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超分子配合物的设计、合成及表征的开题报告
摘要：
超分子化学作为一门新兴交叉学科，一直以来备受青睐。在此背景下，超分子配合物作为一种重要的超分子化合物类型，备受关注。针对超分子配合物的研究，本文从理论和实验两个方面进行探讨。首先，对超分子化学以及超分子配合物的相关概念和研究现状进行了梳理和总结。其次，在理论层面上，阐述了超分子配合物的设计原则，以及常用的配位键和宏环配体进行了介绍。最后，在实验层面上，详细地介绍了超分子配合物的合成和表征方法，其中包括化合物的合成步骤，红外光谱和核磁共振光谱等的表征技术等。
关键词：超分子化学；超分子配合物；设计；合成；表征。
1.研究背景
超分子化学是以分子间作用力为基础的一门学科，是自由基学、化学动力学、配位化学、有机化学、物理化学、生物化学等多学科交叉形成的新兴学科。超分子化学最早起源于锁骨发现的茂金属基的超分子配合物（1967年），而现代意义上的超分子化学则得益于20世纪80年代末90年代初英国化学家赫尔维的创造性研究及其影响力。
超分子化学主要研究分子间的相互作用，不仅在物理、化学领域有广泛应用，在生命科学和新材料领域的应用也日益增多。其研究范畴包括分子识别、分子识别特异性配体、超分子组装、模拟生物体系等。而超分子配合物是其中重要的研究内容之一，其具有良好的稳定性、环境适应性和反应特异性等特点，在药物设计、生物传感、分子晶体工程等方面有着广泛应用。
2.研究意义
超分子配合物是分子间相互作用的产物，其独特性质为今后药物设计及性质表征提供了新的思路。此外，在新材料和生物医药领域，超分子配合物的原子结构可以被设计出用于药物传递和细胞成像的分子。鉴于此，超分子化学和超分子配合物的研究具有重要的理论和应用价值。
3.设计原则
超分子配合物的设计目的是合成一类分子组装合成物，能够具有特定的结构和生物活性，同时也能降低毒性和副作用。为了达到这样的效果，需要考虑以下几个方面。
3.1.配对键
超分子配对键是超分子配合物形成的重要因素。常用的配对键有氢键、π-π堆积、金属配位键等。通过优化配对键的类型和位置可以调节超分子结构和性质。
3.2.宏环配体
宏环配体是超分子组装中的重要成分，它通常具有与目标小分子较好的识别性和反应性。在合理设计宏环配体的基础上，通过控制其环大小、环上官能团的位置和数量等参数，达到调控超分子配合物的目的。
3.3.功能性基团
为了使超分子配合物具有一定的生物活性和/或能够用于纳米材料等特定应用，必须在分子中引入某些特定的功能性基团，如生物分子识别单元、光电基团等。
4.合成方法
由于超分子组装的多种形式，超分子配合物的合成方法也多种多样，其中最常用的方法包括:
4.1.溶剂剪切法
这是利用剪切力在有机溶剂中制备超分子组装的一种有效方法。在剪切条件下，宏环配体与小分子逐渐自组装形成配合物。
4.2.水热合成法
水热合成法利用高温、高压的反应条件来实现配合物的自组装。水热合成法通常使用高精度仪器和试管来合成超分子组装。
4.3.其他方法
在此基础上，还可以通过阳离子交换、配位-亲核反应、氧化-还原反应等方法来实现超分子配合物的合成。
5.表征方法
为了确定超分子配合物的结构和来源，并进一步理解其形成机制、性质和应用，需要进行结构表征。常用的表征方法包括：
5.1.核磁共振光谱
核磁共振光谱可以确定分子内原子的位置和宏环的尺寸等信息。
5.2.固态X射线晶体学
固态X射线晶体学可用于解析超分子配合物的分子结构。
5.3.热分析
热分析可以确定超分子组装的稳定性、热力学性质和分解温度等信息。
6.参考文献
[1]LehnJM.SupramolecularChemistry:ConceptsandPerspectives.Wiley,1995.
[2]SteedJW,AtwoodJL.SupramolecularChemistry.Wiley,2009.
[3]RastonCL.SupramolecularChemistry:FromMoleculestoNanomaterials.CRCPress,2012.
[4]吕海全,张荣慧,林志强.超分子化学基础[M].科学出版社,2008.
[5]何萍.超分子化学[M].化学工业出版社,2008.
[6]李玲,钟双贵,鲁建华.超分子化学百科全书[M].科学出版社,2016.