基于金属配位的索烃制备与表征
摘要：基于分子间非共价键相互作用而形成分子聚集体的化学为超分子化学，其中索烃等机械互锁结构是一类具有独特性质的超分子实体，是由两个或两个以上大环在没有共价键的情况下互锁而成，而金属配位键则是最常用的非共价作用力之一。本文概述了超分子化学及作为超分子大环主体的冠醚的发展，以及配位作用制备索烃的研究进展。
关键词：冠醚；索烃；配位；自组装；超分子化学
一．超分子化学的起源及发展
1967年，美国杜邦公司的Pederson[1]教授偶然合成了冠醚，并报道了冠醚与碱金属之间的络合作用，之后通过发现研究慢慢扩展到分子间的相互作用。超分子化学开始进入人们的视野，开创了冠醚类化合物、主-客体化学、分子识别的研究，超分子化学也由此诞生。1974年，美国加利福利亚大学的D. J. Cram[2]教授对冠醚、球醚等进行了研究，并首次提出主客体化学的概念，随后，1978年，法国路易斯巴斯德大学的J. M. Lehn[3]教授开展研究工作，最先提出超分子化学的概念。基于C. J. Pedersen、D. J. Cram及J. M. Lehn三人为超分子化学的发展做出的突出贡献，1987年他们被同时授予诺贝尔化学奖，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作。随后，大批科学家投身超分子领域并开展研究，从此之后，超分子化学作为一门新兴的边缘科学快速发展起来。
超分子化学包括超分子化学（主-客体化学）和超分子有序组装体化学两个研究方向，其研究对象通常是两个或多个化学物种借助于分子间较弱的非共价键相互作用而形成的分子实体或聚集体[4]，其中超分子体系构筑基元则是通过非共价键作用（离子键、配位键、氢键、静电作用、范德华力、亲疏水作用、pi;minus;pi;堆积作用等）连接形成，因此，通常表现出刺激-响应性、可逆性等特性。此外，一些通过共价键难以合成的复杂结构，如索烃、轮烷等，通过超分子模板法就能合成得到[5]。
超分子化学发挥着越来越重要的作用，这是一门众多学科，包括化学及其分子、物理学、生物学等等学科交叉构成的学科，也因为超分子化学作为新兴研究领域，且具有重要的研究意义和应用前景，引起了科学家的极大关注，使得相关的研究结果不断涌现。超分子化学的应用领域也逐渐扩大，近几年来，超分子化学已被广泛应用于分子机器、分子探针、化学催化、气体吸附、药物运输等领域[6]。
二．冠醚的发现与发展
美国化学家D. J. Cram创立了主-客体化学[2]，具有显著“识别能力”的某些冠醚可以作为“主体”，有选择性地与作为“客体”的底物发生配合，生成主-客体复合物。而主客体之间的会产生包括pi;pi;堆积、电荷转移作用、氢键、配位键、静电相互作用、范德华力等的相互作用。超分子化学主要研究分子识别、分子自组装以及分子器件三个方面，在这当中分子识别则是超分子化学的核心，一切超分子之间的结合往往都是以分子识别为基础而建立的。分子识别的过程指的是分子在特定的条件下通过分子间作用力的协同作用达到相互结合的过程。为了研究分子识别作用，科学家研究合成了各样的大环主体化合物，主要包括了冠醚、环糊精、杯芳烃等大环化合物，而作为第一代超分子大环主体的冠醚，在经历几十年的研究发展，已经被广泛的用于科学研究中。
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