超分子化学的分类、性质以及研究前景
一、超分子的概述
超分子化学由于与生命科学密切相关已成为一门新兴的化学学科，它是基于冠醚与穴状配体等太环配体的发展以及分子自组装的研究和有机半导体、导体的研究进展而迅速发展起来的。Lehn 给超分子化学起了这样一个定义：“超分子化学是超出单个分子以外的化学，它是有关超分子体系结构与功能的学科。超分子体系是由两个或两个以上的分子通过分子间超分子作用联接起来具有一定结构和功能的实体或聚集体”。超分子化学(Chemistry)是在分子和原子的水平上研究物质的性质、组成、结构及变化规律和其应用、制备，以及物质间相互作用关系的科学。分子是保持物质性质的最小单位。分子化学是基于原子间的价键，是共价键化学。然而，分子并不是孤立存在的，而是处于分子问的相互作用中，如范德华(vander Waals) 力(包括离子一偶极、偶极一偶极和偶极一诱导偶极相互作用) 、静电力、疏水相互作用和氢键等，这些作用力统称为非共价键力。这些非共价键力弱于共价键力，但是分子之间几种弱相互作用力协同作用的强度却不次于化学键，其在生命体系中起着非常重要的作用。超分子化学(Supramolecular Chemistry)就是以非共价键弱相互作用力键合起来的复杂有序且具有特定功能的分子聚合体的化学。可以说超分子化学是共价键分子化学的一次升华、一次质的超越，因此被称为是“超越分子概念的化学”。打个形象的比喻，如果把超分子比作足球队的话，那么球队的每个成员就是一个分子，一个有组织的足球队的表现并不是单个球员表现的简单加和，而是作为一个有序的聚合体，具有远远超过单个成员简单加和的更特殊和更高级的功能。超分子体系所具有的独特有序结构正是以其组分分子间非共价键若弱相互作用为基础的。
一般认为，超分子体系分子间的弱相互作用力主要指范德华力（包括静电力、诱导力、色散力和交换力）、氢键、堆砌作用力几种形式。基于金属-有机配合物设计与合成具有特定结构和性质的新型配位聚合物及超分子化合物是晶体工程学的重要目标。金属-有机材料的结构和性能在很大程度上取决于各组分间通过配位键、氢键和π-π 堆积等弱作用力的相互识别和组装方式。氢键、π-π 堆积等弱作用力不仅可以起加固配位结构的作用，而且在低维配合物(零维分子或一维聚合物) 的高维组装中起导向作用，所形成的超分子高级结构不仅取决于配体中所存储的分子间识别信息(作用位点的类型、数目和分布) ，还取决于配位键将这些作用位点聚集和排布在金属离子周围的方式，代永成、周丽丽等用邻苯二甲甘氨酸为配体，以双咪唑为催化剂，与Cu(NO3) 2·6H 2O 反应，得到了氢键构筑的阶梯式的三维超分子
配合物。该配合物中Cu 为四配位，配合物[Cu(N-phthgly)2(H 2O) 2]·C 2H 5OH 是由Cu 离子，
3 个N-phthgly - 离子，3 个水分子和2 个C 2H 5OH 溶剂分子组成，配合物的结构图如下：
2+
配位水分子中的O(5)原子与N-phthgly-离子的羰基O(3)原子形成O-H „O 氢键N-phthgly - 离子的O(2)原子与Cu 离子形成弱作用沿b 轴形成了具有一维线型无限链状的结构。通过N-phthgly-离子的羰基O(2)原子与配位水分子中的O(5)原子和C 2H 5OH 分子中的O(6)原子形
成O-H „O 的氢键上述一维链沿b 轴形成了一种阶梯式的三维结构。如下图所示：
2+
配合物通过氢键作用形成的三维结构如下：
王妮、张鹏等利用H 4 dsa 配体，并辅以吡啶酮，与过渡金属盐反应，借助配位键与氢键的协
同作用成功构筑了一种新型超分子配合物[ Cu(Hdpmd) ]· H4 dsa( 1)
，配合物的结构如下：2
并且认为配合物中可能含有如下三种氢键环：
配合物中存在三种环形氢键，其在配合物维度拓展和稳定性方面起到了重要作用，对这类氢键型配合物的深入研究为超分子化合物的设计合成和丰富氢键的研究内容提供了重要依据。
氢键是一种弱相互作用，通过分子间氢键的相互作用, 可使低维单元之间相互连结, 得到一维、二维或三维的超分子建筑。此外，氢键在某些配合物间电子转移反应立体选择性中起到识别作用，使得氢键组装的超分子化合物在催化、磁性、半导体、超导体材料、非线性光学材料等领域具有广泛的应用前景。
由此可见，分子间弱相互作用力的研究对超分子化学的发展具有重要意义。
二、分子化台物的分类
2.1介孔材料的出现
事实上，有序介孔材料的合成早在 1971 年就已经开始，只是 1992 年 Mobil 公司的报道才引起人们的注意，并被认为是有序介孔材料合成的开始，科学家们利用表面活性剂作分子模板合成了 M41S 系列的介孔材料，包括 MCM-41 （六方相）、 MCM-48 （立方相）和 MCM-50 （层状机构）。这个成功可以和 Mobil 的科学家们在 20 世纪 70 年代的另一成果， ZSM-5 的成功合成相提并论。这两个例子都是通过控制孔道尺寸和形状来得到有特殊分子筛性质的多孔材料，沸石的微孔将反应物的尺寸限制在约 1nm 以下，即使通过孔道修饰与改性，也受到孔径尺寸的限制，介孔材料的出现为这些问题的解决提供了可能。
介孔材料具有规则的介孔孔道（ 2—50nm ），较大的比表面积和孔道体积，这是介孔材料的特点与结构优势，另一方面介孔孔道又无定型孔壁构成，因此与微孔分子筛相比，介孔材料有较低的热稳定性和水热稳定性，近年来 SBA-15 、 MAS-7 和 MAS-9 的出现在一定程度上改善了这方面的弱点。但是介孔材料有其特殊的优点，这就是他的骨架原子的限制比沸石的小的多，理论上讲，任何氧化物或氧化物的复合物，无机化合物甚至金属都可以成为介孔材料化合物，事实上，也已经有多种非硅介孔材料被合成出来，如 TiO 2 、 ZrO 2 、 Al 2O 3 、 Ga 2O 3 等。有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用，但它所具有的孔道大小均匀、排列有序、孔径可在2－50nm 范围内连续调节等特性，使其在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力。
2. 2杂多酸类超分子化台物
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，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．杜丹等合成了Dawson 型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜及毗啶一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O ．35～0．50mol ／L 范围内呈良好的线性关系靳素荣等合成了9一钨磷酸／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．王升富等合成了磷钼杂多酸一L 一半胱氨酸自组装超分子膜电板，发现该膜电极对酸性溶液中的N02一有明显的电催化还原作用．毕丽华等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以Dawson 型砷钼酸、金刚烷胺为原料合成了超分子化合物(Cl0H l8N) 6A S2M 018 062·6CH 3cN ·8H 2O ，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．
2．3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．苏循成等合成了8一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．李晖等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．
2．4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人开展。
2．5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Tb 和Eu 3+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Tb 3+能量传递，使Tb 3+发光强度大幅度提高的“天线效应”．
2．6液晶类超分子化合物
侧链渡晶聚合物具有小分子液晶和离分子材料的双重特性，晏华在《超分子液晶》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、N —N ～之间形成一个离域的“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引用4，4’一二羧酸一1，6一=酚氧基正己烷与等摩尔的4，40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．
2．7酞菁娄超分子化合物
田宏健等合成了带负电荷取代基的中位一四一(4，一磺酸基苯基) 卟啉及锌络合物和带正电荷取代基的2，9，16，23一四一[(4。N ，N ，N 一三甲基) 一苯氧基]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600～650 nm和酞菁负离子自由基在550～600 nm的瞬态吸收光谱．结果表明在超分子体系中存在分子问的光诱导电子转移过程。
三、超分子化合物的几种基本合成方法
3．1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，尤其是分子尺寸在1～100 nm 的化合物，它们用常见的化学合成法一般很难得到．最近，田运齐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400 nm的管，成为超分子化学合成上的一个亮点．刘雅娟等利用一对互补的分子组分5～(4一十二烷氧基苯乙烯基-2，4，6一(1H，3H) 一嘧啶三酮和4一胺基-2，6一二一十二烷基胺基一1，3，5一三嚎的白组装过程构筑了一种直径约为5 pm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、Ⅱ一Ⅱ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．Reinh 。udt 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200 nm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) ．
3．2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，合成了有分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 一41以环糊精(a—CD) ，β一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，刘育在以环糊精为受体的分子识别和组装方面做了探入的研究Lsnin 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，另一端为萘一2一磺酸盐．Stoddart 等用聚乙烯醇与a —CD 作用，端基为2，4一二硝基苯时，得到了含有20～23个a —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(BPP34 C1 0) 作为模板得到了索烃，收率高达70％．
3．3其他方法
最近，赵朴素等运用密度泛涵B3IJP 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，显示形成三聚体的反应可自发进行，实验台成出
相关异三聚体，赵士龙等在水热条件下，合成了新型超分子化合物(bipyH2) 2(H2P 2M 05O 23) ．H 20，研究表明，杂多阴离子与质子化的4，4- blpy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．栾国有等利用中温水热方法合成了化合物(H3NCH 2CH 2NH 3) 2[(HP04) 2M O5015]，并确定其构型为5个M 006八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HP04四面体通过共用3个。原子与Mo —O 簇键合，并且[H2P 2M 05O 23]4一与H 3NCH 2CH 2NH 3，通过强的氢键作用，形成一种新型的有机一无机超分子杂化材料．
四、超分子的应用
4．1在光化学上的应用
Lehn 等设计了专门用于光释放碱会属离子的穴醚，他们利用2硝基节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F 降。张海容等发现在微量环已烷存在下，B-CD 可诱导BNS 发射强的RTP 。尹伟等用Eu 2+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了转移，形成了一个很好的光开关模型。
4．2在压电化学传感器中的应用
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l 司作用，对目标分子进行分子识别。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。
4．3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)及顶组织(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。
4．4超分子化合物作为分子器件方面的研究
分子器件足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。刘祁涛用对苯二甲酸terph 为配体，合成了
[Cu2(bpy)2(terph)] C12·4H 20晶体，其中bpy 为2，2’联吡啶。应用苯三甲酸(TMA)为配体可以合成[Cu3(TMA)(H20) 3]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-羟摹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。
4．5超分子化合物在色谱和光谱上的应用
顾甚宗等利用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Ⅸ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。膜对摹底的敏化主要是由于PVK 的光导电性引起的。杨扬等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问产物寓电子对苯二酚聚醚链(HQ)系列产品。
4．6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。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霞要课题。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。
4．7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∏-∏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。
五、几种新型超分子化合物的合成
5．1苯二丙烯酸超分子配合物的合成
利用分子自组装原理设计和调控合成具有高维有序多孔结构的超分子配合物或配位聚合物，是配位化学研究的前沿课题之一。合成的关键是要合理选择结构单元，并合理利用分子间的相互作用来进行组装。庄文娟等合成了两个新的过渡金属配合物[M(4，4’一bpy)(H20)]2+[PAA]2一[M=Co(1)，Ni(2)；H ：PAA 二苯二丙烯酸]，并测定了它们的结
构，这是一种新型的由羧酸离子连接一维链形成的具有三维超分子的网络结构口，期望能在生命科学和材料科学中得到应用。
5．2 2，4一二氯苄基双硝基咪唑铜的合成
咪唑化合物生成的金属络合物在分子催化、太阳能转换、比色分析、除草剂、分子识别、自组装、抗肿瘤与抗菌药物及核酸探针等领域具有广泛的潜在应用。开发新型金属有机配体，研究其配合物在化学、医药领域的应用是化学家特别感兴趣的课题。周成合等以2，4．二氯苄氯为原料，经过多步反应得到双硝基咪唑化合物，之后在Cu(CH3COO) 2的甲醇溶液中回流3．5 h，制得了超分子化合物2，4一二氯苄基双硝基咪唑铜配合物，期望能在化学及医药学等应用方面更有意义。
5．3超分子配位聚合物【Sm 2(Pzdc)3(H2O)]。·2x H 20的合成
近年来，利用晶体工程方法设计、裁剪和组装具有一维、二维和三维有序超分子结构的配位聚合物引起了人们极大的兴趣，并成为材料科学和化学学科中最活跃的研究领域之
一。在超分子结构的设计方面，利用稀土元素借助配体配位作用引导的自组装成为一个热点。其中多羧酸类化合物与过渡金属元素的配位聚合物研究更是异常活跃，并取得了很大的进展。这些刚性或柔性的含羧基配体与金属离子可构筑各种结构新颖、并且有特殊性能和用途的超分子聚合物。车兔林等用Sm(N03) ·5H 2OH 和2，3一吡嗪二羧酸在碱性条件下合成了
[Sm：(Pzdc)，(H20)]x·2x H 20，期望能在材料科学和化学学科中得到应用。
5．4含酰胺基三脚架配体一金属配合物的合成
配位聚合物由于其结构多样、性质独特，并在催化、磁性材料、发光材料、非线性光学材料、多孔吸附材料以及导电材料等诸多方面都有很好的应用前景，已经引起了科学工作者的关注。孙为银等用以芳香环为中心的含眯唑基三角架配体与金属盐反应，得到了具有新颖结构和有趣性能的配位化合物和配位聚合物，并与各种金属盐进行组装反应，得到了结构多样的超分子化合物，研究了其结构和分子识别等性能，期望能在材料科学方面得到应用。
5．5新型三氮唑类Zn 配合物的合成
Zn 是生命科学中极为重要的生命元素，是生物体内必须的生命元素之一。因此，模拟合成生命体中过渡金属与三氮唑类化合物形成的配合物，并对其结构和性能进行研究，对揭示生物酶的结构、认识生命现象具有重要意义。除此之外，Zn(Ⅱ) 配合物在发光性能方面也有独特的表现。曹靖等以三氮唑为原料，合成了三氮唑类配体，后与ZnCl 2进行配位，从而得到新型三氮唑类Zn 配合物，期望能在揭示生命科学和材料科学上得到应用。
5．6有机一纳米金壳球体复合
阴离子受体体系的合成环境及人体内的阴离子对人类的发展及健康起着重要的作用，故阴离子特别是有害阴离子的识别及分离越来越受到人们的关注。近年来，大量优秀的具有特定响应性能的高灵敏阴离子传感器被合成，但是这些高灵敏的阴离子传感器受各种条件限制，不能在阴离子检测的同时进行分离。刘彦运等由半胱胺及异硫氰酸酯为原料，合成了一种含硫脲基的阴离子受体，并通过Au —S 的生成，使得该有机受体自组装到纳米金壳球体表面，形成了新复合体系的阴离子受体，不仅可能很好的识别特定的阴离子，而且可能沉淀或从溶液中分离出阴离子期望能在生命科学和材料科学中得到应用。
5．7含有多硫富瓦烯基元配合物超分子的研究
对于具有特殊光、电、磁或多功能金属配合物的超分子材料的研究，目前已经广泛深入到能源、材料、信息和生命科学等各个领域。光电转换功能的研究主要包括诱导电子转移和能量传递基本过程的研究，这是太阳能利用、传感器、分子电子器件和光电转换信息等材料研制的重要基础。四硫富瓦烯(邢) 具有高度共轭的电子离域结构 电子能力，可以作为多样化的建筑块和电化学活性组分。左景林在强电子给体’丌F 单元两端同时进行修饰，如引人冠醚环官能团和发光基团蒽环，发现其中一些化合物可作为探针u+和O ：的双功能荧光传感器。基于二亚胺配体和冠醚环化二硫烯的Pt(II)配合物，成功制备了新的对某些金属阳离子有彤电化学双重响应的传感器。通过引入顺磁性金属离子，探讨了分子磁性导体／半导体的合成和性质。这些结果对于分子光电功能及信息处理材料的研究具有重要的理论指导意义。
5．8新颖混配体铀酰配体聚合物的合成
配位聚合物是由过渡金属和有机配体自组装而成的，不同于Si-0类的无机聚合物，也不同于一般的配位化合物和复合高分子等材料，但由于它结合了这些材料的优点，表现出独特的性质，如结构多样化的超分子结构、不同异常的电子效应、可适用众多的过渡金属原子等。过渡金属原子在非线性光学材料、磁性材料、超导材料、催化及生物活性诸多方面都有极好的应用前景。蔡义各等将具有特定功能的有机配体和金属离子或金属簇按照预先设想的方式排列起来，设计出具有预期结构和功能的新化合物，如在热水条件下，硝酸铀酰、l ，2，4，5．苯四甲酸菲哕啉反应，生成了一个新颖的铀酰配体聚合物(UO)2(C1o H 20。)(C12H 8N 2) 期望能在材料科中有重要用途。
六、 超分子材料的前景
在超分子材料中，介孔材料发展比较迅速，介孔材料的优良而广泛的应用性能使其得以迅速发展的巨大推动力。从介孔材料的应用角度出发, 如何有效地改善其结构和性能, 功能化、大孔径、多微孔道结构的介孔材料的合成是重要发展方向, 将纳米技术等新技术应用到
介孔材料领域中, 开发研究介孔材料的新功能和新应用。
由于介孔材料在分离提纯、生物材料、化学工业、催化、信息通讯、环境、能源、新型组装材料等领域具有多种潜在的用途, 尤其是介孔和大孔材料在生物科学如蛋白质固定分离、生物芯片、生物传感器、药物的包埋和控释等方面具有广阔的应用前景。可望得到更多的更优异的实用品种, 以满足更高更广泛的需要。完全有理由相信, 随着研究工作的进一步深入, 根据实际需要, 人们将能设计并合成出更多性能优异的介孔材料。介孔材料将在材料科学的发展中发挥重要的作用。
七、结束语
超分子化学为我们展开了一个丰富多彩的超分世界，并对传统化学提出了新的挑战。超分子化学是化学的一个崭新的分支学科，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学等紧密相关，对超分子体系的深入研究，实际上已超出了化学范畴，形成了超分子科学。由于超分子化学涉及面较广和文章篇幅所限，仅对其作了肤浅介绍，旨在抛砖引玉。相信不久的将来，随着研究的拓宽与深人，超分子化学将日臻丰富与完善。
参考文献：
[1] 陈红康. 三维编织复合材料力学性能分析方法评述[ J ]. 山东建筑工程学院学报, 2005, 20 (3) : 76 - 79.
[2] 霍玉双, 陈文玮, 罗辉. 低碳镍材料焊接性能的研究[ J ]. 山东建筑大学学报, 2008, 23
(1) : 58 - 60.
[3] Yang P D, Zhao D Y, David I, et al. Generalized syntheses oflarge2poremesoporousmetal oxideswith semicrystalline frameworks[ J ]. Nature, 1998, 396 (12) : 152 - 155.
[4] Tian Z R.Tong W.Wang J Y Manganese oxide mesoporous structures: mixed-valent semiconducting catalysts 1997(5314).
[5] 陈永. 多孔材料制备与表征[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2010. 119-120.
[6] 陈仙子，周真一，金容，张黎明. 介孔材料的制备及应用[J]. 山东陶瓷. 2010，33(4)：20-23.
[7] 宋华，冯化林，孙兴龙. 介孔材料合成研究进展[J]. 工业催化.2010,18(9):1-6.
[8] 戴 清, 沈迅伟, 何农跃, 王兴利. 纯二氧化钛介孔分子筛的合成与表征[J ]. 无机化学学报, 1998, 14 (4) : 460-466.
[9] 周春晖, 张 波, 李庆伟. 反应介质对介孔分子筛合成的影响研究[J ]. 浙江工业大学学报, 2001, 29 (2) : 110-114.
[10] I V Kozhevnikov ,A Sinnema ,R J J Jansen ,et al . New acid eatalyst comprising heteropoly acid on a mesoporous molecular sieves MCM -41. Catal Lett ,1995 ,30 (1 - 4) :241 - 252.
[11] J M Wallace , J K Rice , J J Pietron , et al . Silica Nanoarchitectures Incorporating Self -
Organized Protein Superstructures with Gas -Phase Bioactivity[J ] . Nano Lett ,2003 ,3 (10) :1463 - 1467.
[12] S E Letant , T W van Buuren , L J Terminello. Nanochannel Arrays on Silicon Platforms by Electrochemistry [J ] . Nano lett ,2004 ,4 (9) :1705 - 1707.
[13] B J Scott , G. Wimsberger , G. D Stecky. Mesoporous andMesostructured Materials for Optical Applications[J ] . Chem mater ,2001 ,13 (10) :3140 - 3150. .
[14] W H Zhang , J L Shi , H R Chen , et al , Synthesis and Characteriza2tion of Nanosized ZnS Confined in Ordered Mesoporous Silica [J ] .Chem Mater ,2001 ,13 (2) :648 - 654.
超分子化学的分类、性质以及研究前景
一、超分子的概述
超分子化学由于与生命科学密切相关已成为一门新兴的化学学科，它是基于冠醚与穴状配体等太环配体的发展以及分子自组装的研究和有机半导体、导体的研究进展而迅速发展起来的。Lehn 给超分子化学起了这样一个定义：“超分子化学是超出单个分子以外的化学，它是有关超分子体系结构与功能的学科。超分子体系是由两个或两个以上的分子通过分子间超分子作用联接起来具有一定结构和功能的实体或聚集体”。超分子化学(Chemistry)是在分子和原子的水平上研究物质的性质、组成、结构及变化规律和其应用、制备，以及物质间相互作用关系的科学。分子是保持物质性质的最小单位。分子化学是基于原子间的价键，是共价键化学。然而，分子并不是孤立存在的，而是处于分子问的相互作用中，如范德华(vander Waals) 力(包括离子一偶极、偶极一偶极和偶极一诱导偶极相互作用) 、静电力、疏水相互作用和氢键等，这些作用力统称为非共价键力。这些非共价键力弱于共价键力，但是分子之间几种弱相互作用力协同作用的强度却不次于化学键，其在生命体系中起着非常重要的作用。超分子化学(Supramolecular Chemistry)就是以非共价键弱相互作用力键合起来的复杂有序且具有特定功能的分子聚合体的化学。可以说超分子化学是共价键分子化学的一次升华、一次质的超越，因此被称为是“超越分子概念的化学”。打个形象的比喻，如果把超分子比作足球队的话，那么球队的每个成员就是一个分子，一个有组织的足球队的表现并不是单个球员表现的简单加和，而是作为一个有序的聚合体，具有远远超过单个成员简单加和的更特殊和更高级的功能。超分子体系所具有的独特有序结构正是以其组分分子间非共价键若弱相互作用为基础的。
一般认为，超分子体系分子间的弱相互作用力主要指范德华力（包括静电力、诱导力、色散力和交换力）、氢键、堆砌作用力几种形式。基于金属-有机配合物设计与合成具有特定结构和性质的新型配位聚合物及超分子化合物是晶体工程学的重要目标。金属-有机材料的结构和性能在很大程度上取决于各组分间通过配位键、氢键和π-π 堆积等弱作用力的相互识别和组装方式。氢键、π-π 堆积等弱作用力不仅可以起加固配位结构的作用，而且在低维配合物(零维分子或一维聚合物) 的高维组装中起导向作用，所形成的超分子高级结构不仅取决于配体中所存储的分子间识别信息(作用位点的类型、数目和分布) ，还取决于配位键将这些作用位点聚集和排布在金属离子周围的方式，代永成、周丽丽等用邻苯二甲甘氨酸为配体，以双咪唑为催化剂，与Cu(NO3) 2·6H 2O 反应，得到了氢键构筑的阶梯式的三维超分子
配合物。该配合物中Cu 为四配位，配合物[Cu(N-phthgly)2(H 2O) 2]·C 2H 5OH 是由Cu 离子，
3 个N-phthgly - 离子，3 个水分子和2 个C 2H 5OH 溶剂分子组成，配合物的结构图如下：
2+
配位水分子中的O(5)原子与N-phthgly-离子的羰基O(3)原子形成O-H „O 氢键N-phthgly - 离子的O(2)原子与Cu 离子形成弱作用沿b 轴形成了具有一维线型无限链状的结构。通过N-phthgly-离子的羰基O(2)原子与配位水分子中的O(5)原子和C 2H 5OH 分子中的O(6)原子形
成O-H „O 的氢键上述一维链沿b 轴形成了一种阶梯式的三维结构。如下图所示：
2+
配合物通过氢键作用形成的三维结构如下：
王妮、张鹏等利用H 4 dsa 配体，并辅以吡啶酮，与过渡金属盐反应，借助配位键与氢键的协
同作用成功构筑了一种新型超分子配合物[ Cu(Hdpmd) ]· H4 dsa( 1)
，配合物的结构如下：2
并且认为配合物中可能含有如下三种氢键环：
配合物中存在三种环形氢键，其在配合物维度拓展和稳定性方面起到了重要作用，对这类氢键型配合物的深入研究为超分子化合物的设计合成和丰富氢键的研究内容提供了重要依据。
氢键是一种弱相互作用，通过分子间氢键的相互作用, 可使低维单元之间相互连结, 得到一维、二维或三维的超分子建筑。此外，氢键在某些配合物间电子转移反应立体选择性中起到识别作用，使得氢键组装的超分子化合物在催化、磁性、半导体、超导体材料、非线性光学材料等领域具有广泛的应用前景。
由此可见，分子间弱相互作用力的研究对超分子化学的发展具有重要意义。
二、分子化台物的分类
2.1介孔材料的出现
事实上，有序介孔材料的合成早在 1971 年就已经开始，只是 1992 年 Mobil 公司的报道才引起人们的注意，并被认为是有序介孔材料合成的开始，科学家们利用表面活性剂作分子模板合成了 M41S 系列的介孔材料，包括 MCM-41 （六方相）、 MCM-48 （立方相）和 MCM-50 （层状机构）。这个成功可以和 Mobil 的科学家们在 20 世纪 70 年代的另一成果， ZSM-5 的成功合成相提并论。这两个例子都是通过控制孔道尺寸和形状来得到有特殊分子筛性质的多孔材料，沸石的微孔将反应物的尺寸限制在约 1nm 以下，即使通过孔道修饰与改性，也受到孔径尺寸的限制，介孔材料的出现为这些问题的解决提供了可能。
介孔材料具有规则的介孔孔道（ 2—50nm ），较大的比表面积和孔道体积，这是介孔材料的特点与结构优势，另一方面介孔孔道又无定型孔壁构成，因此与微孔分子筛相比，介孔材料有较低的热稳定性和水热稳定性，近年来 SBA-15 、 MAS-7 和 MAS-9 的出现在一定程度上改善了这方面的弱点。但是介孔材料有其特殊的优点，这就是他的骨架原子的限制比沸石的小的多，理论上讲，任何氧化物或氧化物的复合物，无机化合物甚至金属都可以成为介孔材料化合物，事实上，也已经有多种非硅介孔材料被合成出来，如 TiO 2 、 ZrO 2 、 Al 2O 3 、 Ga 2O 3 等。有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用，但它所具有的孔道大小均匀、排列有序、孔径可在2－50nm 范围内连续调节等特性，使其在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力。
2. 2杂多酸类超分子化台物
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，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．杜丹等合成了Dawson 型磷钼杂多酸对苯二酚超分子膜及毗啶一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O ．35～0．50mol ／L 范围内呈良好的线性关系靳素荣等合成了9一钨磷酸／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．王升富等合成了磷钼杂多酸一L 一半胱氨酸自组装超分子膜电板，发现该膜电极对酸性溶液中的N02一有明显的电催化还原作用．毕丽华等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以Dawson 型砷钼酸、金刚烷胺为原料合成了超分子化合物(Cl0H l8N) 6A S2M 018 062·6CH 3cN ·8H 2O ，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．
2．3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．苏循成等合成了8一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．李晖等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．
2．4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人开展。
2．5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Tb 和Eu 3+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Tb 3+能量传递，使Tb 3+发光强度大幅度提高的“天线效应”．
2．6液晶类超分子化合物
侧链渡晶聚合物具有小分子液晶和离分子材料的双重特性，晏华在《超分子液晶》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、N —N ～之间形成一个离域的“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引用4，4’一二羧酸一1，6一=酚氧基正己烷与等摩尔的4，40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．
2．7酞菁娄超分子化合物
田宏健等合成了带负电荷取代基的中位一四一(4，一磺酸基苯基) 卟啉及锌络合物和带正电荷取代基的2，9，16，23一四一[(4。N ，N ，N 一三甲基) 一苯氧基]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600～650 nm和酞菁负离子自由基在550～600 nm的瞬态吸收光谱．结果表明在超分子体系中存在分子问的光诱导电子转移过程。
三、超分子化合物的几种基本合成方法
3．1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，尤其是分子尺寸在1～100 nm 的化合物，它们用常见的化学合成法一般很难得到．最近，田运齐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400 nm的管，成为超分子化学合成上的一个亮点．刘雅娟等利用一对互补的分子组分5～(4一十二烷氧基苯乙烯基-2，4，6一(1H，3H) 一嘧啶三酮和4一胺基-2，6一二一十二烷基胺基一1，3，5一三嚎的白组装过程构筑了一种直径约为5 pm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、Ⅱ一Ⅱ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．Reinh 。udt 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200 nm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) ．
3．2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，合成了有分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 一41以环糊精(a—CD) ，β一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，刘育在以环糊精为受体的分子识别和组装方面做了探入的研究Lsnin 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，另一端为萘一2一磺酸盐．Stoddart 等用聚乙烯醇与a —CD 作用，端基为2，4一二硝基苯时，得到了含有20～23个a —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(BPP34 C1 0) 作为模板得到了索烃，收率高达70％．
3．3其他方法
最近，赵朴素等运用密度泛涵B3IJP 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，显示形成三聚体的反应可自发进行，实验台成出
相关异三聚体，赵士龙等在水热条件下，合成了新型超分子化合物(bipyH2) 2(H2P 2M 05O 23) ．H 20，研究表明，杂多阴离子与质子化的4，4- blpy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．栾国有等利用中温水热方法合成了化合物(H3NCH 2CH 2NH 3) 2[(HP04) 2M O5015]，并确定其构型为5个M 006八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HP04四面体通过共用3个。原子与Mo —O 簇键合，并且[H2P 2M 05O 23]4一与H 3NCH 2CH 2NH 3，通过强的氢键作用，形成一种新型的有机一无机超分子杂化材料．
四、超分子的应用
4．1在光化学上的应用
Lehn 等设计了专门用于光释放碱会属离子的穴醚，他们利用2硝基节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F 降。张海容等发现在微量环已烷存在下，B-CD 可诱导BNS 发射强的RTP 。尹伟等用Eu 2+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了转移，形成了一个很好的光开关模型。
4．2在压电化学传感器中的应用
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l 司作用，对目标分子进行分子识别。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。
4．3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)及顶组织(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。
4．4超分子化合物作为分子器件方面的研究
分子器件足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。刘祁涛用对苯二甲酸terph 为配体，合成了
[Cu2(bpy)2(terph)] C12·4H 20晶体，其中bpy 为2，2’联吡啶。应用苯三甲酸(TMA)为配体可以合成[Cu3(TMA)(H20) 3]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-羟摹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。
4．5超分子化合物在色谱和光谱上的应用
顾甚宗等利用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Ⅸ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。膜对摹底的敏化主要是由于PVK 的光导电性引起的。杨扬等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问产物寓电子对苯二酚聚醚链(HQ)系列产品。
4．6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。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霞要课题。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。
4．7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∏-∏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。
五、几种新型超分子化合物的合成
5．1苯二丙烯酸超分子配合物的合成
利用分子自组装原理设计和调控合成具有高维有序多孔结构的超分子配合物或配位聚合物，是配位化学研究的前沿课题之一。合成的关键是要合理选择结构单元，并合理利用分子间的相互作用来进行组装。庄文娟等合成了两个新的过渡金属配合物[M(4，4’一bpy)(H20)]2+[PAA]2一[M=Co(1)，Ni(2)；H ：PAA 二苯二丙烯酸]，并测定了它们的结
构，这是一种新型的由羧酸离子连接一维链形成的具有三维超分子的网络结构口，期望能在生命科学和材料科学中得到应用。
5．2 2，4一二氯苄基双硝基咪唑铜的合成
咪唑化合物生成的金属络合物在分子催化、太阳能转换、比色分析、除草剂、分子识别、自组装、抗肿瘤与抗菌药物及核酸探针等领域具有广泛的潜在应用。开发新型金属有机配体，研究其配合物在化学、医药领域的应用是化学家特别感兴趣的课题。周成合等以2，4．二氯苄氯为原料，经过多步反应得到双硝基咪唑化合物，之后在Cu(CH3COO) 2的甲醇溶液中回流3．5 h，制得了超分子化合物2，4一二氯苄基双硝基咪唑铜配合物，期望能在化学及医药学等应用方面更有意义。
5．3超分子配位聚合物【Sm 2(Pzdc)3(H2O)]。·2x H 20的合成
近年来，利用晶体工程方法设计、裁剪和组装具有一维、二维和三维有序超分子结构的配位聚合物引起了人们极大的兴趣，并成为材料科学和化学学科中最活跃的研究领域之
一。在超分子结构的设计方面，利用稀土元素借助配体配位作用引导的自组装成为一个热点。其中多羧酸类化合物与过渡金属元素的配位聚合物研究更是异常活跃，并取得了很大的进展。这些刚性或柔性的含羧基配体与金属离子可构筑各种结构新颖、并且有特殊性能和用途的超分子聚合物。车兔林等用Sm(N03) ·5H 2OH 和2，3一吡嗪二羧酸在碱性条件下合成了
[Sm：(Pzdc)，(H20)]x·2x H 20，期望能在材料科学和化学学科中得到应用。
5．4含酰胺基三脚架配体一金属配合物的合成
配位聚合物由于其结构多样、性质独特，并在催化、磁性材料、发光材料、非线性光学材料、多孔吸附材料以及导电材料等诸多方面都有很好的应用前景，已经引起了科学工作者的关注。孙为银等用以芳香环为中心的含眯唑基三角架配体与金属盐反应，得到了具有新颖结构和有趣性能的配位化合物和配位聚合物，并与各种金属盐进行组装反应，得到了结构多样的超分子化合物，研究了其结构和分子识别等性能，期望能在材料科学方面得到应用。
5．5新型三氮唑类Zn 配合物的合成
Zn 是生命科学中极为重要的生命元素，是生物体内必须的生命元素之一。因此，模拟合成生命体中过渡金属与三氮唑类化合物形成的配合物，并对其结构和性能进行研究，对揭示生物酶的结构、认识生命现象具有重要意义。除此之外，Zn(Ⅱ) 配合物在发光性能方面也有独特的表现。曹靖等以三氮唑为原料，合成了三氮唑类配体，后与ZnCl 2进行配位，从而得到新型三氮唑类Zn 配合物，期望能在揭示生命科学和材料科学上得到应用。
5．6有机一纳米金壳球体复合
阴离子受体体系的合成环境及人体内的阴离子对人类的发展及健康起着重要的作用，故阴离子特别是有害阴离子的识别及分离越来越受到人们的关注。近年来，大量优秀的具有特定响应性能的高灵敏阴离子传感器被合成，但是这些高灵敏的阴离子传感器受各种条件限制，不能在阴离子检测的同时进行分离。刘彦运等由半胱胺及异硫氰酸酯为原料，合成了一种含硫脲基的阴离子受体，并通过Au —S 的生成，使得该有机受体自组装到纳米金壳球体表面，形成了新复合体系的阴离子受体，不仅可能很好的识别特定的阴离子，而且可能沉淀或从溶液中分离出阴离子期望能在生命科学和材料科学中得到应用。
5．7含有多硫富瓦烯基元配合物超分子的研究
对于具有特殊光、电、磁或多功能金属配合物的超分子材料的研究，目前已经广泛深入到能源、材料、信息和生命科学等各个领域。光电转换功能的研究主要包括诱导电子转移和能量传递基本过程的研究，这是太阳能利用、传感器、分子电子器件和光电转换信息等材料研制的重要基础。四硫富瓦烯(邢) 具有高度共轭的电子离域结构 电子能力，可以作为多样化的建筑块和电化学活性组分。左景林在强电子给体’丌F 单元两端同时进行修饰，如引人冠醚环官能团和发光基团蒽环，发现其中一些化合物可作为探针u+和O ：的双功能荧光传感器。基于二亚胺配体和冠醚环化二硫烯的Pt(II)配合物，成功制备了新的对某些金属阳离子有彤电化学双重响应的传感器。通过引入顺磁性金属离子，探讨了分子磁性导体／半导体的合成和性质。这些结果对于分子光电功能及信息处理材料的研究具有重要的理论指导意义。
5．8新颖混配体铀酰配体聚合物的合成
配位聚合物是由过渡金属和有机配体自组装而成的，不同于Si-0类的无机聚合物，也不同于一般的配位化合物和复合高分子等材料，但由于它结合了这些材料的优点，表现出独特的性质，如结构多样化的超分子结构、不同异常的电子效应、可适用众多的过渡金属原子等。过渡金属原子在非线性光学材料、磁性材料、超导材料、催化及生物活性诸多方面都有极好的应用前景。蔡义各等将具有特定功能的有机配体和金属离子或金属簇按照预先设想的方式排列起来，设计出具有预期结构和功能的新化合物，如在热水条件下，硝酸铀酰、l ，2，4，5．苯四甲酸菲哕啉反应，生成了一个新颖的铀酰配体聚合物(UO)2(C1o H 20。)(C12H 8N 2) 期望能在材料科中有重要用途。
六、 超分子材料的前景
在超分子材料中，介孔材料发展比较迅速，介孔材料的优良而广泛的应用性能使其得以迅速发展的巨大推动力。从介孔材料的应用角度出发, 如何有效地改善其结构和性能, 功能化、大孔径、多微孔道结构的介孔材料的合成是重要发展方向, 将纳米技术等新技术应用到
介孔材料领域中, 开发研究介孔材料的新功能和新应用。
由于介孔材料在分离提纯、生物材料、化学工业、催化、信息通讯、环境、能源、新型组装材料等领域具有多种潜在的用途, 尤其是介孔和大孔材料在生物科学如蛋白质固定分离、生物芯片、生物传感器、药物的包埋和控释等方面具有广阔的应用前景。可望得到更多的更优异的实用品种, 以满足更高更广泛的需要。完全有理由相信, 随着研究工作的进一步深入, 根据实际需要, 人们将能设计并合成出更多性能优异的介孔材料。介孔材料将在材料科学的发展中发挥重要的作用。
七、结束语
超分子化学为我们展开了一个丰富多彩的超分世界，并对传统化学提出了新的挑战。超分子化学是化学的一个崭新的分支学科，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学等紧密相关，对超分子体系的深入研究，实际上已超出了化学范畴，形成了超分子科学。由于超分子化学涉及面较广和文章篇幅所限，仅对其作了肤浅介绍，旨在抛砖引玉。相信不久的将来，随着研究的拓宽与深人，超分子化学将日臻丰富与完善。
参考文献：
[1] 陈红康. 三维编织复合材料力学性能分析方法评述[ J ]. 山东建筑工程学院学报, 2005, 20 (3) : 76 - 79.
[2] 霍玉双, 陈文玮, 罗辉. 低碳镍材料焊接性能的研究[ J ]. 山东建筑大学学报, 2008, 23
(1) : 58 - 60.
[3] Yang P D, Zhao D Y, David I, et al. Generalized syntheses oflarge2poremesoporousmetal oxideswith semicrystalline frameworks[ J ]. Nature, 1998, 396 (12) : 152 - 155.
[4] Tian Z R.Tong W.Wang J Y Manganese oxide mesoporous structures: mixed-valent semiconducting catalysts 1997(5314).
[5] 陈永. 多孔材料制备与表征[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2010. 119-120.
[6] 陈仙子，周真一，金容，张黎明. 介孔材料的制备及应用[J]. 山东陶瓷. 2010，33(4)：20-23.
[7] 宋华，冯化林，孙兴龙. 介孔材料合成研究进展[J]. 工业催化.2010,18(9):1-6.
[8] 戴 清, 沈迅伟, 何农跃, 王兴利. 纯二氧化钛介孔分子筛的合成与表征[J ]. 无机化学学报, 1998, 14 (4) : 460-466.
[9] 周春晖, 张 波, 李庆伟. 反应介质对介孔分子筛合成的影响研究[J ]. 浙江工业大学学报, 2001, 29 (2) : 110-114.
[10] I V Kozhevnikov ,A Sinnema ,R J J Jansen ,et al . New acid eatalyst comprising heteropoly acid on a mesoporous molecular sieves MCM -41. Catal Lett ,1995 ,30 (1 - 4) :241 - 252.
[11] J M Wallace , J K Rice , J J Pietron , et al . Silica Nanoarchitectures Incorporating Self -
Organized Protein Superstructures with Gas -Phase Bioactivity[J ] . Nano Lett ,2003 ,3 (10) :1463 - 1467.
[12] S E Letant , T W van Buuren , L J Terminello. Nanochannel Arrays on Silicon Platforms by Electrochemistry [J ] . Nano lett ,2004 ,4 (9) :1705 - 1707.
[13] B J Scott , G. Wimsberger , G. D Stecky. Mesoporous andMesostructured Materials for Optical Applications[J ] . Chem mater ,2001 ,13 (10) :3140 - 3150. .
[14] W H Zhang , J L Shi , H R Chen , et al , Synthesis and Characteriza2tion of Nanosized ZnS Confined in Ordered Mesoporous Silica [J ] .Chem Mater ,2001 ,13 (2) :648 - 654.