Связывание нейтральных молекул. Клатраты и кавитаты

Сентябрь 8, 2022

Главная
Химия
Связывание нейтральных молекул. Клатраты и кавитаты

Содержание

2. Связывание нейтральных молекул Кавитат Клатрат Кавитат Клатрат Особенности связывания нейтральных молекул: Силы связывание – ван-дер-ваальсовы или
3. Клатратные гидраты Клатратные гидраты Впервые открыты в 1810 (Г. Дэви) – Cl2∙10H2O Получаются при пониженной температуре
4. Состав и структура Общая формула: [AaBbCc] [(AldMeSif)Og] (xH2O, yN) Цеолиты Катионы Каркас Гости Принципы построения структуры:
5. Основные топологии Цеолиты Содалит Линде А Фожазит (цеолит X и Y) AlPO4-5 ZSM-5 В вершинах –
6. Синтез Цеолиты Катионы-темплаты и типы образующихся цеолитов Соотношение Si/Al контролируется pH: При меньших pH кристаллизуются цеолиты,
7. Применение Адсорбционное разделение углеводородов; Очистка газов и жидкостей; Молекулярные сита при обезвоживании органических растворителей; Катализаторы. Цеолиты
8. Классы твердых слоистых материалов Твердые слоистые материалы и интеркаляты
9. Структура твердых слоистых материалов Твердые слоистые материалы и интеркаляты Интеркаляция – процесс внедрения ионов или молекул
10. Модели процесса интеркаляции Твердые слоистые материалы и интеркаляты
11. Графитовые интеркаляты Структура графита Твердые слоистые материалы и интеркаляты Расстояние между слоями 0,335 нм.0 Слои взаимодействуют
12. Клатраты мочевины Структура Твердые клатраты органических хозяев Мочевина Тиомочевина Хиральные ленты образованы водородными связями анти-N-H…O и
13. Клатраты мочевины Соразмерность Твердые клатраты органических хозяев В отличие от комплексов с н-алканами, в некоторых комплексах
14. Для кавитатов возможно формирование комплексов не только в твердом состоянии, но и в растворе. Для комплексообразования
15. Строительные блоки для внутриполостных хозяев Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев
16. Циклодекстрины Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев 0,50 нм 0,62 нм 0,80 нм 6 звеньев глюкозы 7 звеньев
17. Циклодекстрины Строение Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев
18. Циклодекстрины Получение Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев Ферменты, вода Гликозилтрансфераза Внутримолекулярная циклизация (спонтанно) Разделение циклодекстринов – за
19. Циклофаны – мостиковые макроциклические системы, включающие ароматические или гетероароматические макроциклы, соединенные алифатическими спейсерами Внутриполостные комплексы нейтральных
20. Карцеранд – закрытый молекулярный контейнер или капсула без отверстий значительного размера, через которые гости могли бы
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Связывание нейтральных молекул
Кавитат
Клатрат
Кавитат
Клатрат
Особенности связывания нейтральных молекул:
Силы связывание – ван-дер-ваальсовы или водородные

связи;
Не связываются постоянными электростатическими силами;
Не подвержены координационным взаимодействиям;
Обычно больший размер по сравнению с катионами или анионами.

Слабое связывание

Слайд 3

Клатратные гидраты
Клатратные гидраты
Впервые открыты в 1810 (Г. Дэви) – Cl2∙10H2O
Получаются при

пониженной температуре и повышенном давлении
Получаются при кристаллизации воды в присутствии гидратобразующих молекул (темплатная реакция);
Обладают пониженной теплопроводностью;
Часто имеют температуру плавления выше, чем у воды.
Значение

Слайд 4

Состав и структура
Общая формула: [AaBbCc] [(AldMeSif)Og] (xH2O, yN)
Цеолиты
Катионы
Каркас
Гости
Принципы построения структуры:
Катионы находятся

во внутренних полостях структуры, но не заполняют их
Нет связей Al – O – Al
Стабильны связи Al – O – Si и Si – O – Si
В структуру цеолита может входить фрагмент TO4, где T – Ge, Ga, P, As

Особенности цеолитов:
Жесткая прочная структура: гости проникают в структуру и покидают ее, не разрушая;
Наличие полостей строго определенного размера;
Разнообразие структур.

Слайд 5

Основные топологии
Цеолиты
Содалит
Линде А
Фожазит (цеолит X и Y)
AlPO4-5
ZSM-5
В вершинах – тетраэдры AlO4-

или SiO4

Слайд 6

Синтез
Цеолиты
Катионы-темплаты и типы образующихся цеолитов
Соотношение Si/Al контролируется pH:
При меньших pH кристаллизуются

цеолиты, обогащенные Si;
При высоких pH кристаллизуются цеолиты, обогащенные Al

Слайд 7

Применение
Адсорбционное разделение углеводородов;
Очистка газов и жидкостей;
Молекулярные сита при обезвоживании органических растворителей;
Катализаторы.
Цеолиты

в катализе
Наличие суперкислотного центра (несольватированный протон в полости цеолита) → формирование карбкатионов;
Геометрическая селективность (селективность переходного состояния).
Процессы, осуществляемые катализом на цеолитах:
Каталитический крекинг;
Алкилирование.

Цеолиты

Слайд 8

Классы твердых слоистых материалов
Твердые слоистые материалы и интеркаляты

Слайд 9

Структура твердых слоистых материалов
Твердые слоистые материалы и интеркаляты
Интеркаляция – процесс внедрения

ионов или молекул гостей в межслоевое пространство твердых слоистых материалов. Приводит к изменению межплоскостного расстояния.

Слои хозяина подвижны и могут в определенных пределах изгибаться

Слайд 10

Модели процесса интеркаляции
Твердые слоистые материалы и интеркаляты

Слайд 11

Графитовые интеркаляты
Структура графита
Твердые слоистые материалы и интеркаляты
Расстояние между слоями 0,335 нм.0
Слои

взаимодействуют по типу π-π стэкинга, уложены со смещением.
Графит – полуметалл по проводимости

Образуемые интеркаляты:
С металлами: LiC6, MeC8 (Me = K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Yb). Для MeC8 исчезает взаимное смещение слоев. Результат – резкий рост электропроводности графита до величин, соответствующих электропроводности золота или даже выше;
С иными веществами (Br2, IBr, ICl)

Структура MeC8

Слайд 12

Клатраты мочевины
Структура
Твердые клатраты органических хозяев
Мочевина
Тиомочевина
Хиральные ленты образованы водородными связями анти-N-H…O и

объединены связями син-N-H…O

0,55…0,58 нм

Мочевина и тиомочевина способны образовывать твердые клатраты с длинноцепными углевородами типа н-алканов.
При удалении гостя структура мочевины необратимо разрушается.
Потенциальное применение: разделение линейных и разветвленных углеводородов.

Слайд 13

Клатраты мочевины
Соразмерность
Твердые клатраты органических хозяев

В отличие от комплексов с н-алканами, в

некоторых комплексах мочевины с алканонами и алкандионами обнаружена 3-мерная упорядоченность структуры, подразумевающая межканальные взаимодействия между гостями и их регулярную укладку в канале. Объяснение – соразмерность структуры гостя и хозяина

Слайд 14

Для кавитатов возможно формирование комплексов не только в твердом состоянии, но

и в растворе.
Для комплексообразования как в растворе, так и в твердом состоянии необходимо, чтобы хозяин либо обладал собственной полостью, либо создавал ее путем самосборки.
Молекулы-хозяева должны обладать внутренней кривизной.
Индивидуальные молекулы-хозяева, обладающие внутренней полостью как в твердом состоянии, так и в растворе – кавитанды.
При включении частиц гостя в кавитанд образуется кавитат или кавиплекс.
Связывание неполярных молекул в неполярных растворителях – относительно слабое. При наличии ион-дипольного взаимодействия или водородных связей связывание – более прочное.

Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Слайд 15

Строительные блоки для внутриполостных хозяев
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Слайд 16

Циклодекстрины
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев
0,50 нм
0,62 нм
0,80 нм
6 звеньев глюкозы
7 звеньев глюкозы
8

звеньев глюкозы

Слайд 17

Циклодекстрины
Строение
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Слайд 18

Циклодекстрины
Получение
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев
Ферменты, вода
Гликозилтрансфераза
Внутримолекулярная циклизация (спонтанно)
Разделение циклодекстринов – за счет

формирования комплексов с неполярными гостями
Применение:
В пищевой промышленности – стабилизация душистых масел и специй;
В фармации – защита от метаболизма, повышение растворимости лекарства, специфичность к мишени, снижение местного раздражения, маскировка вкуса;
В хроматографии, для разделения энантиомеров.

Слайд 19

Циклофаны – мостиковые макроциклические системы, включающие ароматические или гетероароматические макроциклы, соединенные

алифатическими спейсерами

Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Слайд 20

Карцеранд – закрытый молекулярный контейнер или капсула без отверстий значительного размера,

через которые гости могли бы входить или выходить

Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Полукарцеранды – аналоги карцерандов, которые допускают вход или выход гостя с конечным активационным барьером

Связывание нейтральных молекул. Клатраты и кавитаты

Содержание

Связывание нейтральных молекулКавитатКлатратКавитатКлатратОсобенности связывания нейтральных молекул:Силы связывание – ван-дер-ваальсовы или водородные

Клатратные гидратыКлатратные гидратыВпервые открыты в 1810 (Г. Дэви) – Cl2∙10H2OПолучаются при

Состав и структураОбщая формула: [AaBbCc] [(AldMeSif)Og] (xH2O, yN)ЦеолитыКатионыКаркасГостиПринципы построения структуры:Катионы находятся

Основные топологииЦеолитыСодалитЛинде АФожазит (цеолит X и Y)AlPO4-5ZSM-5В вершинах – тетраэдры AlO4-

СинтезЦеолитыКатионы-темплаты и типы образующихся цеолитовСоотношение Si/Al контролируется pH:При меньших pH кристаллизуются

Классы твердых слоистых материаловТвердые слоистые материалы и интеркаляты

Структура твердых слоистых материаловТвердые слоистые материалы и интеркалятыИнтеркаляция – процесс внедрения

Модели процесса интеркаляцииТвердые слоистые материалы и интеркаляты

Графитовые интеркалятыСтруктура графитаТвердые слоистые материалы и интеркалятыРасстояние между слоями 0,335 нм.0Слои

Клатраты мочевиныСтруктураТвердые клатраты органических хозяевМочевинаТиомочевинаХиральные ленты образованы водородными связями анти-N-H…O и

Клатраты мочевиныСоразмерностьТвердые клатраты органических хозяев В отличие от комплексов с н-алканами, в

Для кавитатов возможно формирование комплексов не только в твердом состоянии, но

Строительные блоки для внутриполостных хозяевВнутриполостные комплексы нейтральных хозяев

ЦиклодекстриныВнутриполостные комплексы нейтральных хозяев0,50 нм0,62 нм0,80 нм6 звеньев глюкозы7 звеньев глюкозы8

ЦиклодекстриныСтроениеВнутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Циклофаны – мостиковые макроциклические системы, включающие ароматические или гетероароматические макроциклы, соединенные

Карцеранд – закрытый молекулярный контейнер или капсула без отверстий значительного размера,

Похожие презентации

Связывание нейтральных молекул
Кавитат
Клатрат
Кавитат
Клатрат
Особенности связывания нейтральных молекул:
Силы связывание – ван-дер-ваальсовы или водородные

Клатратные гидраты
Клатратные гидраты
Впервые открыты в 1810 (Г. Дэви) – Cl2∙10H2O
Получаются при

Состав и структура
Общая формула: [AaBbCc] [(AldMeSif)Og] (xH2O, yN)
Цеолиты
Катионы
Каркас
Гости
Принципы построения структуры:
Катионы находятся

Основные топологии
Цеолиты
Содалит
Линде А
Фожазит (цеолит X и Y)
AlPO4-5
ZSM-5
В вершинах – тетраэдры AlO4-

Синтез
Цеолиты
Катионы-темплаты и типы образующихся цеолитов
Соотношение Si/Al контролируется pH:
При меньших pH кристаллизуются

Классы твердых слоистых материалов
Твердые слоистые материалы и интеркаляты

Структура твердых слоистых материалов
Твердые слоистые материалы и интеркаляты
Интеркаляция – процесс внедрения

Модели процесса интеркаляции
Твердые слоистые материалы и интеркаляты

Графитовые интеркаляты
Структура графита
Твердые слоистые материалы и интеркаляты
Расстояние между слоями 0,335 нм.0
Слои

Клатраты мочевины
Структура
Твердые клатраты органических хозяев
Мочевина
Тиомочевина
Хиральные ленты образованы водородными связями анти-N-H…O и

Клатраты мочевины
Соразмерность
Твердые клатраты органических хозяев

В отличие от комплексов с н-алканами, в

Строительные блоки для внутриполостных хозяев
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев

Циклодекстрины
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев
0,50 нм
0,62 нм
0,80 нм
6 звеньев глюкозы
7 звеньев глюкозы
8

Циклодекстрины
Строение
Внутриполостные комплексы нейтральных хозяев