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结构化学基础. 主讲：刘军民 中山大学化学与化学工程学院 2009 年. 个人简介. 教育背景 93-97, 吉林大学，学士学位 99-04, 中科院化学研究所 , 博士学位 工作经历 97-99 ， 江西农业大学 04-07 ， 华南理工大学 07-08 ， 德国乌尔姆大学 08- 至今， 中山大学. 个人理想：周游世界，看尽人间美景 个人信仰：知识与科技改变世界. 联系方式. E-mail: [email protected] 办公电话： 84115178 办公室地址：中大南校区丰盛堂 B612 室. - PowerPoint PPT Presentation
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结构化学基础
主讲：刘军民 主讲：刘军民
中山大学化学与化学工程学
院
2009 年
个人简介教育背景93-97, 吉林大学，学士学位
99-04, 中科院化学研究所 ,博士学位 工作经历97-99 ， 江西农业大学04-07 ， 华南理工大学07-08 ， 德国乌尔姆大学08- 至今， 中山大学
个人理想：周游世界，看尽人间美景个人信仰：知识与科技改变世界
科研方向 基于杯芳烃的超分子体系的分子设计、合成与性能研究：
1 ）荧光传感器的合成与识别性能研究 2 ）固有手性化合物的构筑及其手性识别与催 化研究 3 ）金属配合物纳米笼的合成与其仿生超分子 化学研究等。 4 ） 功能性树枝状大分子的合成与性能研究
基于杯芳烃的荧光传感器
h1O
O OOO O
O
COO-
O
COO-O
-OOC
= La3+, Y3+
h2
O OOO
N
NN
NNN
N
N
NNNN
金属配合物纳米笼
功能性树枝状大分子
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Core
n n
n = 1, 2 X = -CH2O-, -CH2N-, etc
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4 +
Y = -OH, -NH2, etc
YY Core
Y
Y
结构化学• 任务
• 经典定义 结构化学是研究原子 、分子和晶体的微观结构，研究原子和分子运动规律，研究物质的结构和性能
关系的科学。
• 化学的新定义 化学是主要研究从原子、分子片、分子、超分子，到分子和原子的各种不同尺度和不同复杂程度的
聚集态和组装态的合成和反应，分离和分析，结构和形态，物理性能和生物活性及其规律和应用的自然科学 –徐光宪
• 从实验学科向理论学科的转变 1998 年诺贝尔化学奖获得者 Kohn 和 Pople 认为：“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”
在自然科学中，探明物质的结构是理论研究的基础。用化学手段和方法研究物质结构的科学称为结构化学。当我们从自然界或实验室获得一种新的化学物质时，首要的任务是测定它们的详尽结构。结构化学还为我们分析化学物质的性质并进而进行人工合成打下基础。
Nobel Prizes - in structural chemistry
• 维兰德 (1877 ～ 1957) 德国化学家 1924 年测定了胆酸及多种同类物质的化学结构，于 1927 年获奖。
胆酸存在于动物胆汁中，在人体内帮助油脂的水解和吸收，降低血液中胆固醇含量
• H. 费舍尔 (1881 ～ 1945) 德国化学家 1921 至 1929 年测定了血红素结构，指出血红素参与生物体内氧的输送；
1927 至 1939 年确定了叶绿素的分子结构。于 1930 年获奖
德拜 (1884 ～ 1966) 美国物理化学家 1914 年将 X 射线衍射技术用于测定化合物晶体的分子结构。此法的推广和应用，大大促进了结构化学的发展。于 1936 年获奖
D. 霍奇金 (1910 ～ 1994) 英国女化学家 1933 至 1956 年用 X 射线衍射法测定了胆固醇、维生素 B12、青霉素等生物化学物质的分子结构。于 1964 年获奖
巴顿 (1918 ～ 1998) 英国化学家
40 年代巴顿和哈塞尔提出了“构象分析”概念，用于研究分子特性与分子中原子的复杂空间三维结构之间的关系，对发展立体化学理论作出了贡献，于 1969 年获奖
Nobel Prizes- in structural chemistry
• 赫兹伯格 (1904 ～ 1999) 加拿大物理化学家 1928 至 1971 年运用光谱学阐明了多种分子的电子结构 与
运动，特别是在自由基的研究中取得了卓越成就， 促进了物理化学、量子化学、天体物理学的发展。于 1971 年获奖
• 卡尔 (1918 ～ ) 美国物理化学家 50 年代初豪普特曼与卡尔合作开发了应用 X 射线衍射确
定物质晶体结构的直接计算法，为分子晶体结构测定作出了开创性的贡献，于 1985 年获奖
· 豪普特曼 (1917 ～ ) 美国数学家 利用显微影像重组技术探明的烟草花叶病毒的局部结构
克卢格 (1926 ～ ) 英国生物化学家 1968 年将电子显微镜和 X 射线衍射法两种技术结合起来， 发明了显微影像重组技术，于 1982 年获奖。该技术为 测定生物大分子结构开创了一条新路
Chemical crystallography – single crystal analysis
Stoe IPDSStoe IPDSImage Plate Diffraction Image Plate Diffraction SystemSystem
single crystalsize < 0.5 mm
KappaCCD X-ray Crystallography Facility
Chemical crystallography – single crystal analysis
Diffraction image from a single crystalDiffraction image from a single crystalStoe IPDS Image Plate Diffraction SystemStoe IPDS Image Plate Diffraction System
Chemical crystallography – powder analysis
STADI-P Stoe Powder diffractometer
powder samplein glass capillary
powder
Chemical crystallography – powder analysis
Diffraction image from a powderDiffraction image from a powder
/Convert 2.10 for MS Windows 3.1x Scan no. = 1 Lambda1,lambda2 = 1.540 Observed Profile
2-Theta, deg
Coun
ts
X10E 1 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
X10E
5
.0
1.0
2.
0
3.0
2-Theta, deg x 10
Cou
nts
x
105
powder
Assembly of Coordination Nanotube
N
N
NN
NN
NN
N
N
N
N
NN
NN
NN
NN
HgCl2 =
DMF or DMSO
16.8Å
[Hg4Cl8(bbimms)4](DMSO)2 --- Nanotube
