其金属配合物能很好地识别羧酸根、磷酸根的主体分子.带吖啶基团的配合物,通过Zn2+配合物的超分子自组装可对对二甲酸进行选择性识别.如果在大环多胺环外还有可以配位的氨基,则它与Cu(Ⅱ)能形成更加稳定的配合物.化合物(结构见图1)与Co(Ⅲ)形成的配合物与PO4

3-能形成相当坚固的配合物.因为分子识别的目的,这是系统可以作为一个能使磷酸键合位置移动的新摸型[30].

3.4超分子化合物作为分子器件方面的研究

分子器件是一种由分子元件组装的体系(即超分子结构),它被设计成为在电子、离子或光子作用下能完成特定功能的体系.刘祁涛[31]用对苯二甲酸terph为配体,合成了[Cu2(bpy)2(terph)]Cl2·4H2O晶体,其中bpy为2,2′联吡啶.英语论文应用苯三甲酸(TMA)为配体可以合成[Cu3(TMA)(H2O)3]n配位超分子晶体,为由配体超分子的途径制造纳米级的孔材料、实现纳米反应器的设想提供了可能.8羟基喹啉、邻菲咯啉的许多金属配合物都具有荧光,且配合物稳定.把8羟基喹啉或邻菲咯啉引入大环,由于两者都具有独立的配位功能,可以形成稳定的超分子化合物,并进一步发展为光化学器件.

3.5超分子化合物在色谱和光谱上的应用

顾玉宗等[32]利用LB技术,以二十碳酸作辅助成膜材料,在疏水处理的P-Si上分别制备了2,4,6,10和20层聚乙烯咔唑(PVK)超分子膜.对这种体系的表面光电压谱(SPS)研究结果表明,表面光电压随PVK膜层数的增加而增强,在紫外区增强较为明显,随着膜层数的增加,表面光电压有趋于饱和的趋势.膜对基底的敏化主要是由于PVK的光导电性引起的.杨扬等[33]成功地用高效液相色谱法分离了某些超分子化合物合成过程中间产物富电子对苯二酚聚醚链(HQ)系列产品.

3.6超分子催化及模拟酶的分析应用

超分子的反应性和催化性,与酶对底物的识别和催化底物参加反应极相似.工作总结以模仿天然酶对底物的分子识别和高效催化活性为目的的模拟酶(或称人工酶)研究近十多年来是生物化学和有机化学的重要课题.其中对过氧化物模拟酶的分析应用研究特别突出.慈云祥等将氨基酸、蛋白质、核酸,对某些金属卟啉的模拟酶活性的影响加以应用,并结合免疫分析技术,建立模拟酶作示踪物的酶免疫分析方法,或以模拟酶作非放射性探针标记物建立核酸序列分析方法[34].

3.7在分析化学上的应用

Shinkai等在研究硼酸衍生化卟啉的分子组装行为,并用于测定糖分子构型方面取得了许多成果.例如:四(4硼酸基苯基)卟啉(TBPP)在水溶液中和糖分子存在下由π-π堆积成的聚集体,圆二色谱(CD)的激子偶合带(ECB)符号,对糖分子的绝对构型有专一性,可检测糖分子的绝对构型等等[34].

4结语

目前,超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用,该学科的研究将更加紧密地与各化学分支相结合.可以预见,作为超分子化学起源的主客体化学将与有机合成化学、配位化学和生物化学互相促进,为生命科学、能源科学等共同做出巨大贡献;超分子化学方法在无机化学中的应用,留学生论文将使人们获得多种具特定功能的配合物、晶体、陶瓷等材料;物理化学则要改变当前超分子化学的定性科学现状,从微观和宏观上把选择性分子间力、分子识别、分子自组装等过程用适当的变量进行定量描述,从而提高人们对超分子化学的认识和预测、控制能力,最终要寻求解释超分子体系内在运动规律和预言此类体系整体功能的理论工具[2].

参考文献:

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[3]王恩波,胡长文,许林.多酸化学导论[M].北京:化学工业出版社,1998.125-126.

[4]杜丹,关晓凤,崔仁发,等.Dawson型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜电极电化学性能的研究[J].湖北大学学报(自然科学版),2001,23(1):53-56.

[5]杜丹,王升富,黄春保.吡啶2Dawson型磷钼杂多酸超分子薄膜修饰电极分析[J].测试学报,2001,20(4):29-32.

[6]靳素荣,姚礼峰.9钨磷酸/结晶紫超分子化合物的合成及表征[J].合成化学,2001,9(3):244.

[7]王升富,杜丹,邹其超.磷钼杂多酸L半胱氨酸自组装超分子膜电极对亚硝酸根电催化还原的研究[J].分析化学,2002,30(2):178-182.

[8]毕丽华,黄如丹,王恩波,等.多酸超分子化合物的合成及液晶性质[J].高等学校化学学报,1999,20(9):1352-1353.

[9]刘术侠,王春梅,李德惠,等.一个新的超分子化合物(C10H18N)As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O的合成、结构及性质[J].化学学报,2004,62(14):1305-1310.

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[12]薄志山,张希,杨梅林.基于静电吸引的自组装树状超分子复合物[J].高等学校化学学报,1997,18(2):326-328.

[13]朱麟勇,童晓峰,李妙贞,等.嵌段共聚物PAANa2DendrPE聚集体超分子结构中树枝体对铽离子发光增强的天线效应研究[J].感光科学与光化学,2000,18(2):188-192.

[14]晏华.超分子液晶[M].北京:科学出版社,2000.1-230.

[15]李敏,周恩乐,徐纪平.含对硝基偶氮苯侧基的丙烯酸酯类液晶聚合物的超分子结构[J].高等学校化学学报,1995,16(4):635-638.

[16]堪东中,万雷,方江邻,等.二元羧酸与4,4′联吡啶氢键缔合组装主链型超分子液晶[J].高分子学报,2002,(6):734-737.

[17]田宏健,周庆复,沈淑引.酞菁卟啉超分子的形成及光致电子转移过程[J].物理化学学报,1996,12(1):44-48.

[18]YANDe2yue,ZHOUYong2feng,YOUJian.Supramolecularself-assemblyofmacroscopictubes[J].Science,2004,303(2):65-67.

超分子化学范文篇2

关键词:超分子化合物;主体客体;识别作用;配位

“超分子”一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.毕业论文超分子化学可定义为“超出分子的化学”,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能[1].超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)、亲水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分类

1.1杂多酸类超分子化合物

杂多酸是一类金属一氧簇合物,一般呈笼型结构,是一类优良的受体分子,它可以与无机分子、离子等底物结合形成超分子化合物.作为一类新型电、磁、非线性光学材料极具开发价值[3],有关新型Keg-gin和Dawson型结构的多酸超分子化合物的合成及功能开发日益受到研究者的关注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷钼多酸超分子膜修饰电极,发现该膜电极对抗坏血酸的催化峰电流与其浓度在0.35～0.50mol/L范围内呈良好的线性关系.靳素荣等[6]合成了9钨磷酸/结晶紫超分子化合物,并对其光致变色性质进行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其变蓝.王升富等[7]合成了磷钼杂多酸-L-半胱氨酸自组装超分子膜电极,发现该膜电极对酸性溶液中的NO2-有明显的电催化还原作用.毕丽华等[8]合成了多酸超分子化合物,首次发现了杂多酸超分子化合物溶于适当有机溶剂中可表现出近晶相液晶行为.刘术侠等[9]以Dawson型砷钼酸、金刚烷胺为原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,该化合物具有可逆的光致变色特性,并提出了一个可能变色机理.

1.2多胺类超分子化合物

由于二氧四胺体系可有效地稳定如Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等过渡金属离子的高价氧化态,若二氧四胺与荧光基团相连,则光敏物质荧光的猝灭或增强就与相连的二氧四胺配合物与光敏物质间是否发生电子转移密切相关,即通过金属离子可以调节荧光的猝灭或开启,起到光开关的作用.苏循成等[10]合成了8羟基喹啉取代的二氧四胺大环配体,其中含有2个独立的螯合基团,在适当情况下能分别与金属离子配位.

大环冠醚由于其自组装性能及分子识别能力而引起人们广泛的重视.近来,冠醚又成为在超分子体系中用于建构主体分子的一种重要的建造单元.硕士论文李晖等[11]利用了冠醚分子的分子识别能力及蒽醌分子的光敏性,设计合成了一种新的氮杂冠醚取代蒽醌分子,并以该分子作为主体分子,以稀土离子作为客体构成超分子体系,并研究了超分子体系内的能量转移过程.

1.3卟啉类超分子化合物

卟啉及其金属配合物、类似物的超分子功能已应用于生物相关物质分析,展示了更加诱人的前景,并将推动超分子络合物在分析化学中应用的深入开展.

1.4树状超分子化合物

树状大分子(dendrimer)是20世纪80年代中期出现的一类较新的合成高分子.薄志山等[12]首次合成以阴离子卟啉作为树状分子的核,树状阳离子为外层,基于卟啉阴离子与树状阳离子之间静电作用力来组装树状超分子复合物.镧系金属离子(Ln3+)如Tb3+和Eu3+的发光具有长寿命(微秒级)、窄波长、对环境超灵敏性等特点,是一种优良的发光材料,但镧系金属离子在水溶液中只有很弱的发光.朱麟勇等[13]合成了聚醚型树枝体与聚丙烯酸线性聚合体的两亲杂化嵌段共聚物,研究表明聚醚树枝体通过对Tb3+能量传递,使Tb3+发光强度大幅度提高的“天线效应”.

1.5液晶类超分子化合物

侧链液晶聚合物具有小分子液晶和高分子材料的双重特性,晏华在《超分子液晶》[14]中详细讨论了超分子和液晶的内在联系,探讨了超分子液晶分子工程和超分子液晶热力学.李敏等[15]从分子设计的角度出发,合成了以对硝基偶氮苯为介晶基团的丙烯酸类液晶聚合物,液晶基元上作为电子受体的硝基和作为电子给体的烷氧基可与苯环、NN之间形成一个离域的π电子体系.初步的研究表明:电晕极化制备的该类聚合物的取向膜具有二阶非线性光学性质.堪东中等[16]用4,4′-二羧酸1,6二酚氧基正己烷与等摩尔的4,4′-联吡啶合成了“T”型超分子液晶,并观察到随构筑“T”型介晶基元分子结构的变化,组装超分子体系由单向性液晶向稳定的双向性液晶转变的规律性.

1.6酞菁类超分子化合物

田宏健等[17]合成了带负电荷取代基的中位四(4′-磺酸基苯基)卟啉及锌络合物和带正电荷取代基的2,9,16,23四[(4′-N,N,N三甲基)苯氧基]酞菁季铵碘盐及锌络合物,并用Job氏光度滴定的方法确定了它们的组成,为面对面的杂二聚体或三明治式的杂三聚体超分子排列.发现在超分子体系中卟啉与酞菁能互相猝灭各自的荧光,用纳秒级的激光闪光光解技术观察到卟啉的正离子在600～650nm和酞菁负离子自由基在550～600nm的瞬态吸收光谱.结果表明在超分子体系中存在分子间的光诱导电子转移过程.

2超分子化合物的合成

2.1分子自组装

近年来分子自组装作为一种新的化学合成方法倍受关注,医学论文尤其是分子尺寸在1～100nm的化合物,它们用常见的化学合成法一般很难得到.最近,Yan等[18]运用超分子自组装方法合成了长度达厘米级、直径达毫米级、管壁达400nm的管,成为超分子化学合成上的一个亮点.

刘雅娟等[19]利用一对互补的分子组分5(4十二烷氧基苯乙烯基2,4,6(1H,3H)嘧啶三酮和4胺基2,6二十二烷基胺基1,3,5三嗪的自组装过程构筑了一种直径约为5μm的超分子纳米管.变温傅里叶红外光谱研究表明,在纳米管的形成过程中,氢键、π-π相互作用和范德华力等非共价键相互作用导致了超分子纳米管的形成.Reinhoudt等报道了最多具有47个钯配合物的有机金属树状分子,准弹性光散射实验(QELS)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)表明聚集体为直径200nm的圆球,Puddephatt合成了直到第4代的树状铂配合物(28个配位中心).

2.2模板合成

1992年Mobil公司的科研人员首次利用阳离子型表面活性剂的超分子液晶模板,合成了有介孔结构的氧化硅和铝硅酸盐,其中最具有代表性的是有六方排列介孔孔道的MCM-41[20].

以环糊精(α-CD,β-CD,γ-CD)作为环的轮烷的合成及性能研究尤其引人注目.环糊精边缘是亲水的,内腔是疏水的,环糊精作为主体与疏水客体分子自我识别可形成轮烷.刘育[21]在以环糊精为受体的分子识别和组装方面做了深入的研究.Isnin等成功地合成了不对称的轮烷.分子一端为二甲基(二茂铁甲基)铵盐,另一端为萘2磺酸盐.Stoddart等用聚乙烯醇与α-CD作用,端基为2,4二硝基苯时,得到了含有20～23个α-CD的珍珠项链型轮烷.Stoddart等在室温下合成一系列的索烃.在室温下以二苯34冠10(BPP34CI0)作为模板得到了索烃,收率高达70%[22].

2.3其他方法

最近,赵朴素等运用密度泛涵B3LYP方法,在6-31G*水平上设计优化了丁二酮肟与苯甲酸通过四重氢键构筑的异三体超分子,职称论文显示形成三聚体的反应可自发进行,实验合成出相关异三聚体[23].

赵士龙等[24]在水热条件下,合成了新型超分子化合物(bipyH2)2(H2P2Mo5O23).H2O,研究表明,杂多阴离子与质子化的4,4′-bipy和水分子通过氢键连成无限二维网状结构,形成超分子化合物.栾国有等[25]利用中温水热方法合成了化合物(H3NCH2CH2NH3)2[(HPO4)2Mo5O15],并确定其构型为5个MoO6八面体通过共边和共角连接形成1个五元环,其环平面的上下两侧各有一组HPO4四面体通过共用3个O原子与Mo—O簇键合,并且[H2P2Mo5O23]4-与H3NCH2CH2NH3通过强的氢键作用,形成一种新型的有机无机超分子杂化材料.

3超分子化合物的应用

3.1在光化学上的应用

Lehn等设计了专门用于光释放碱金属离子的穴醚,他们利用2硝基苄基醚充当一个大环的桥键,紫外光照可使此键断裂,形成单环化合物,后者对碱金属离子的络合能力大大下降.张海容等[26]发现在微量环已烷存在下,BCD可诱导BNS发射强的RTP.尹伟等[27]用Eu2+与邻菲咯啉(Phen)、2噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)和联吡啶(Dpy)形成的四元、三元和二元系列配合物与上述2种分子筛组装成新的系列超分子纳米发光材料,并对它们的发光性能进行了比较.陈彰评[28]合成了卟啉冠醚4,4二甲基联吡啶超分子模型化合物.研究发现4,4二甲基联吡啶能很好地配合到卟啉与冠醚形成的空穴中去,在光照条件下,生成的卟啉激发态分子能很好地进行电子转移,形成了一个很好的光开关模型.

2在压电化学传感器的应用

超分子化学的主客体适应原理,在压电化学传感器中得到广泛的应用.超分子用作压电化学传感器的敏感涂层,利用超分子的特殊空间结构,通过分子间的协同作用,对目标分子进行分子识别.留学生论文符合空间结构的分析物被选择性地吸附,可以明显提高压电化学传感器的选择性.利用多种冠醚衍生物作为QCM涂层测定有机蒸气,如传感器阵列、模式识别等,在二元、三元、四元有机蒸气混合物中识别,预测结果较好,并用于定量分析.利用单苯15冠5(B15C5)、单苯18冠6(B18C6)、二苯30冠10(DB30C10)涂于TSM化学传感器电极表面,可对39种有机蒸气进行分析,其中B15C5(涂载量12mg)对甲酸的检出限为20.1μg/L,并具有很宽的线性范围.

Dickert等用涂BCD的QCM和SAW测定四氯乙烯,测定下限可达几个10-6(Y).以后,他们又用交联BCD作为QCM的涂层测定氯苯,大量的二乙醚存在时(二乙醚-氯苯的体积比为50000∶1),不干扰测定,线性范围10×10-6～500×10-6(Y),并用于监测Grignard反应终点.Nelli等用间苯二酚杯芳烃衍生物作QCM敏感涂层,对硝基苯有较高的选择性,在相对湿度高达90%和有H2,H2S,NO,SO2,CH4,n-C4H1O共存时不干扰测定.Dermody等用多种杯芳烃衍生物,在SAW石英表面分子自组装成双分子层,测定苯、氯苯、甲苯等.Pinalli等用间苯二酚杯芳烃衍生物,测定气相中酒精的含量,线性范围1×10-3～4×10-3(Y),重现性好.Malitesta等用分子印迹电合成聚合制备仿生QCM传感器.姚守拙等用咖啡因(CAF)作模板分子制成BAW传感器,对CAF的响应范围为5.0×10-9～1.0×10-4

mol/L,在pH8.0时检出限5.0×10-9mol/L,回收率96.1%～105.6%[29].

3.3超分子化合物的识别作用

所谓分子识别就是主体(或受体)对客体(或底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程,是组装及组装功能的基础,是酶和受体选择性的根基.互补性(complementarity)及预组织(preorganization)是决定分子识别过程的2个关键原则,前者决定识别过程的选择性,后者决定识别过程的键和能力.

对羧酸根、磷酸根的识别研究目的主要在于探讨主体分子对氨基酸、肽、核苷酸等的识别,进而研究对肽、核酸的催化水解反应.大环多胺及其金属配合物能很好地识别羧酸根、磷酸根的主体分子.带吖啶基团的配合物,通过Zn2+配合物的超分子自组装可对对二甲酸进行选择性识别.如果在大环多胺环外还有可以配位的氨基,则它与Cu(Ⅱ)能形成更加稳定的配合物.化合物(结构见图1)与Co(Ⅲ)形成的配合物与PO4

3-能形成相当坚固的配合物.因为分子识别的目的,这是系统可以作为一个能使磷酸键合位置移动的新摸型[30].

3.4超分子化合物作为分子器件方面的研究

分子器件是一种由分子元件组装的体系(即超分子结构),它被设计成为在电子、离子或光子作用下能完成特定功能的体系.刘祁涛[31]用对苯二甲酸terph为配体,合成了[Cu2(bpy)2(terph)]Cl2·4H2O晶体,其中bpy为2,2′联吡啶.英语论文应用苯三甲酸(TMA)为配体可以合成[Cu3(TMA)(H2O)3]n配位超分子晶体,为由配体超分子的途径制造纳米级的孔材料、实现纳米反应器的设想提供了可能.8羟基喹啉、邻菲咯啉的许多金属配合物都具有荧光,且配合物稳定.把8羟基喹啉或邻菲咯啉引入大环,由于两者都具有独立的配位功能,可以形成稳定的超分子化合物,并进一步发展为光化学器件.

3.5超分子化合物在色谱和光谱上的应用

顾玉宗等[32]利用LB技术,以二十碳酸作辅助成膜材料,在疏水处理的P-Si上分别制备了2,4,6,10和20层聚乙烯咔唑(PVK)超分子膜.对这种体系的表面光电压谱(SPS)研究结果表明,表面光电压随PVK膜层数的增加而增强,在紫外区增强较为明显,随着膜层数的增加,表面光电压有趋于饱和的趋势.膜对基底的敏化主要是由于PVK的光导电性引起的.杨扬等[33]成功地用高效液相色谱法分离了某些超分子化合物合成过程中间产物富电子对苯二酚聚醚链(HQ)系列产品.

3.6超分子催化及模拟酶的分析应用

超分子的反应性和催化性,与酶对底物的识别和催化底物参加反应极相似.工作总结以模仿天然酶对底物的分子识别和高效催化活性为目的的模拟酶(或称人工酶)研究近十多年来是生物化学和有机化学的重要课题.其中对过氧化物模拟酶的分析应用研究特别突出.慈云祥等将氨基酸、蛋白质、核酸,对某些金属卟啉的模拟酶活性的影响加以应用,并结合免疫分析技术,建立模拟酶作示踪物的酶免疫分析方法,或以模拟酶作非放射性探针标记物建立核酸序列分析方法[34].

3.7在分析化学上的应用

Shinkai等在研究硼酸衍生化卟啉的分子组装行为,并用于测定糖分子构型方面取得了许多成果.例如:四(4硼酸基苯基)卟啉(TBPP)在水溶液中和糖分子存在下由π-π堆积成的聚集体,圆二色谱(CD)的激子偶合带(ECB)符号,对糖分子的绝对构型有专一性,可检测糖分子的绝对构型等等[34].

4结语

目前,超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用,该学科的研究将更加紧密地与各化学分支相结合.可以预见,作为超分子化学起源的主客体化学将与有机合成化学、配位化学和生物化学互相促进,为生命科学、能源科学等共同做出巨大贡献;超分子化学方法在无机化学中的应用,留学生论文将使人们获得多种具特定功能的配合物、晶体、陶瓷等材料;物理化学则要改变当前超分子化学的定性科学现状,从微观和宏观上把选择性分子间力、分子识别、分子自组装等过程用适当的变量进行定量描述,从而提高人们对超分子化学的认识和预测、控制能力,最终要寻求解释超分子体系内在运动规律和预言此类体系整体功能的理论工具[2].

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超分子化学范文篇3

对于有机化学来讲，大部分有机分子都是基于共价键而形成，因此传统有机化学都是讲授某个分子内部共价键的形成和断裂机制[1,2]。而超分子化学则是研究两个或多个分子通过非共价键相互作用，缔合组装成具有特定结构和功能的超分子体系的科学。所谓非共价键其实是一种次级键，也叫分子间作用力，包括学生所熟知的氢键，以及金属-配位作用、亲疏水作用、静电作用、范德华力等等。超分子化学主要发轫于1967年CJPederson发现冠醚，继而DJCram提出主客体化学，最后由JMLehn系统提出超分子化学概念。由于他们的卓越贡献，三人于1987年共享了诺贝尔化学奖。超分子化学发展十分迅猛，科学家J-P.Sauvage、J.F.Stoddart和B.L.Feringa利用超分子化学手段在分子机器的设计与构造方面由于做出重大贡献而分享了2016年的诺贝尔化学奖[3]。2017年10月，笔者有幸在南京大学和Sauvage教授进行了深入交流，探讨了其获诺奖的标志性超分子——索烃的合成经历。

2有机超分子化学

如上所述，有机化学是超分子化学的重要发展根源之一。从两次授予超分子领域诺贝尔化学奖的情况可以受到启示。所有获奖的6位科学家中所研究的对象均为有机分子。例如，Pederson的冠醚是一种有机大环分子、Sauvage的索烃是两个有机大环分子以环套环的形式互锁、Stoddart的分子梭则是一个环状有机分子在一个线性有机分子上的穿梭运动等等。显然，有机化学为超分子的发展奠定了基石，并且逐渐形成了化学的一个新分支——有机超分子化学。有机超分子化学的概念可以概括为：以有机分子为对象，研究它们的自组装规律、组装结构及组装体性质，以期获得具有特定功能的有序有机分子聚集体。

3有机化学课程中超分子相关内容

以张文勤等编著的《有机化学》为例[4]，在书中第十章第六节第1小节介绍了冠醚。本小节里面简单介绍了冠醚的结构和命名，简要回顾了Pederson发现冠醚并与Cram、Lehn等一起获得诺贝化学奖。并且描述了不同大小的冠醚对不同金属离子的选择性络合。最后举例冠醚可以用作相转移催化剂。在书中第二十章第三节第3小节介绍了蛋白质的结构。蛋白质的结构的一个显著特征就是其肽链会进行螺旋和折叠，形成三维特定的功能体。其中，该小结重点叙述了氢键在形成α螺旋和β折叠中的重要作用。而氢键的形成主要是由于酰胺基中的氧原子和另一酰胺基中的胺基氢原子相互作用。第二十章第四节第2小节，课本介绍了核酸的结构。核酸结构中的碱基对正是通过二重氢键和三重氢键进行连接配对，最终形成DNA的双螺旋稳定结构。

4超分子概念在有机化学中的深化尝试

目前的现状是大部分教师在讲授有机化学时[5]，与超分子相关的内容基本是一笔带过。冠醚一节有的教师讲十分钟，有的教师则不讲；对于蛋白质和核酸部分，基本上所有老师都不讲。总的来说，在绝大部分情况下，一般教师在讲授有机化学这门课程时，涉及到超分子相关的内容的讲授全部加起来基本不超过十分钟。针对这一现状，可以做出如下尝试。可以将涉及到超分子的内容上升到一堂课，即一个学时(45分钟)。由于这一部分考试时不作要求，其课程目的，结合前面所述，一共有三个方面：一是提升学生对化学有更高层次的认识，二是为学生将来如果从事科学研究奠定基础，三是激发学生的学习热情。对于最后一点，还是非常重要的。学生在学习有机化学时可能会觉得枯燥，适当把教学内容进行引申，让他们进一步认识到有机化学的重要意义，有利于提高学生的学习兴趣。课程安排如下：在介绍冠醚一节时进行适当引申，从教材现有的内容出发，提出超分子化学概念。从1987年的超分子诺贝尔化学奖延伸到2016年的分子机器诺贝化学奖，简单介绍人物轶事。讲解超分子是分子之间相互作用的结果，特别强调其是研究“分子以上层次”的科学。为了便于学生的理解，在讲授时可以把原子、分子和超分子之间的关系形象地比喻为字母、单词和句子的关系。超分子之间的连接纽带正是超分子作用力，也即非共价键作用力，包括氢键、配位键、主客体作用等等。此时延伸介绍氢键在蛋白质结构和核酸结构中的重要作用，以及这些结构中还存在的其它超分子作用力。最后从蛋白质折叠和碱基对的结构出发简单介绍一下现在最前沿的科研成果——仿生折叠体和多重氢键材料的开发。

5总结

超分子化学已经成为一门高度交叉融合的学科，或者说它是一种手段或策略，可以用来研究和解决诸多领域或学科的问题。在有机化学课程教学过程中，对超分子化学进行适当深化介绍，比起以往忽略不教或一笔带过，是有着非常积极的意义的。因此笔者建议教师在讲授有机化学时，应适当深化超分子相关内容教学，从而提升学生对化学的认识层次，激发学生的学习热情，以及为学生将来从事相关工作打下基础。

参考文献

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[4]张文勤，郑艳，马宁，等．有机化学[M]．第五版．北京：高等教育出版社，2014．

超分子化学范文篇4

【关键词】药物分析显色反应

前言

所谓显色反应是指在被测药物体系中加入某种试剂而呈现颜色的反应，也叫呈色反应。显色反应在药物分析中常用于药物的鉴别、检查和含量测定。目前在药物分析中的显色反应有配位显色反应、氧化还原显色反应、离子缔合显色反应、电荷转移显色反应、重氮化-偶合显色反应、亚硝化显色反应、缩合显色反应和超分子显色反应等，但是至今未有人加以总结讨论，本文就这些显色反应类型分别加以讨论，以供同行们参考。

一、配位显色反应

配位显色反应是最为常见的一种显色反应。利用有机药物分子中含有的配位基团与金属离子或药物中含有的金属离子与含配位基团的化学试剂形成有色配合物的显色反应叫配位显色反应（后者是普遍现象，这里不再举例）。例如江虹等在pH为7.0～8.0的弱碱性溶液中，利用Th（Ⅳ）与四环素（TC）、强力霉素（DOTC）、土霉素（OTC）和金霉素（CTC）结合形成1∶2的浅黄色配合物，建立了用于市售四环素和土霉素药物含量测定的新方法。李胜等［2］在0.8～1.4mol/L盐酸介质中，利用氟罗沙星与Fe(Ⅲ)在室温下形成组成比为2∶1的在402nm处有最大吸收的稳定配合物，线性范围为2～48μg/ml，建立了片剂和胶囊中氟罗沙星的测定方法，相对标准偏差小于2.8％。吩噻嗪类药物在pH2时可与钯离子形成红色配合物，这就是测定吩噻嗪类药物的钯离子比色法。

二、氧化还原显色反应

氧化还原显色反应是利用氧化性物质氧化还原性物质产生有色物质的显色反应。如在pH2.5氯乙酸－氯乙酸钠缓冲液中，在加热条件下，偏钒酸铵迅速氧化异丙嗪，得到一种在520nm处有最大吸收的樱红色产物，可用分光光度法测定制剂中的异丙嗪含量。又如皮质激素类药物将氯化三苯四氮唑还原为在485nm处有最大吸收的红色三苯甲臢染料，可用于皮质激素类药物（如氢化可的松）的定量测定。

三、离子缔合显色反应

离子缔合显色反应是利用带电荷的有机药物分子与带相反电荷的染料分子按计量比靠静电结合形成有色离子缔合物。如在pH3.5～4.0的缓冲介质中，西地那非与乙基曙红反应形成离子缔合物，使乙基曙红溶液颜色发生明显改变，离子缔合物的最大吸收波长在550nm，比乙基曙红红移了30nm，建立了万艾可中西地那非含量测定的新方法。

四、重氮化-偶合显色反应

重氮化-偶合显色反应利用芳伯氨基的重氮化反应再与偶联组分形成有色偶氮化合物的显色反应。例如田孟魁等利用磺胺类药物的重氮化反应再与α-萘酚偶联形成有色偶氮化合物测定了磺胺类药物的含量。利用对氨基苯磺酸重氮化溶液与胆红素偶联形成红色偶氮胆红素，建立了分光光度测定珍黄液中胆红素含量的新方法。

五、亚硝化显色反应

亚硝化显色反应是含酚羟基或仲胺基的有机药物分子与亚硝酸根反应产生有色亚硝化产物的显色反应。例如孟召晖利用肾上腺素与亚硝酸钠在中性介质中发生反应，在pH4.74的醋酸－醋酸钠缓冲溶液中，其亚硝化产物具有稳定的特征吸收峰，其最大吸收波长为477nm，测定的表观摩尔吸光系数为1.67×104L·mol-1·cm-1。利血平是仲胺类生物碱，能在稀硫酸介质中与亚硝酸钠发生亚硝化反应，产生在390nm处有最大吸收的黄色亚硝基利血平，可用于利血平原料药的分析。

六、缩合显色反应

缩合显色反应是指利用药物分子中的伯氨基与芳香羰基化合物（如芳醛、芳酮）形成有色席夫碱或利用药物分子中的羰基与含肼基的化学试剂形成有色腙类的显色反应。基于庆大霉素与3，5－二溴水杨醛缩合形成黄色席夫碱的反应建立了庆大霉素光度测定新方法，测定的表现摩尔吸光系数ε430达9.98×104L·mol-1·cm-1；利用茚三酮在酸性介质中与阿米卡星发生缩合显色反应可建立阿米卡星含量的测定方法；根据地塞米松磷酸钠具有△4-3-酮甾体结构，与异烟肼发生缩合反应显黄色，在404nm处有吸收峰，建立了异烟肼比色测定麻地喷雾剂中地塞米松磷酸钠含量的方法。

七、碱处理显色反应

碱处理显色反应是利用碱性溶液处理有机药物分子使其形成有色钠盐的显色反应。如大黄素与NaOH反应产生在530nm处有最大吸收的红色大黄素钠盐，用Tween-80-(NH4)2SO4液固萃取体系萃取分离大黄中大黄素，用碱溶液处理所得大黄素，测定了中药大黄中的大黄素。公务员之家:

八、脱水显色反应

有机药物分子通过脱水产生有色物质的显色反应叫脱水显色反应。如雌激素在硫酸-乙醇介质中发生脱水反应，进而重排形成有色物质，这就是典型的Kober反应比色法。

九、电荷转移显色反应

电荷转移络合物也叫电子给予体-接受体络合物，电荷转移显色反应是指一类由富有电子有机药物分子(电子给予体)和缺少电子分子(电子接受体)两种分子形成有色电荷转移络合物的反应。电子给予体通常是含有孤电子氮原子的有机药物分子，电子接受体通常是缺少电子分子,如红霉素与结晶紫形成了电荷转移有色络合物，其最大吸收波长在593nm处，建立了测定制剂中的红霉素测定方法。

十、超分子显色反应

超分子显色反应是利用生物大分子与染料通过分子间作用力、静电引力及氢键等形成超分子而显色的反应。例如蛋白质在酸性条件下与虎红发生超分子显色反应，可以建立蛋白质的定量分析方法。

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超分子化学范文篇5

关键词：铅成分检定;生化工艺;检测程序;技术策略

在全部的环境毒害品类一族中，铅成分是一类极为普遍的毒性元素，它不可给人体造成相当程度的毒害后果，而且还可在很大程度上损害到各类自然生物的身体健康和生态条件之间的平衡效果。过去的检定手段则更是五花八门，其中涵盖光谱测定、电泳分析法、液态色谱测试法及二硫腙比照法等多种方法，虽然以往的检定手段是依托于精密型的测试装置，此类精密设备促使其检定数据的精准性很高，然而其运作程序和检定费用均不可能达到多维度的铅成分检定目标。所以业内行家们持续追逐于探求更为节约、便捷、实用的检定工艺，此种形势下生化工程检定工艺随之出现，而且其凭借于自身丰富的特点，让它在目前受到了极为有效的运用。在这一形势下对于铅成分检定中的生化分析工艺运用展开深入的探究，有助于给推进本工艺研修工作的深入开展提供相关的借鉴。

1核酸定量检测工艺

核酸定量检测工艺，其总称为分子型信标核酸定量检定工艺，英文缩写FRET。此项工艺原理是依托荧光动态能量的共振迁移来实施的化学组分检定工艺，依托此手段来求取寡型核苷酸类探针，让其和对应的核酸成分呈现互为弥补功能，在靶型分子混交的生物反应效力作用下，产生出荧光效应，依照荧光效应的高低水平来给检测过程的实施构建出对应的条件。在铅离子浓度检定过程当中，分子型信标核酸捡定工艺的运用也是依托此项工艺原理来实施的，在通常温度条件下，可以完成铅离子的快捷测试，有助于减低温度变化对探针式反应产生的相关效力，而且其约束指标的功能亦被减低[1]。大量研究表明，混合物中铅离子的浓度高低完全决定了铅检定反应的荧光能力大小，利用此方法可以检定出的铅离子的浓度最低值是1.69×10mol/L。再有业内学者特别把此项工艺的探讨构建于脱氧型核酶的催化性水解专属条件之上，且以此作为根据对其检测工艺实施了深入化的探究，把它利用到了铅离子的检定过程之中，获取了相当惊人的效果[2]。

2免疫型检测工艺

免疫型铅离子检定工艺重点是依托于抑制体及抑制源之间的专属性反应条件下拟定的生化检定方法，它的特点在于检测精准度极高而且奇特性极强。立足于抑制体具备着相异的类别，所以免疫型检定方法也可区分成单型克隆出的抑制体及多型克隆出抑制体两类，现阶段应用比较普遍的检定方法重点包括酶联型免疫方法及荧光型偏振式免疫方法。而其中酶联型免疫方法是应归为单体克隆型抑制体检定方法，依托人工合成铅离子抗源体来做小鼠的免疫试验。欲求获取铅离子的真正抑制体，即应当先求取铅离子。依托功能的二螯合模式，求取反应过程的原性，尔后再利用螯合制剂和载体型蛋白推进其获取免疫的原生性，在其小鼠身体内注入以后再分离出抑制源，从而实施铅成分的检定过程。而采取荧光型的偏振式免疫方法的操作原理基本是利用分析样品内所含的铅离子与超量的螯合剂之间产生的溶液态反应，依托免疫型复式结构化合物之间存在的竞争状态，求取多型克隆抑制体当中的个异性，最终利用荧光型偏振分析仪展开测验过程，将获取的数据结论对照于基准型性能曲线，即可求得二价铅离子浓度的具体测定数值[3]。这种测试方法运用的便捷性能已经被大量研究结果所证明，譬如有某些的研究过程选取由螯合物反应制得的多型克隆抑制体在荧光类偏振测试仪当中检验出了139个土壤型样品结构中的二价铅离子成分含量，荧光型偏振法的免疫功能同火焰型原子吸取光谱方法以及电感型耦合体等离子化合物所测定出的和其结果密切相关的运算系数选值各自为0.96及0.93，由此可知其检定的领域范围极广，而且其重合反应比率很低，在真正实现可在室内圆满检测的过程中，尚可进行室外部的检定过程,并且可获得理想的测定结果。

3超分子Pb2+生物化学传感检测技术

在超分子化学技术不断发展的推动作用下，用于检测Pb2+的多种检测技术已被研发生成。此方式检测技术主要是通过超分子生物化学传感仪来实现，原理是在离子诱导的作用下使超分子荧光信号产生相应的变化[4]。已有研究采用在PVC膜上固定乙醇介质的荧光传感器用来检测Pb2+，优势特点表现为具有着极强的敏感性与选择性，反应快速而及时；另外还有研究采用一种新型荧光肽金属离子传感器形成新的螯合物，该传感器的特点是含有酰胺与色氨酸，在与金属离子作用后，用于检测，能够通过荧光的响应来识别。

总而言之，随着相关技术的不断发展，目前此领域技术亦在进行着不断深入的研究，应用也越来越广泛。加之现代社会对生态环境和谐的要求越来越高，因此铅离子的检测也将朝向高精度、高效率、低成本方向发展。

作者:吴凯 陈浩 单位:邵阳学院生物与化学工程系

引用：

[1]食品中重金属铅污染状况及其检测技术研究进展[J].赵静,孙海娟,冯叙桥.食品与发酵工业.2014(09).

[2]生物化学技术在铅检测中的研究进展[J].戢太云,张春华,周培.上海农业学报.2010(01).

超分子化学范文篇6

[关键词]课程思政；通识课程；分子故事；教学实践；化学教育

教育兴则国家兴，教育强则国家强。走进新时代，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。此后，全国高校与时俱进，更新教学理念，整合教学内容，改进教学方法，掀起了“课程思政”的教育改革新热潮[2-3]。“课程思政”是上海在2014年率先提出的教育概念，本质是寓德于课、立德树人，将知识传授、能力培养与价值引领落实于课堂，培养德智体美劳全面发展的学生，为党育人，为国育才。通识教育的理念源远流长，中国古代儒家经典《中庸》就有“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之”的学问之道，而在古代西方，亚里士多德主张的“自由人教育”亦有通识教育的雏形。现代大学通识教育理念重点在于“通”和“育”。“通”是指非专业性、非功利性及交叉学科的知识、思维和能力。“育”是指培养具有独立人格、科学精神和人文情怀的“真正意义上完善的人”。因此，通识教育课程在现代大学培养体系中不可或缺，也是培养具有健全人格、创新精神和社会责任感的有用之才的重要平台。通识教育选修课程授课对象为面向全校文理工医等不同专业背景的学生，因此，通识课堂“课程思政”是落实“全员育人、全过程育人、全方位育人”三全育人的有效手段[4-5]。思政元素和通识课程的有机结合，能够创设润物细无声的环境，引导学生塑造正确的世界观、人生观和价值观，贯彻“通”与“育”教学理念的融合，是立德树人的重要举措，为中华民族伟大复兴提供人才支撑。有别于数学启迪逻辑，物理启迪想象，化学作为中心学科，启迪创新。化学类通识教育课程一般以化学物质与人类环境、社会生活以及生物医药等联系作为基本框架，结合社会热点疑点设计教学内容，在培养学生科学精神、创新能力、人文情怀、社会责任感和塑造学生正确三观等方面起着重要作用[6-9]。有鉴于此，笔者自在中山大学面向全校本科生开设“分子故事”通识课程起，就在探索通识课堂上从教师思政到学生思政的教学模式。考虑到选课学生专业背景的多样性以及通识教育的初衷，“分子故事”分别以小分子故事、大分子故事和超分子故事为主干，从分子层面阐述化学原理，授人以渔。课程以讲述化学分子背后的故事为形式，以分子探索世界和改造世界为载体，突出化学分子的科学内涵，拓展学生视野和培养批判精神，增强学生对自然科学的兴趣，激发自主学习的兴趣[10]。同时，“分子故事”融合“课程思政”，教师思政是手段，学生思政是目的，教师思政和学生思政同频共振，课程铸魂育人；聚焦学生全面发展，立德树人，构建“大思政”三全育人，最终实现培养德才兼备优秀人才的目的。

1课程设计

1.1课程内容

面向中山大学全校各个专业的本科生，基于“化学分子”这个核心概念，“分子故事”通识课程设计三大模块：

(1)小分子：旨在传授味觉相关分子、饮料中功能分子、水果中营养分子、气味相关分子、颜色相关分子、茶叶相关分子、药物分子和护肤品中功效分子等相关化学小分子知识。

(2)大分子：旨在向学生传授纤维素、塑料和橡胶、甲壳素和壳聚糖、水凝胶、气凝胶和油凝胶等相关大分子知识。

(3)超分子：旨在向学生传授生活中无处不在的超分子知识以及介绍2016年诺贝尔化学奖研究领域分子机器的前沿知识。

1.2教学体系

基于化学分子核心知识背景和培养学生科学素养、理性思维和科学能力的宗旨，分子故事课程采用互动启发式及线上线下混合式教学。为了强化学以致用的学习效果，鼓励学生自选“化学分子”相关主题并融入思政内容，制作30页左右幻灯片作课堂展示。同时要求学生对教师以及学生课堂展示作课堂点评，便于改进教学方法、完善教学内容体系以及了解学情。

(1)互动启发式教学：渗透式传授科学知识，提高学生课程兴趣，培养学生批判精神、理性思维和解决问题的能力，引导学生主动学习和学以致用。

(2)线上线下混合式教学：课堂引入相关视频和动画，极大提高课程信息量以及视觉效果，利于学生对知识的消化，提高课堂授课的效果。在微信群及相关网络平台提供课程内容相关的多媒体资料，巩固课堂授课效果，实现线上线下混合式教学。

(3)学生课堂展示：由学生自组团队选定化学分子相关主题提前向教师申请作课堂展示，教师对选题及内容作适当的引导，实现课程内容的拓宽深化以及思政内容的渗透，培养学生团队协作和自主学习的能力，引导学生思考生活，形成理性思维。

(4)课堂点评：课堂反馈的一种有效方式，打破课堂的沉默，把课堂点评作为平时作业，提高学生对课堂的参与度，了解学生对课堂以及学生课堂展示的内心想法，可以针对性调整教学内容和教学方式，促进教学相长。对精彩的点评当堂宣读，并和学生讨论，营造良好的课堂氛围，培养学生思辨能力和思政能力。下面着重介绍“分子故事”课程思政的内容，包括课程思政的教(教师思政)以及课程思政的学(学生思政)两个部分。前者主要是教师在教学中渗透思政元素，后者主要是学生对课程知识的领悟、运用以及思政理念的学以致用。

2教师思政

基于“课程思政”理念以及通识教育内涵，笔者在“分子故事”课堂上研究如何实现在传授知识的同时启发式、渗透式思政，引领学生价值观。避免以“插播”方式引入相关科学家的事迹，或者以“挖掘”形式强行思政，置课堂重点于启发学生思考为何而思政以及思政为何，把通识型思维用于思政，实现全程思政，全员思政，立德树人。笔者在课程开端就课程名称提问：为什么我们这门课程叫“分子故事”而不是叫“原子故事”或“电子故事”？回答这个问题自然而然需要回答分子与原子、电子之间的异同。什么是分子？分子有什么特殊的性质？分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元。化学类通识课程的优势在于多学科交叉，向非化学化工专业的学生阐释化学物质在其他学科的运用，跳过过于细化的原子和电子，抓住事物核心要素，从分子的角度是适宜的。进一步问：如果叫“化学故事”或“材料故事”呢？显然，两者都过于宽泛，略显通俗，无法突出结构决定性质，性质决定用途的内涵。接着提问：大家每天都离不开的最熟悉的分子是什么？水分子。从分子层面看，水中的水分子以分子间氢键作用聚合形成不连续的水分子团簇。那么有些滤水器商家、饮用水商家和化妆品商家宣传的“小分子团水有益健康”，“小分子团水易被吸收”的说法是否有科学依据？事实上，水分子间氢键是一种动态弱相互作用，受温度、pH值和共存离子等因素影响，水分子团簇持续发生变化。正常胃液的pH为0.9~1.5，和常规饮用水的pH相差甚远，而皮肤pH也因人而异，因此，当前并没有足够的科学依据证明小分子团水的健康效应。通过分子层面上的解释，引导学生理性看待广告宣传，辨谣止谣，培养学生的怀疑精神和批判性思维。水滴和水分子有什么区别呢？至少需要多少个水分子才能组成一滴水呢？如何证明这个水分子团簇是不是一滴水呢？近期的研究表明，至少需要二十一个水分子组成的分子团才能组成一滴水，少一个都不行。判断是否是一滴水需要通过光谱等性质与宏观的水进行对比。通过引导学生关注生活中常见却极少留意的现象，思考背后的科学问题，激发学生主动探究生活中的科学内涵，聚焦学科前沿，提升学习能力。教师设计大量类似的提问启发学生思考，用分子层面的理论解释总结，巧妙地引入思政元素，画龙点睛，为课堂创造全过程全方位思政氛围。通过讲述“我们恨化学”的反智洗脑广告、权威杂志《naturechemistry》刊登“无化学物质消费品综述”等例子，指出世界是由化学物质组成，化学是研究和创造物质的学科，与社会发展各方面的需求都密切相关，提升学生对化学学科的兴趣，增强学生的社会责任感，培养学生科学探索的精神。在小分子故事中的味觉分子章节，讲授导致酸甜苦辣咸鲜涩的分子机制及其背后的分子故事，渗透思政元素，形成科学性与趣味性双轨并行、教学与生活紧密联系、思政与生活密切相关的课程特点。以糖精为例，它在1879年被约翰·霍普金斯大学化学家康斯坦丁·法尔伯格偶然发现，并在很长一段时间内成为广泛使用的甜味剂。糖一般是指多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。糖精不是科学意义上的糖，它化学名称是邻苯甲酰磺酰亚胺，由于符合食品化学中的AH/B甜味理论，甜度是蔗糖的300~500倍。然而，糖精会导致小鼠罹患膀胱癌的研究发表后，糖精的安全性引起争议。由于老鼠和人的生理系统不一样，不同的实验模型不能给出正确的结论，部分人认为糖精是安全的。在讲授中，引导学生形成严谨细致的学习态度、细微处见真章的人生观。合成甜味剂的发现一定程度上缓解了食糖紧缺的问题，展示了化学让生活更美好的理念，但我国依然是食糖紧缺的国家，加工糖工艺发展缓慢，未能实现供需平衡，需要增强节约粮食的意识。讲到鲜味分子时，通过展示谷氨酸钠(味精，MSG)的分子结构式直观说明味精不适宜在酸性、碱性和高温使用，并向学生介绍“中国餐馆综合征”。“中国餐馆综合征”的流言来源于1968年《新英格兰医学杂志》刊登的一封读者来信，并非科学研究，却已在欧美流传五十多年之久。“中国餐馆综合征”指中餐馆在食物中添加大量味精，易感人群食用后出现“身体发麻、头疼、眩晕和心悸”等症状。时至今日，国外中餐馆仍然贴出“NOMSG(绝不使用味精)”的告示以求生存。尽管后续的科学实验证明，味精作为食品添加剂是极其安全的，但污名化中餐造成负面影响难以消除，中餐国际化之路坎坷。近年来，国际环境复杂多变，地区冲突不断升级，新冠病毒肆虐全球，保护主义、民族主义和逆全球化思潮暗流涌动，污名化中国事件时有发生。结合案例，通过“课程思政”，提高学生政治站位，坚持“道路自信、理论自信、制度自信、文化自信”四个自信。天然大分子中的纤维素和淀粉都是由葡萄糖缩合而成，由于连接方式不同(淀粉分子中葡萄糖分子通过α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键连接；纤维素分子中葡萄糖分子通过β-1,4糖苷键连接)，我们人体缺乏纤维素酶，不能消化纤维素，所以我们只能吃粮食而不能吃草以摄取能量。当今科技日新月异，殊不知全球仍然有近10%的人口正面临饥饿，“中国以占世界7%的土地养活了世界21%的人口”，这是中华民族艰苦奋斗自强不息的具体表现，是脚踏实地、团结协作和勇攀高峰的袁隆平精神的充分展示。除了种子，粮食的培育也离不开农药和化肥。农药和化肥的开发都极大依赖于化学学科的发展。通过课程，培养学生科研创新能力、增强树立服务社会的信念，促进科技强国建设，为党育人，为国育才。“2000年6月26日，中、美、英、日、德、法六国宣布人类基因组工作草图绘制完成，这一突破被认为是达尔文时代以来生物学领域最重大的事件”。当时科学界乐观认为基因测序可以破译人类全部遗传信息，揭示人类生命的奥秘，实际上，这种想法低估了生命系统的复杂程度。核酸、蛋白质和糖类通过复杂的超分子作用实现自身的功能，调控所有的生理和病理过程。通过向学生介绍生活生命中无处不在的超分子作用，提高学生学习化学的积极性。进一步分享2016年的诺贝尔化学奖“设计和合成分子机器”，化学家们发明了全世界最小的机器，通过合理性设计，精确合成具有特定结构的化学分子，构筑尺寸仅为一根头发丝的千分之一的电机和传动装置。引导学生走进化学分子的微观世界，拓宽学生的视野、提升创新思维能力和想象力。得益于通识教育的包容性、多样性以及趣味性，通识课堂创设润物无声的思政环境具有先天优势。“分子故事”开课以来厚植学生思政沃土，积极以多种形式引导学生思政，把课堂交给学生，让学生成为思政的重要参与者。

3学生思政

“分子故事”课程鼓励学生以自愿报名的形式，选取与化学分子相关的内容进行课堂展示，培养学生主动学习、团队合作和课程思政的能力。学生自选主题，教师引导方向，要求展示体现课程内容深度，时间为二十分钟左右。同时每次让部分同学对课堂展示作课堂点评，提高学生课堂参与度，营造良好课堂氛围。广东地处岭南，民间常见“湿热上火”之说，凉茶铺成为大街小巷一道独具地域特色的风景线。国际翻译学院的三位学生表示去外省旅游找不到凉茶铺，由此萌生了“上火”课堂展示的想法。他们查阅资料，发现“上火”是中医对许多症状的一个笼统模糊的说法，在现代医学中找不到对应的称呼。他们小组最后总结出导致上火的食物大都高油盐、高蛋白，而缺乏肠道所需的纤维素。还有一些“上火”是由于海鲜、牛奶、鸡蛋和坚果等食物过敏引发发烧、皮疹和腹泻等“上火”症状。从现在医学角度来看，“上火”是由于细菌感染或者病毒感染，口唇起泡的“上火”还会传染。凉茶和清热解毒的中药未必能降“火”，痊愈有可能是人体自我修复的结果。最后他们提出中医是中华民族的瑰宝，仍然存在很多未解之谜，需谨慎对待中医和现代科学，辩证看待科学与传承，扬长补短，中医和现代科学归根结底都是用于保障人民生命安全和身体健康。出于对地域现象的好奇心，学生翻阅大量资料，了解常见现象的生物化学原理，以自然辩证法思维汲取中华文化精华，既提高了学生文化自信，又培养科学精神，教学效果远胜于教师一言堂。旅游学院一位同学以“站在推理小说的第五层——化学分子视角下的《斯泰尔庄园奇案》解析”为题，解读士的宁、溴化钾和吗啡这三类关键化学物质是如何被著名推理小说女王阿加莎·克里斯蒂成功运用在作品中。“凶手在士的宁溶液中加入了溴化物(曾用于镇静类药物)，用溴离子置换硫酸根离子，使士的宁沉淀在瓶底。当受害者最后一次服用士的宁时，一定是拿起瓶子一饮而尽，毫无知觉地服下了整瓶剂量的士的宁，中毒身亡”。“吗啡或类似的麻醉剂能够减缓消化系统的运动，延长食物在胃中的留存时间。而士的宁无法在胃的酸性环境下吸收，只有当它进入弱碱性的小肠中时才会被吸收，进入血液。小说中，吗啡的应用使人们错误判断了服毒时间，成功地为士的宁洗脱了嫌疑”。该生为了讲解造成英格里桑太太死亡的并非是一种药物，而是三种化合物混合作用以及一连串精心策划的结果，自学了生物、化学和医学相关知识，上演了一场生动的“通识教育”。学生也能从中体会到化学学科重要性、严谨性以及化学是一门工具学科，运用化学的人需要增强社会责任感。该生并没有浅尝辄止，仅限于解密推理小说内容，反而提出“如果斯泰尔斯庄园的人们懂得更多化学知识……”，介绍了士的宁的解毒方法，凸显了化学知识的重要性和化学专业自豪感。学生课堂展示所选主题易在同龄人中因共情而共鸣，进而提高学生的课程学习兴趣和思辨能力。某位学生对“世界毒品史”课堂展示的点评：“因此，我们要树立正确的人生观，认清毒品的危害。增强自制力，抵制诱惑，谨慎交友。坚决拒绝毒品，做一个健康的公民，在自我保护的同时，让身边的朋友亲戚也认识到毒品的危害，从而让更多的人远离毒品”。某位学生对“足球中的分子”课堂展示的点评：“科技的发展体现在方方面面，细化到足球的材料中”。某位学生对“美拉德反应”课堂展示的点评：“在西餐烹饪中美拉德反应是一个著名的词汇，然而在中国却鲜有耳闻，实际上却一直在应用……不过这种反应消耗了食物的营养物质，使食品的营养价值降低。另一方面，这种反应产生了醛、杂环胺等有害的中间产物，对食品的安全造成了不利的影响。所以，任何事物都有两面性，我们不能为了追求食物的口感和香味而忽视了其对健康的影响。应当少吃烧、烤、炸、煎的食品，养成健康的饮食习惯”。某位学生对对“分子故事”课程的点评：“从第一、二堂课的酸甜苦辣咸鲜涩到后面的饮料如红牛、咖啡，制作中华美食的人们或许没有考虑到微观世界里的分子之间的碰撞，但是在老师的课上，我第一次从这个方面去认识我所尝到的味道。科学与经验的碰撞，往往会有意想不到的火花。酸甜苦辣咸鲜涩原理的揭示，不仅仅让我初识分子结合的奇妙，还让我对自己的味觉有了新的看法：苦味更像是人类自身趋利避害而产生的一种感觉，而人类对甜味的上瘾也是有部分是因为分子作用，这些更微小层面的展示，让我对自己，对食物都有了更多想法与看法。以上为几次课下来给我的感受”。从以上的点评摘录里，可以看到学生对课堂的参与热情，对所获知识的消化，对世界的思考，对学生养成积极向上的人生观、世界观和价值观有重要的积极作用。

4结语

“分子故事”通识课堂以具有不同功能的化学分子为核心，向不同专业的学生讲授化学分子的性质和变化规律，引导学生从化学的视角认识世界，提高学生解决问题能力，培养学生科学素养、理性思维和科学能力。课程采用了教师思政与学生思政相结合的课程思政模式，以师生思政同频共振为育人方式，实现知识传授、思维培养和能力培养的同时启发式、渗透式思政，引领学生树立正确的三观。以化学类通识教育课程为载体，以学生为课堂主体，以“课堂思政”为催化剂，紧密结合生活，融合交叉学科，展示化学魅力，增强学生对化学的兴趣，提高学生的化学素质，培养学生终身学习的能力。充分利用通识教育的独特优势，推进高校课程思政建设，厚植学生思政沃土，润物无声，潜移默化，入脑入心，使学生于情感共鸣处而思政，综合培养学生的科学精神、创新精神、批判精神、人文素养、国际视野和家国情怀，为党育人，为国育才，助推中华民族的伟大复兴。

参考文献

[2]曹曼丽，刘文婷，张秀莲．材料化学课程思政的探索与实践——以“常见金属材料”为例[J]．化学教育(中英文)，2021，42(24)：27-34．

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[4]张锦旺，潘卫东，李杨．通识教育课程融入思政元素教学改革探索[J]．教育教学论坛，2021，(42)：57-60．

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[8]谢洪珍，干宁，李天华．化学类通识教育课程“三维度一核心”课程思政教学模式的探索与实践——以化学与社会为例[J]．大学化学，2022，37(X)：2109092．

超分子化学范文篇7

一、学习实践活动的思想动员

通过召开动员大会，使学院广大党员特别是党员领导干部深刻认识开展学习实践活动的重大意义，深入领会中央精神，了解校党委的部署和要求以及学院开展活动的目标任务和具体安排，调动广大党员干部参加学习实践活动的积极性和主动性。

1、学院党委召开扩大会议。3月23日（星期一）下午，在南区理化楼A509会议室，学院领导班子成员、党委委员、各、所实验室中心主任、党支部书记参加会议。会议讨论并通过化学学院深入学习实践科学发展观领导小组名单和办公室人员组成名单，同时明确学院党委处级领导干部联系各党支部的分工情况，并确定学院学习实践活动的实践载体，研讨学院学习实践活动的具体实施方案，并形成了具体实施方案报批稿。

2、学院召开学习实践活动动员大会。3月24日（星期二）下午，学院在南区超分子楼二楼报告厅召开全院学习实践活动动员大会。学院副处级以上党员干部、全院教职工党员、学生党支部书记参加动员大会。由院党委书记作动员报告。传达学校动员大会精神，部署学院深入学习实践科学发展观活动的准备工作。

3、学院本科生动员大会。3月25日（星期三）下午，学院在南区超分子楼二楼报告厅召开全院本科生动员大会。学院党委副书记李勇、全体辅导员、学院本科生党员参加动员大会。由院党委副书记李勇作动员报告。

二、多种方式的理论学习

学院通过组织理论学习，使广大党员特别是党员领导干部深刻领会科学发展观的重大意义、科学内涵、精神实质和根本要求，加深对科学发展观的理解，树立科学发展的理念，形成科学发展的共识。

1、组织个人自学。党员要通过自学的形式，学习《邓小平论科学发展》、《科学发展观重要论述摘编》和等中央领导同志重要讲话精神，学习校党委书记在动员大会上的报告等。学院副处级以上党员领导干部还要认真学习《深入学习实践科学发展观活动领导干部学习文件选编》和学校学习实践活动领导小组办公室编印的补充材料。要认真研读学习材料，积极思考，联系实际学、带着问题学。学院督导组要督促党员干部进行自学。

2、举行理论报告会。3月27日（星期五）在南区超分子实验楼报告厅举办一场学习实践科学发展观专题报告会，处级以上党员领导干部和全体教工、学生党支部书记参加。4月6日（星期一）组织党员集中收看学校理论报告会录像。采取理论研讨、论坛等形式开展学习。

3、开展集体学习。在自学基础上，4月8日（星期三），针对学院全体党员开展“党的历史——以科学发展观为核心”的知识问卷活动，从而将学习实践活动的目的和意义真正落实。各学生党支部召开党员组织生活会进行专题学习讨论，每个党员结合思考题，交流学习体会。

三、深入开展调研

学院领导班子根据实践载体和学院的活动重点，开展深入调研，查找存在的不足和主要差距，找准影响和制约学院科学发展的突出问题。调查研究贯穿第一阶段全过程，要尽早启动、周密安排，通过座谈会、个别访谈、问卷调查、查阅资料、走访兄弟院系等形式进行。

1、3月26日——4月10日，学院领导班子成员围绕学校《实施方案》中提出的需要研究解决的主要问题，结合学院工作，确定调研课题，带队开展调查研究，广泛听取干部群众的意见和建议，认真撰写调研报告，并进行调研成果交流。

2、4月10日——15日，学院领导班子结合本单位实际开展调研，为分析检查阶段做好准备。学院领导班子围绕学院确定的实践载体，结合学院实际，在全面查找问题的基础上，重点是对学院、学科国际国内的情况进行调研分析，清醒地认识自身所处的位置，分析存在的差距，查找和梳理影响科学发展的突出问题，明确发展改革的主要思路。全面提高学院教研水平和管理水平。并决定在每周二下午党政联席会上将对学习实践活动进展情况进行汇报和评议，从而将学习实践活动的目的和意义真正落实。此外，学院党委邀请非中共党员的行政负责人参与调研，发表意见，共同把调研工作搞好。

四、开展解放思想讨论

1、学院鼓励党员群众献计献策。3月30日起，在学院网上设立主题学习活动专栏，通过主题学习板报、学院宣传栏、电子屏幕，大力宣传学习实践活动开展情况，典型经验和理论成果，鼓励广大党员、群众为学院发展献计献策。

超分子化学范文篇8

一门科学的内涵和定义至少有四个属性：

整体和局部性科学是一个复杂的知识体系，好比一块蛋糕。为了便于研究，要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中，又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部，它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。

学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河，那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂，可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学，化学是中游科学，生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花，可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家，如果把上游科学的花，移植到下游科学，往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什，他在1950年得数学博士学位，1951－1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授，后转而研究经济学，把数学中概率论之花，移到经济学中来，提出预测经济发展趋势的博弈论，因而获得诺贝尔经济奖。

发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪，恩格斯认为化学是原子的科学（参见《自然辩证法》），因为化学是研究化学变化，即改变原子的组合和排布，而原子本身不变的科学。到了20世纪，人们认为化学是研究分子的科学，因为在这100年中，在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种，增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交，我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。

定义的多维性一门科学的定义，按照从简单到详细的程度可以分为：（1）一维定义或X－定义，X是指研究对象。（2）二维定义或XY－定义。Y是指研究的内容。（3）三维定义或XYZ－定义。Z是指研究方法。（4）四维定义或WXYZ定义，W是指研究的目的。（5）多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。

化学的一维定义

21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次：（1）原子层次，（2）分子片层次，（3）结构单元层次，（4）分子层次，（5）超分子层次，（6）高分子层次，（7）生物分子和活分子层次，（8）纳米分子和纳米聚集体层次，（9）原子和分子的宏观聚集体层次，（10）复杂分子体系及其组装体的层次。

化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说，就是：化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态，直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应，制备、剪裁和组装，分离和分析，结构和构象，粒度和形貌，物理和化学性能，生理和生物活性及其输运和调控的作用机制，以及上述各方面的规律，相互关系和应用的自然科学。

化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样，也是随时代的前进而发展的。在19世纪，化学主要是实验的科学，它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶，随着量子化学在化学中的应用，化学不再是纯粹的实验科学了，它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法，即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界，但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”：为了社会而关心环保；为了职工而关心安全、健康和福利；为了顾客而关心质量、声誉和商标；为了发展而关心创新；为了股东而关心效益。

化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势

1、更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多地来改造世界，更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合：1数理科学，2生命科学，3材料科学，4能源科学，5地球和生态环境科学，6信息科学，7纳米科学技术，8工程技术科学，9系统科学，10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面，多学科的基础。

2、理论和实验更加密切结合

1998年，诺贝尔化学奖授予W．Kohn和J．A．Plple。颁奖公告说：“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。

3、在研究方法和手段上，更加重视尺度效应

20世纪的化学已重视宏观和微观的结合，21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度，并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子，以至微型分子机器。

4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务，21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。化学实验室的微型化和超微型化：节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法，发展到成千上万个化合物的同时合成，在未分离的条件下，进行性能测试，从而筛选出我们需要的化合物（例如药物）的组合化学方法。

5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测，搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、分离和分析方法的三连用。

超分子化学范文篇9

整体和局部性科学是一个复杂的知识体系，好比一块蛋糕。为了便于研究，要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中，又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部，它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。

学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河，那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂，可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学，化学是中游科学，生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花，可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家，如果把上游科学的花，移植到下游科学，往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什，他在1950年得数学博士学位，1951－1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授，后转而研究经济学，把数学中概率论之花，移到经济学中来，提出预测经济发展趋势的博弈论，因而获得诺贝尔经济奖。

发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪，恩格斯认为化学是原子的科学（参见《自然辩证法》），因为化学是研究化学变化，即改变原子的组合和排布，而原子本身不变的科学。到了20世纪，人们认为化学是研究分子的科学，因为在这100年中，在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种，增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交，我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。

定义的多维性一门科学的定义，按照从简单到详细的程度可以分为：（1）一维定义或X－定义，X是指研究对象。（2）二维定义或XY－定义。Y是指研究的内容。（3）三维定义或XYZ－定义。Z是指研究方法。（4）四维定义或WXYZ定义，W是指研究的目的。（5）多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。

化学的一维定义

21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次：（1）原子层次，（2）分子片层次，（3）结构单元层次，（4）分子层次，（5）超分子层次，（6）高分子层次，（7）生物分子和活分子层次，（8）纳米分子和纳米聚集体层次，（9）原子和分子的宏观聚集体层次，（10）复杂分子体系及其组装体的层次。

化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说，就是：化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态，直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应，制备、剪裁和组装，分离和分析，结构和构象，粒度和形貌，物理和化学性能，生理和生物活性及其输运和调控的作用机制，以及上述各方面的规律，相互关系和应用的自然科学。

化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样，也是随时代的前进而发展的。在19世纪，化学主要是实验的科学，它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶，随着量子化学在化学中的应用，化学不再是纯粹的实验科学了，它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法，即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界，但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”：为了社会而关心环保；为了职工而关心安全、健康和福利；为了顾客而关心质量、声誉和商标；为了发展而关心创新；为了股东而关心效益。

化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势

1、更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多地来改造世界，更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合：1数理科学，2生命科学，3材料科学，4能源科学，5地球和生态环境科学，6信息科学，7纳米科学技术，8工程技术科学，9系统科学，10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面，多学科的基础。

2、理论和实验更加密切结合

1998年，诺贝尔化学奖授予W．Kohn和J．A．Plple。颁奖公告说：“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。

3、在研究方法和手段上，更加重视尺度效应

20世纪的化学已重视宏观和微观的结合，21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度，并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子，以至微型分子机器。

4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务，21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。化学实验室的微型化和超微型化：节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法，发展到成千上万个化合物的同时合成，在未分离的条件下，进行性能测试，从而筛选出我们需要的化合物（例如药物）的组合化学方法。

5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测，搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、分离和分析方法的三连用。

超分子化学范文篇10

能源、信息和材料是现代经济发展的三大支柱，而材料更是基础。没有先进的材料就没有先进的工业、农业和科学技术．重大的技术革新往往起始于材料的革新。如20世纪50年代镍基超级合金的出现，将材料使用温度由原来的700℃提高到900X2从而使得超音速飞机问世。而高温陶瓷的出现则促进了表面温度高达1000~2的航天飞机的发展。近代新技术(原子能、计算机、集成电路、航天工业等)的发展又促进了新材料的研制。当前可称为精密陶瓷时代、复合材料时代、塑料时代或合成材料时代等等。材料可以从不同角度分类．根据材料的组成可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料(聚合物)和复合材料；根据特性和用途可将它分为结构材料和功能材料两大类。结构材料主要是利用其力学性能，制造需承受一定载荷的设备、零部件、建筑结构等。功能材料主要是利用其特殊物理性能(电学、热学、磁学、光学性能等)，用于制造各种电子器件、光敏元件、绝缘材料等。根据材料内部原子排列情况分为晶态和非晶态材料；根据材料的热力学状态分为稳态和亚稳态材料；根据材料尺寸分为一维(纤维及晶须)、二维(薄膜)和三维(大块)材料等。

2“材料科学”与“材料科学与工程”

材料科学(MaterialsScience)~科伴随着生产力发展和科技进步产生与发展。材料的各种性能是其化学成分和组织结构等内部因素在一定外界条件下的行为表现。研究材料主要是为了更有效地使用材料，即了解影响材料性能的各种因素，从而掌握提高其性能的途径。材料科学是阐明材料的性能和行为与其成分及内部组织结构之间的关系。一般认为，学科间的区别不是绝对的。材料科学是由多种学科分化而产生，而又通过集成走向成熟的。材料科学产生之初，有学者认为：冶金学仍然是一门健全的学科，拥有基本理论、方法和界限，但随着工程中日益不断地使用聚合物、陶瓷、玻璃和复合材料，其研究拓展为材料科学(Calvert，1997)。20世纪50年代，材料科学(MaterialsScience)这一新概念，主要源于冶金学，1958至于959年间美国大学教育性质的改变和各种新材料科学研究组织的形成，是材料科学形成的标志。西北大学(NorthWesternUifiversity)是最早将材料科学作为系名的大学(1954年)，并为本科生的研究生开设了相关课程，出版了《材料性能原理(PrinciplesofthePropertiesofMaterials))(1954年)一书，材料科学领域已经发展出多个分支，包括固体物理、冶金学、高分子化学、无机化学、矿物学、玻璃与陶瓷技术。一门学术型学科抽涉及的范围远远大于由大学里院系、学会和专业杂志所构成的群体，它是一所“看不见的学院(hwisiblecollege)”，它们的成员共享某一特定的研究传统，学者们从中学到了基本的理论框架、操作规范和技术方法。DavidTumbul(1983)~E《对“材料科学”产生和发展的评述》一文中，将材料科学定义为：在超分子水平上表征，认识和控制物质的结构．并建立这一结构与性能(力学、磁、电等)间的关系，即所谓的超分子科学。

MSE(MaterialsScienee&Engineering)的概念最初产生于20世纪50年代，到1960年已经基本稳固建立。在COsMT(1974)的报告中，将MSE定义为：涉及将材料成分、结构和制备与其性能和使用建立关系所形成并应用的知识。1957年美国政府出台了资助l2个相关实验室计划，首批三个材料科学实验室分别建立在康奈尔大学、宾西法尼亚大学和西北大学。这些实验室1972年由国家科学基金会(NSF)正式负责。此后各个大学教授的课程，也深受这些材料科学实验室所从事工作的影响。1958年，为了更好地已经建立的新学科的特征，又在系保后面加上了。与工程，并开始了。材料科学与工程的教育，如牛津大学的材料科学系也简单地更名为“材料系(DepartmentofMaterials)”。同期还有一批大学，如德克萨斯大学的奥斯分校等没有设立材料科学系，但已经开始了系间合作，进行了与材料科学相关的研究生教育，通常这种教育也不仅限于在“工程学院”之内。虽然没有这个系名，但老师的专业知识和研究生的研究工作集中在材料制备、固体化学、高分子工程与科学、X射线晶体学、生物材料、结构材料、材料理论和凝聚态材料及器件等相关领域。1964年麻省理工学院(MIT)也将系名以为“冶金与材料科学系”，1974年正式改名为“材料科学与工程系”。20世纪60年代，材料科学被引入欧洲的大学，如北威尔士大学、苏赛克大学和伯明翰大学。1956年，中国在西方工作过的科学工作者们制定一份科学技术规划时，认识当时的中国已经培养了具有金属材料方面知识的科技人员，但对合金及其热处理方面的科技人员数量不足，到1980年，已经有l7个院校的金属物理专业改为材料科学专业。