配位化学发展简史及基本概念
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)
Na+ K[Sb(OH)6] Na[Sb(OH)6](s,白)
血红素
O2 卟啉环
高自旋亚铁脱氧 低自旋正铁氧合
Fe-N 218pm
Fe-N 201pm
NH NH
Fe
NH NH
N HN
咪唑基
血红蛋白
肌红蛋白
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。
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
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。
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), 149-152
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。
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
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。
Zn-N配位键形成的分子盒
Fe-N配位键组装成的超分子
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。
• 分子间相互作用 非共价键
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
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
螯合物(s,红)
Ni2+ 镍试剂
主要参考书目
1. 配位化学 杨帆、林纪筠等 华东师范大学出版社
2. 配位化学----原理与应用 章慧等 化学工业出版社 , 2008 3. 配位化学,孙为银,化学工业出版社,2003. 4. 配位化合物的结构和性质 游效曾编著 科学出版社 5. 配位化学,罗勤慧,科学出版社,2012
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。
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J-M. Lehn
D. Cram
发现冠醚化合物 发现穴醚化合物并提出 超分子概念 主客体化学先驱者
• 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。
• 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。
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。
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。
H2C CH 叶绿素 X
NH NH
Mg
CH2CH3
NH NH
H3C
CH3
R
H3CO2C
O
H3N
Cl
Pt
H3N
Cl
配位化学的讲授内容(36课时)
第一章 配位化学发展简史及基本概念 第二章 配合物的立体结构和异构现象 第三章 配合物的化学键理论 第四章 配合物在溶液中的稳定性 第五章 配合物的电子光谱和磁学性质 第六章 配合物的反应动力学 第七章 配合物的合成与表征 第八章 配合物与新材料