第十章 无机化学研究前沿
1.掌握超分子化学的定义、超分子化合物的成键特点和一些物理化学性质。了解超分子化学的发展史及与其他学科发展的关系。
2.了解何谓C60、富勒烯，其结构与成键有何特点。了解C60、富勒烯的发现与发展历史，有何应用前景。
3.掌握分子聚集体的定义、量子尺寸效应和表面效应。了解其表征方法和手段。
4.掌握金属原子簇合物的定义、结构与成键特点。了解一些常见金属原子簇合物和ⅡB-VIA型半导体纳米簇合物。
本章详细学习内容
10．1 超分子化学
何谓超分子化学？用1987年诺贝尔化学奖得主，超分子化学概念的提出者，法国的J. M. Lehn 教授的注释是：超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结而成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学，简而言之，超分子化学是研究多个分子通过非共价键作用而形成的功能体系的科学。
超分子领域，起源于20世纪60年代中期，用天然抗菌素和人工合成的大环聚酶类化合物对碱金属离子的分子识别。当然，也可上溯到维尔纳的配位化学理论和费舍尔的钥匙-锁的匹配理论时代，甚至是20世纪
30年代的有关超级分子理论。但20世纪60年代可以看作是超分子化学发展的里程碑。从那时起，超分子化学引起人们关注，到20世纪70年代基本上建立了超分子化学的一些基本概念和规则，超分子化学的理论与应用研究越来越受到各国科学家的重视。近年来，从事该领域的研究小组成倍增长，到目前为止，尽管超分子化学还没有一个完整的、精确的定义和范畴，但它的成长是生机勃勃充满希望的。
超分子化学是一门处于化学学科与物理、生物现象相互交叉的前沿学科。它的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、富勒烯等）的发展密切相关，而且与分子自组装（双分子膜，胶束，DNA
双螺旋等）、分子器件和新颖有机材料的研究息息相关。从某种意义上讲，超分子化学淡化了有机化学、无机化学、生物化学和材料科学相互之间的界限，着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系，将四大基础化学（有机化学、无机化学、分析化学和物理化学）有机地融合成一个整体。
10.1.1 超分子化学与主客体化学
主客体化学又称主宾化学，1967年，C. J. Pedersen 发现冠醚具有与碱金属离子及烷基伯铵阳离子配位的特殊性质，开辟了有机化学研究的新领域。D.
J. Cram 把冠醚称为主体，把与它形成配合物的金属离子或其他阳离子称为客体，由此产生了“主-客体化学”这一名称。从此，修饰天然主体和合成主体的研究引起人们的广泛兴趣。
从本质上看，主-客体化学的基本意义源于酶和底物间的相互作用，这种作用常被理解为锁和钥匙之间的相互匹配关系。通常，一个高级结构的分子配位化合物至少由一个主体部分和一个客体部分组成。因此，主-客体关系实际上是主体和客体分子间的结构互补和分子识别的关系。
|
主-客体化学是超分子化学的雏形，它与超分子化学之间并没有绝对的界限和区别。主－客体化学主要研究主体（通常为较大的有机配体）和客体（通常为较小的分子或离子）的结构、性能及相互作用。如果说主-客体化学中有“主人”和“客人”之分的话，那么超分子化学则更能体现“人人平等”；主客体化学经常是一位主人款待一位客人，而超分子化学则是更富有时代气息的集体大“派对”。