超分子组装：结构与功能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈传峰 著

图书标签:

• 超分子化学
• 自组装
• 纳米材料
• 材料科学
• 化学
• 结构化学
• 功能材料
• 分子识别
• 界面科学
• 生物材料

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030416544

版次：1

商品编码：11545509

包装：精装

丛书名： 纳米科学与技术

开本：32开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：500

正文语种：中文

内容简介

《超分子组装: 结构与功能》首先介绍超分子化学的一些基本概念，在此基础上，结合作者课题组的研究工作，选择目前超分子化学领域研究比较热门的几个专题———自组装超分子胶囊、自组装分子笼、自组装有机纳米管、轮烷与索烃、超分子聚合物、芳酰胺螺旋折叠体、多氢键自组装、分子机器、多孔材料与气体吸附，向读者介绍这些领域的较新研究进展。

作者简介

　　1965年出生于安徽长丰。1994年毕业于南京大学化学系，获博士学位；1994～1996年为中国科学院化学研究所博士后，之后留所工作，任职副研究员；1998～2001年为美国新墨西哥大学化学系访问学者：2001年至今工作于中国科学院化学研究所，任职研究员、博士生导师。2000年入选中国科学院”“百人计划”，2006年获国家杰出青年科学基金。现任《有机化学》、《中国化学快报》、Mini―Reviews in Organic Chemistry、current Organocatalysis及Current Microwave chemistry等杂志编委。主要从事超分子化学、有机合成化学及有机功能材料化学研究工作，发表学术论文200余篇。

目录

目　　录
.纳米科学与技术 .丛书序前言第１章　超分子化学 :从分子识别到自组装 １
１ １　超分子化学的基本概念 １ 　　１ １ １　从分子化学到超分子化学 １ 　　１ １ ２　超分子化学概念的提出 １ １ ２　分子识别 ３ 　　１ ２ １　分子识别的定义 ３ 　　１ ２ ２　互补性和预组织 ４ 　　１ ２ ３　协同效应 ５ １ ３　自组装 ５ 　　１ ３ １　自组装的定义 ５ 　　１ ３ ２　自组装的特点 ６ １ ４　超分子化学的未来 ７ 参考文献 ７ 第２章　自组装超分子胶囊 １１ ２ １　引言 １１ ２ ２　基于甘脲结构的超分子胶囊 １２ 　　２ ２ １　引入两个甘脲结构的超分子胶囊 １２ 　　２ ２ ２　引入三个甘脲结构的超分子胶囊 １５ 　　２ ２ ３　引入四个甘脲结构的超分子胶囊 １６ 　　２ ２ ４　引入甘脲和磺酰脲结构的超分子胶囊 １８ ２ ３　基于四脲基杯[４]芳烃的超分子胶囊 ２０ 　　２ ３ １　基于四脲基杯[４]芳烃的超分子胶囊的发现和结构确认 ２０ 　　２ ３ ２　基于四脲基杯[４]芳烃和四磺酰脲基杯[４]芳烃的异体超分子胶囊 ２１ 　　２ ３ ３　基于四脲基杯[４]芳烃的超分子胶囊的高级互锁结构 ２１ 　　２ ３ ４　基于四脲基杯[４]吡咯的超分子胶囊 ２１ ２ ４　Ｒｅｂｅｋ的柱形超分子胶囊 ２３ 　　２ ４ １　柱形超分子胶囊的形成和结构 ２４
　　２ ４ ２　柱形超分子胶囊对客体的包结和调控 ２４ 　　２ ４ ３　空腔可拓展的柱形超分子胶囊 ２７ 　　２ ４ ４　柱形超分子胶囊作为化学反应的容器 ３３ ２ ５　基于雷琐酚杯[４]芳烃和焦酚杯[４]芳烃的六聚体胶囊 ３６ 　　２ ５ １　基于雷琐酚杯[４]芳烃和焦酚杯[４]芳烃的六聚体胶囊的发现 ３６ 　　２ ５ ２　六聚体胶囊形成过程中的自分类现象 ３８ 　　２ ５ ３　基于雷琐酚杯[４]芳烃和焦酚杯[４]芳烃的六聚体胶囊对多环芳烃
类客体的包结 ３９ 　　２ ５ ４　基于雷琐酚杯[４]芳烃类似物的六聚体胶囊 ４１ ２ ６　疏水作用驱动的超分子胶囊 ４２ 　　２ ６ １　疏水超分子胶囊的构建和对客体的络合 ４２ 　　２ ６ ２　疏水超分子胶囊作为分子反应容器的应用 ４４ 　　２ ６ ３　疏水超分子胶囊的改性 ４６ ２ ７　其他类型的超分子胶囊 ４７ 　　２ ７ １　基于静电作用的胶囊 ４７ 　　２ ７ ２　基于ＵＰｙ四氢键作用的胶囊 ４９ 　　２ ７ ３　基于酰肼单元及其类似结构的超分子胶囊 ４９ 　　２ ７ ４　基于动态硼酸酯键形成与断裂的超分子胶囊 ５１ 　　２ ７ ５　基于多重单氢键作用的超分子胶囊 ５２ ２ ８　结语 ５６ 参考文献 ５６
第３章　自组装分子笼 ６５ ３ １　引言 ６５ ３ ２　金属键连分子笼 ６５ 　　３ ２ １　基于Ｌ６“ＰｄＬ２(ＰｔＬ２)”构筑基块的纳米分子笼 ６５ 　　３ ２ ２　Ｍ４(Ｍ＝Ｇａ.Ｆｅ.Ａｌ)型分子笼 ７６ 　　３ ２ ３　基于金属钌(Ｒｕ)的分子笼 ８８ ３ ３　共价键连分子笼 ９１ 　　３ ３ １　基于酰胺键的分子笼 ９１ 　　３ ３ ２　醛胺缩合形成的分子笼 ９３ 　　３ ３ ３　炔－炔偶联形成的分子笼 ９８ 　　３ ３ ４　其他类型的共价键连分子笼 ９９
３ ４　其他自组装分子笼 １０１ ３ ５　结语 １０６
参考文献 １０６
第４章　自组装有机纳米管 １１１ ４ １　引言 １１１ ４ ２　基于螺旋折叠体的有机纳米管 １１２ 　　４ ２ １　基于胆酸低聚体折叠的纳米管 １１２ 　　４ ２ ２　基于间苯乙炔低聚体折叠的纳米管 １１２ 　　４ ２ ３　基于高分子折叠的纳米管 １１４ ４ ３　基于大环分子堆叠的自组装纳米管 １１４ 　　４ ３ １　基于环肽的有机纳米管 １１５ 　　４ ３ ２　基于环脲的有机纳米管 １１７ 　　４ ３ ３　基于形状固定的刚性大环的有机纳米管 １２１ 　　４ ３ ４　基于自组装的大环堆叠的有机纳米管 １２４ ４ ４　基于杯芳烃家族大环的自组装纳米管 １２５ 　　４ ４ １　基于杯芳烃的自组装纳米管 １２６ 　　４ ４ ２　基于雷琐酚杯[４]芳烃的自组装纳米管 １２８ 　　４ ４ ３　基于柱芳烃的自组装纳米管 １２９ ４ ５　基于其他大环分子的自组装纳米管 １３１ ４ ６　基于有机小分子的自组装纳米管 １３２ 　　４ ６ １　基于酰亚胺的纳米管 １３２ 　　４ ６ ２　基于六苯并蔻的自组装纳米管 １３３ 　　４ ６ ３　基于酰胺的自组装纳米管 １３５ 　　４ ６ ４　基于其他有机小分子的自组装纳米管 １３６ ４ ７　结语 １３８ 参考文献 １３８
第５章　轮烷与索烃 １４６ ５ １　引言 １４６ ５ ２　金属配位模板合成法 １４８ 　　５ ２ １　传统金属模板合成 １４８ 　　５ ２ ２　活性金属催化模板合成 １５１ ５ ３　π￣π堆积模板合成法 １５６ ５ ４　氢键模板合成法 １６４ 　　５ ４ １　内酰胺大环与客体 １６５ 　　５ ４ ２　冠醚与铵盐 １６９ 　　５ ４ ３　Ｃ—Ｈ π氢键模板 １７８
　　５ ４ ４　其他氢键模板 １８０ ５ ５　疏水作用模板合成法 １８１ 　　５ ５ １　环糊精主客体识别体系 １８２ 　　５ ５ ２　葫芦脲主客体识别体系 １８５ ５ ６　阴离子模板合成法 １８７ ５ ７　自由基模板合成法 １９１ ５ ８　结语 １９３ 参考文献 １９３ 第６章　超分子聚合物 ２０４ ６ １　引言 ２０４ ６ ２　基于氢键作用的超分子聚合物 ２０５ 　　６ ２ １　基于三氢键的超分子聚合物 ２０５ 　　６ ２ ２　基于四氢键的超分子聚合物 ２０８ 　　６ ２ ３　基于多氢键的超分子聚合物 ２１４ ６ ３　基于金属配位的超分子聚合物 ２１６ 　　６ ３ １　线形超分子聚合物 ２１７ 　　６ ３ ２　支链和交联型超分子聚合物 ２１９ 　　６ ３ ３　双螺旋结构超分子聚合物 ２２４ ６ ４　基于π￣π堆积作用的超分子聚合物 ２２６ 　　６ ４ １　线形超分子聚合物 ２２７ 　　６ ４ ２　交联型超分子聚合物 ２３２ ６ ５　基于主客体相互作用的超分子聚合物 ２３４ 　　６ ５ １　基于冠醚的超分子聚合物 ２３４ 　　６ ５ ２　基于环糊精的超分子聚合物 ２４０ 　　６ ５ ３　基于葫芦脲的超分子聚合物 ２４４ 　　６ ５ ４　基于杯芳烃的超分子聚合物 ２４９ ６ ６　结语 ２５４ 参考文献 ２５５ 第７章　芳酰胺螺旋折叠体 ２６２ ７ １　引言 ２６２ ７ ２　螺旋折叠体概述 ２６２ ７ ３　芳酰胺螺旋折叠体的构筑 ２６３ 　　７ ３ １　基于邻氨基苯甲酰胺的螺旋折叠体 ２６５ 　　７ ３ ２　基于间氨基苯甲酰胺的螺旋折叠体 ２６６ 　　７ ３ ３　基于２.６￣吡啶二甲酰胺的螺旋折叠体 ２６７ 　　７ ３ ４　基于喹啉甲酰胺的螺旋折叠体 ２７１ 　　７ ３ ５　基于萘啶甲酰胺的螺旋折叠体 ２７４ 　　７ ３ ６　基于邻菲罗啉二酰胺的螺旋折叠体 ２７５ ７ ４　芳酰胺螺旋折叠体的手性诱导和手性控制 ２８０ ７ ５　芳酰胺螺旋折叠体的功能 ２８６ 　　７ ５ １　折叠体螺旋空腔的构筑及识别性能 ２８６ 　　７ ５ ２　基于芳酰胺螺旋折叠体的反应性能 ２９１ 　　７ ５ ３　基于芳酰胺螺旋折叠体的分子机器 ２９３ ７ ６　结语 ２９５ 参考文献 ２９５ 第８章　多氢键自组装 ３００ ８ １　引言 ３００ ８ ２　关于氢键的一些基本问题 ３００ 　　８ ２ １　氢键的历史 ３００ 　　８ ２ ２　氢键的定义 ３００ 　　８ ２ ３　氢键的键能与二级静电作用 ３０３ 　　８ ２ ４　氢键的方向性 ３０５ 　　８ ２ ５　分子内氢键和分子间氢键 ３０５ 　　８ ２ ６　氢键的图集表示 ３０５ 　　８ ２ ７　生命体系中的氢键 ３０７ 　　８ ２ ８　研究氢键的物理方法 ３０７ ８ ３　三氢键组装体系及其应用 ３０８ 　　８ ３ １　ＡＤＡ ＤＡＤ三氢键体系 ３０９ 　　８ ３ ２　ＤＤＡ ＡＡＤ三氢键体系 ３１２ 　　８ ３ ３　ＤＤＤ ＡＡＡ三氢键体系 ３１５ ８ ４　四氢键组装体系及其应用 ３１７ 　　８ ４ １　氢键键合单元分离的四氢键体系 ３１７ 　　８ ４ ２　具有ＤＡＤＡ ＡＤＡＤ氢键位点的自补偿四氢键体系 ３１８ 　　８ ４ ３　具有ＤＤＡＡ ＡＡＤＤ氢键位点的自补偿四氢键体系 ３２３ 　　８ ４ ４　具有ＤＡＡＤ ＡＤＤＡ氢键位点的异体四氢键体系 ３３２ 　　８ ４ ５　具有ＡＡＡＡ ＤＤＤＤ氢键位点的四氢键体系 ３３６ 　　８ ４ ６　其他四氢键体系 ３３８ ８ ５　多氢键双分子带 ３４０ 　　８ ５ １　基于芳酰胺低聚体的多氢键双分子带 ３４０ 　　８ ５ ２　基于 “共价浇铸 ”策略的多氢键双分子带 ３４３ 　　８ ５ ３　基于酰肼低聚体的多氢键双分子带 ３４５ 　　８ ５ ４　其他体系 ３４７ ８ ６　多氢键环形组装体 ３５２ 　　８ ６ １　生命体系中环形组装体 ３５２ 　　８ ６ ２　基于三氢键单元的环形组装体 ３５２ 　　８ ６ ３　基于四氢键键合单元ＵＰｙ和ＤｅＡＰ的环形组装体 ３５５ 　　８ ６ ４　基于酰肼的环形组装体 ３５８ ８ ７　结语 ３６１ 参考文献 ３６１ 第９章　分子机器 ３７４ ９ １　分子水平的机器 ３７４ 　　９ １ １　概念、定义及特征 ３７４ 　　９ １ ２　基于自组装的分子机器 ３７５ 　　９ １ ３　分子机器的分类 ３７６ ９ ２　化学驱动的分子机器 ３７６ 　　９ ２ １　ｐＨ驱动的分子机器 ３７７ 　　９ ２ ２　离子驱动的分子机器 ３８３ 　　９ ２ ３　溶剂驱动的分子机器 ３９０ 　　９ ２ ４　其他化学驱动的分子机器 ３９４ ９ ３　电化学驱动的分子机器 ３９７ 　　９ ３ １　无机离子氧化还原作为驱动源的分子机器 ３９７ 　　９ ３ ２　有机分子氧化还原作为驱动源的分子机器 ４００ 　　９ ３ ３　其他电化学驱动的分子机器 ４０８ ９ ４　光驱动的分子机器 ４０９ 　　９ ４ １　基于偶氮苯的分子机器 ４１０ 　　９ ４ ２　基于二芳基乙烯的分子机器 ４１５ 　　９ ４ ３　基于酰胺的分子机器 ４１６ 　　９ ４ ４　基于钌复合物的分子机器 ４１８ 　　９ ４ ５　其他光驱动的分子机器 ４２２ ９ ５　其他形式驱动的分子机器 ４２６ ９ ６　分子机器的应用 ４３０ 　　９ ６ １　逻辑门与分子电子器件 ４３０ 　　９ ６ ２　负载的运输和释放 ４３４ 　　９ ６ ３　材料表面性质的转换 ４３６ ９ ７　结语 ４３８ 参考文献 ４３８ 第１０章　多孔材料与气体吸附 ４４７ １０ １　引言 ４４７ １０ ２　有机微孔聚合物 ４４７ 　　１０ ２ １　超交联聚合物 ４４７ 　　１０ ２ ２　固有微孔聚合物 ４５０ 　　１０ ２ ３　共轭微孔聚合物 ４５５ 　　１０ ２ ４　共价有机框架 ４５８ １０ ３　多孔有机分子材料 ４６３ 　　１０ ３ １　具有离散空穴结晶的多孔有机分子 ４６５ 　　１０ ３ ２　具有一维孔道的多孔有机分子晶体 ４６５ 　　１０ ３ ３　具有三维孔道的多孔有机分子晶体 ４６７ 　　１０ ３ ４　非晶态多孔有机分子材料 ４６８ １０ ４　结语 ４７０ 参考文献 ４７０ 索引 ４７９

精彩书摘

第１章　超分子化学 :从分子识别到自组装
１１　超分子化学的基本概念
１１１　从分子化学到超分子化学
传统的分子化学以共价键、离子键、金属键三大经典化学键为基础.化学反应以旧化学键的断裂和新化学键的形成为标志.并且认为 “分子是保持物质化学性质的最小微粒”.然而随着认知的深入.人们发现传统意义上的分子并不能承载或实现许多特定、高级或复杂的功能.而需要一个有组织的多分子体系来协同完成.我们有必要在分子以上层次来研究化学.研究分子之间的相互作用.超分子化学应运而生.它以分子之间的相互作用包括离子－离子相互作用(１００ ~３５０ｋＪｍｏｌ－１)、离子－偶极相互作用(５０ ~２００ｋＪｍｏｌ－１)、偶极－偶极相互作用(５ ~５０ｋＪｍｏｌ－１)、范德华作用力 (小于５ｋＪｍｏｌ－１)、固体中的紧密堆积、疏水效应、氢键(４ ~１２０ｋＪｍｏｌ－１ )[１]、芳环的π￣π堆积(０ ~５０ｋＪｍｏｌ－１ )[２]、阳离子￣π相互作用(５~８０ｋＪｍｏｌ－１ )[３]、阴离子￣π相互作用 (小于４ｋＪｍｏｌ－１ )[４]等为研究对象.
徐光宪教授认为.随着学科的发展.化学概念的内涵和外延也在不断拓展:２１世纪的化学是研究泛分子(ｐａｎｍｏｌｅｃｕｌｅ)的科学.是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化及其内在联系和外界变化条件的科学[５].现代超分子化学处在化学、物理学、生物学、材料科学、纳米科学等学科的前沿交叉领域.并已成为化学学科领域的一个重要拓展和分支.Ｄｉｅｄｅｒｉｃｈ估计在ＪＡｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ Ａｎｇｅｗ Ｃｈｅｍ Ｉｎｔ Ｅｄ Ｃｈｅｍ Ｃｏｍｍｕｎ Ｃｈｅｍ Ｅｕｒ Ｊ等顶级化学刊物上发表的有关超分子化学的研究论文.甚至占到了２０％ ~３０％[６].
１１２　超分子化学概念的提出
现代超分子化学研究发轫于１９６７年Ｐｅｄｅｒｓｅｎ有关冠醚的合成及其对于碱金属离子络合特性的报道[７.８].在随后的十多年间.以ＤＪＣｒａｍ和ＪＭＬｅｈｎ为杰
出代表的化学家通过复杂的有机合成策略.构筑了各种各样对特定客体有高度选择性识别功能的大环主体分子 :冠醚、穴醚、球醚、环蕃、环糊精、杯芳烃、卟啉、葫芦脲等[９.１０].在此基础上.Ｌｅｈｎ[１１]于１９７８年明确提出了超分子化学的概念:超分子化学是关于分子组装体和分子间键的化学(ｔｈｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒａｓｓｅｍｂｌｉｅｓａｎｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｏｎｄ).随后.Ｌｅｈｎ[１２]在其诺贝尔奖获奖演说中又将超分子化学定义为 “超越分子的化学”.是研究两个或多个化学物种通过分子间作用力键合起来的更复杂的有组织的聚集体的化学(“ｃｈｅｍｉｓｔｒｙｂｅｙｏｎｄｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌｅ”ｂｅａｒｉｎｇｏｎｔｈｅｏｒｇａｎｉｚｅｄｅｎｔｉｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈｅｒｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｔｈａｔｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｔｈｅａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｏｒｍｏｒｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｐｅｃｉｅｓｈｅｌｄｔｏｇｅｔｈｅｒｂｙｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｆｏｒｃｅｓ).他认为从分子到超分子与分子间相互作用的关系.正如从原子到分子与共价键的关系[１３￣１９].他用图１￣１来描述分子化学与超分子化学的差异 :分子化学的任务.是从结构相对简单的分子出发通过各种合成策略.以共价键的形式生成比较复杂的分子.而超分子化学的研究范畴.则是这个相对复杂的分子与其他分子之间的相互作用.

图１￣１　Ｊ ＭＬｅｈｎ表述的分子化学与超分子化学概念的差别[１４]
从这个概念可以看出.只要涉及分子间相互作用.都可以归结为超分子化学的研究范畴.值得指出的是.这个概念也有其局限性 :在超分子光化学领域.往往只涉及同一个分子内部两部分之间的相互作用.如生色团和氧化还原中心之间光吸收和氧化还原态交换[２０].但显然.这属于超分子化学的研究范畴.
我们说原子之间以共价键连接形成分子.实际上.原子之间并没有一个真实的 “键”.只是电子云在两个原子核之间的分布相对集中.共价键的断裂.并不是像剪刀一样剪开这个 “键”.只是电子云的流动和重新分布.两个分子通过非共价相互作用形成超分子体系时.所涉及的依然是电子云的流动和重新分布.例如.在Ａ—ＨＢ氢键作用中.电子云从完全局限于Ａ和Ｈ之间.部分流向Ｂ和Ｈ之间.从这个层面上说.分子化学所关注的共价键断裂与生成.与超分子化学所关注的非共价键的断裂与生成.两者在本质上是一致的.都是电子云的流动与重新分布.
１２　分子识别
１２１　分子识别的定义
分子识别(ｍｏｌｅｃｕｌａｒｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ)是特定主体 (受体 )分子选择性键合客体 (底物 )并产生某种特定功能的过程[２１].单纯的键合不是分子识别.识别是有目的的键合.这个过程伴随着能量的变化和信息的处理.分子识别不依赖传统的共价键.这个过程所需的能量来自于非共价相互作用.受体的几何结构、电子特性和化学反应等信息存储于其结构中.识别过程意味着超分子化学水平上的信息处理.受体和底物信息达到最佳匹配.因此分子识别既是在超分子水平上进行信息处理的基础.又是组装高级结构的重要途径之一.
从以上的定义可以看出.分子识别的概念是与主客体化学[２２.２３]紧密联系的.主体(ｈｏｓｔ)通常指具有收敛的键合位点、一定大小的空腔.像酶和人工合成大环之类的分子或者聚集体[２４].冠醚[２５].环糊精[２６.２７].杯芳烃家族[２８] (包括雷
琐酚杯芳烃[２９]、环三藜芦烃[３０.３１]、杂杯杂芳烃[３２￣３４]、柱芳烃[３５.３６]等).葫芦
脲[３７.３８]等大环化合物.由于它们优异的性能和广泛的应用.被誉为超分子化学领域的四代主体分子.近年来.Ｃｈｅｎ等[３９.４０]成功地把具有独特三维刚性结构的蝶烯基元引入到大环主体分子的构建中.发展了一类具有丰富分子识别性能的新型大环主体分子体系.
客体(ｇｕｅｓｔ)通常指具有发散键合位点的阳离子、简单的无机阴离子、离子对或者像荷尔蒙、信息素和神经递质等结构复杂的分子[２４].一些结构新颖、具有特殊性质的分子.如富勒烯、金刚烷、二茂铁、铵盐、百草枯 (紫精 )等.是超分子化学领域的明星客体分子.
１２２　互补性和预组织
互补性(ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｉｔｙ)和预组织(ｐｒｅｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ)是决定分子识别过程的两个关键原则.前者决定主体能否键合客体以及键合过程中的选择性.而后者则决定分子识别过程中的键合能力[４１].
底物与受体的互补性包括空间结构互补性及空间电学特性的互补性.Ｆｉｓｃｈｅｒ１８９４年提出用 “锁和钥匙 ”(ｌｏｃｋａｎｄｋｅｙ)关系来描述酶和底物作用过程中的专一性结合.就是指主客体识别过程中的空间结构互补性 :主体的空腔必须与客体在形状、大小方面相匹配 [图１￣２ (ａ)][４２.４３].对于刚性分子.主客体必须严格满足 “锁和钥匙 ”关系才能获得高的识别选择性和键合稳定性.另一种互补性指电性互补性 :主体和客体上的键合位点及电荷分布能很好地匹配.

图１￣２　 (ａ)酶和底物作用过程中 “锁和钥匙 ”机理.
(ｂ)酶和底物作用过程中 “诱导契合 ”机理[４１]
“锁和钥匙 ”学说把受体和底物的结合看成是固定不变的.因而具有一定的局限性.１９５８年Ｋｏｓｈｌａｎｄ[４４]在研究酶和底物相互作用时提出了另一种机理 ——— “诱导契合 ”(ｉｎｄｕｃｅｄｆｉｔ)机理.他指出 :受体并不是事先就以一种与底物互补的形状存在.受体在受到底物诱导之后改变成与底物互补的构象.同底物达到最佳结合 [图１￣２ (ｂ)].这个过程也被称为识别过程的构象重组织(ｒｅｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ)或者受体的变构调节 (又称别构调节.ａｌｌｏｓｔｅｒｉｃｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ).
主客体的结合使体系变得更加有序.是个熵减的过程.根据 ΔＧ＝ ΔＨ－Ｔ ΔＳ＝－ＲＴｌｎＫ.要使主客体复合物更加稳定.除了使主客体在空间结构和电性上更加互补外 (增加 ΔＨ的贡献).另一个措施是尽可能减小主客体结合过程中的熵变 (ΔＳ).达到这一目的的途径.是尽可能预组织(ｐｒｅｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ)主体[４５.４６].使其络合前后的构象变化最小.预组织的最典型例子来自大环化合物对客体的包结作用[４７].大环结构的形成.预组织了大环与客体相互作用的键合位点.这个过程所造成的熵损失在大环合成过程中得到补偿.相对于具有相同键合位点的开链主体.大环与客体的结合过程不需要构象重排 (熵不利).因而与客体的结合更加牢靠.
１２３　协同效应
协同效应(ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔ.或ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｉｔｙ)又称增效作用.是指两种或两种以上的组分相加或调配在一起.所产生的作用不同于各种组分单独应用时作用的总和.具体到超分子化学领域.协同效应指当一个体系中存在两种或者多种非共价相互作用时.整体作用效果不同于每个非共价作用单独作用后的加和.有正的协同效应和负的协同效应之分.相对于共价键.单个非共价键的键能还是很小的.为了构造高稳定性的分子识别模式或者组装体系.超分子化学家往往希望通过多重非共价作用之间的正协同效应以达到目的.Ｈｕｎｔｅｒ和Ａｎｄｅｒｓｏｎ[４８]在他们最新的综述中把协同效应分为两类 :变构协同性(ａｌｌｏｓｔｅｒｉｃｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｉｔｙ)和螯合协同性(ｃｈｅｌａｔｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｉｔｙ).
１３　自　组　装
１３１　自组装的定义
分子识别是超分子化学的一个重要手段.超分子化学的另一手段是自组装. (有时也被称为超分子合成手段).它以特定的分子识别模式为基础.在超分子化学发展初期.化学家依靠娴熟的有机合成技能和巧妙的设计.构筑了很多结构复杂的主体分子.但依赖于共价键形成的主体分子设计与合成存在多方面局限性:主体结构不能太复杂.否则合成上不可行.多步反应成本较高.导致性能优良的主体分子价格昂贵.限制其实际应用而只具有基础研究的意义.主体分子一旦形成.其结构固定.很难根据外界条件的改变而改变其结构.自组装这一手段的出现和应用.大大提高了构筑复杂主体分子的效率 :合成相对简单的单体.并在此过程中将键合位点编码于单体结构之中.单体依靠键合位点之间的识别实现 “程序性 ”自组装[４９].自发形成了复杂、具有高度选择性、可逆的主体分子.自组装主体分子可以根据外界刺激或者客体的不同而改变其结构以达到最大程度的键合.
前面我们多次提到自组装.虽然没有明确给出定义.读者心中已经多多少少了解了 “什么是自组装”.自组装(ｓｅｌｆ￣ａｓｓｅｍｂｌｙ)本身是一个广义和自描述性的术语.正如Ｐｅｌｅｓｋｏ在Ｓｅｌｆ￣Ａｓｓｅｍｂｌｙ :ＴｈｅＳｃｉｅｎｃｅｏｆＴｈｉｎｇｓｔｈａｔＰｕｔＴｈｅｍｓｅｌｖｅｓＴｏｇｅｔｈｅｒ中所描述的那样[５０].已被广泛应用于化学、生物学、物理学和纳米工程学领域.广义地说.自组装是指一个预程序化的无序系统在没有外部的干预下.构成元素(ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ)自行聚集、组织成规则结构的现象.具体到化学领域.自组装指分子或者其他组装基元通过弱相互作用自发地形成有序结构的
过程[５１￣５４].
１３２　自组装的特点
从以上的定义可以看出.超分子化学领域的自组装体系有以下三个显著特征.
(１)有序性
:无论是形状还是自组装实体进行的特定行为.自组装的结构必须比单独的组成部分有序性更高.这一点与化学反应不同.在化学反应中.通常是朝着无序性状态转变的.

(２)相互作用力
:像范德华力(ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ)、毛细现象(ｃａｐｉｌｌａｒｙｐｈｅ￣ｎｏｍｅｎｏｎ)、 π￣π相互作用、氢键(ｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｉｎｇ)这些弱相互作用.在自组装过程中起关键性作用.尽管这些弱相互作用在能量上比传统共价键、离子键、金属键小一到两个数量级.但它们在材料合成中起重要作用.它们决定了液

前言/序言

复杂有机合成：从基础到前沿 图书简介 《复杂有机合成：从基础到前沿》是一部旨在全面梳理和深入探讨有机合成化学核心原理、经典方法与当代突破的权威专著。本书不仅系统阐述了有机分子构建的基石——反应机理、立体化学控制和官能团转化，更聚焦于现代药物研发、新材料创制以及精细化学品生产中所面临的复杂结构合成挑战。全书结构严谨，内容翔实，力求为化学研究人员、高年级本科生和研究生提供一套兼具理论深度与实践指导价值的学习资源。 第一部分：有机合成的基石与策略 本部分奠定有机合成的理论基础，详细剖析了驱动化学转化的基本动力学和热力学因素。 第一章：反应机理的深度解析 本章深入探讨了关键有机反应的电子效应和过渡态结构。重点分析了亲核取代反应（SN1、SN2、SNAr）中的立体电子效应，亲电加成反应中碳正离子和环状中间体的稳定性。尤其关注了自由基反应的链式引发、传播和终止过程，以及其在C-H键活化中的应用潜力。此外，对各种重要的重排反应（如Claisen重排、Pinacol重排）的内禀机制进行了详尽的比较分析。 第二章：立体化学控制的艺术 立体化学是复杂分子合成的灵魂。本章系统梳理了控制非对映选择性（Diastereoselectivity）和对映选择性（Enantioselectivity）的策略。内容涵盖手性辅助剂的使用、过渡金属催化不对称反应（如Sharpless环氧化、Jacobsen水解）的催化循环，以及有机小分子催化（Organocatalysis）中手性布朗斯台德酸/碱的应用。对动态动力学拆分（DKR）和手性池策略的适用性进行了详细的案例分析。 第三章：官能团的正交保护与转化 高效的合成依赖于对官能团的精确控制。本章详细分类介绍了各类官能团的保护基团（PGs），包括它们的引入条件、酸碱稳定性及选择性脱除方法。重点讲解了羟基、氨基、羧基和羰基在多步骤合成序列中必须满足的“正交性”要求。此外，对关键的官能团相互转化，如氧化、还原、卤代和硝化反应，在不同底物背景下的选择性问题进行了深入讨论。 第二部分：关键碳-碳键构建的现代工具 碳骨架的构建是任何复杂分子合成的核心。本部分集中介绍了过去几十年中取得突破性进展的C-C键偶联技术。 第四章：过渡金属催化的偶联反应 本章是全书的重点之一，详细介绍了构建sp2-sp2、sp2-sp3及sp3-sp3 C-C键的经典和新型偶联方法。 钯催化体系： 深入分析了Suzuki-Miyaura、Heck、Stille、Negishi以及Buchwald-Hartwig胺化反应的催化剂设计、配体效应（如膦配体、NHC配体）和反应优化。特别关注了在具有高位阻或敏感官能团底物上的应用。 其他金属催化： 探讨了镍、铜和铑催化的偶联反应，例如镍介导的还原偶联，铜催化的Ullmann型偶联在芳香体系中的应用。 第五章：烯烃和炔烃的官能团化 本章聚焦于不饱和键的精准修饰。涵盖了烯烃的立体选择性环丙烷化、环氧化和二羟基化反应（如Upjohn氧化）。详细介绍了炔烃的氧化和还原反应，特别是关于如何实现顺式或反式加成的选择性控制。对烯烃和炔烃的交叉复分解反应（Grubbs/Schrock催化剂）在构建大型环状分子和聚合物中的应用进行了详细的案例展示。 第六章：有机小分子催化的力量 有机催化作为绿色化学的代表，在本章中得到充分体现。重点介绍了硫脲/硫代脲、手性胺类（如Proline衍生物）以及N-杂环卡宾（NHC）在不对称Michael加成、Aldol反应和胺催化的级联反应中的应用。强调了非金属催化在避免重金属残留和简化后处理方面的优势。 第三部分：复杂天然产物与新药先导的合成挑战 本部分通过剖析真实的合成实例，展示如何整合前述的理论和方法来解决实际的分子构建难题。 第七章：环化反应与骨架的快速构建 复杂分子通常含有多个稠环或螺环结构。本章系统梳理了构建这些复杂骨架的有效策略： Diels-Alder反应： 及其反电子需求模式和不对称变体。 关环复分解（RCM）： 在构建大环内酯和复杂天然产物中的核心地位。 串联反应与级联反应： 展示如何通过一个起始步骤实现多个键的形成，极大提高合成效率（步进经济性）。 第八章：C-H键活化的前沿探索 C-H键活化是合成化学的“圣杯”之一。本章介绍了定向C-H官能化技术，特别是利用导向基团（Directing Groups）实现C-H键的区域选择性胺化、芳基化和烯基化。对比了钯、铑和钌催化体系的优劣，以及在药物分子后期修饰中的巨大潜力。 第九章：合成案例分析：从靶点到分子 本章选取了几例具有代表性的复杂天然产物（如紫杉醇、多西他赛类化合物）或重要药物先导分子（如某些拓扑异构酶抑制剂）的合成路线。分析其合成策略背后的逻辑选择，包括如何确定关键的收敛点、如何解决合成后期中的立体化学冲突，以及如何优化关键步骤以适应大规模制备的需求。通过这些案例，读者可以直观地体会到合成化学家在面对多手性中心、敏感官能团时的决策过程。 总结与展望 本书最后对有机合成化学的未来发展趋势进行了展望，包括光催化合成、电化学合成在有机合成中的复兴，以及人工智能与机器学习辅助的合成路线设计，强调了可持续化学在未来合成实践中的指导作用。 本书内容覆盖了有机合成化学从基础理论到尖端应用的广阔领域，是化学工作者深入理解和实践复杂分子构建的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读过程，就像是在跟随一位经验丰富的向导，穿越一个错综复杂却又充满秩序的分子迷宫。作者在《超分子组装：结构与功能》中，将“结构”与“功能”之间的必然联系，展现得淋漓尽致。我过去常常疑惑，为什么某些看似相似的分子，在组装成更大的结构后，会表现出如此天壤之别的性能。这本书给出了令人信服的答案。它详细剖析了分子间的弱相互作用，是如何在宏观尺度上累积并放大，从而决定了超分子体系的整体构象和行为。比如，在讨论晶体工程时，作者通过对不同晶型及其光学、电学性质的对比分析，清晰地揭示了分子在空间排列上的微小差异，如何导致宏观性能的巨大改变。这让我意识到，在分子层面进行精细的“构型设计”，是实现材料功能定制的关键。书中关于“超分子聚合物”的章节，尤其令我着迷。它解释了如何利用可逆的非共价键，将小的分子单元连接成可溶性的、具有弹性的长链，这种材料的可设计性和可回收性，为可持续材料的发展提供了新的思路。总的来说，这本书不仅是知识的传授，更是一种思维方式的启迪，它让我学会了从微观结构去理解宏观现象，从基础原理去预测和设计新材料。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我对“功能”的定义有了根本性反思的书。《超分子组装：结构与功能》不仅讲解了结构如何决定功能，更重要的是，它揭示了“功能”本身是如何被“设计”出来的。作者的写作，没有那种生硬的教科书式的说教，而是像一位老朋友在娓娓道来，娓娓道来那些关于分子世界里奇妙的“协作”故事。我特别喜欢书中对“分子识别”和“自催化”等概念的阐述，它们不仅仅是化学反应的描述，更像是赋予了分子一种“智慧”和“意图”。例如，在介绍分子机器时，作者将它们比作微小的“工人”，能够执行特定的任务，这让我对纳米技术和分子工程的理解，变得更加具象和生动。书中对“组装”的讨论，让我看到了一个超越传统化学键合的全新视角，非共价键的力量，在宏观功能实现上，同样可以发挥决定性作用，而且往往更加灵活和可逆。我尤其对书中关于“有序性”的论述印象深刻，它告诉我们，微观层面的精确排列，是如何最终驱动宏观功能的实现，而这种精确性，往往是自然界创造复杂生命体的基础。这本书让我开始思考，如何通过对分子“行为”的理解和操控，来创造出具有全新功能的材料，这是一种深刻的启发。

评分☆☆☆☆☆

《超分子组装：结构与功能》给我带来的，是一种全新的科学认知框架。我过去对于“功能”的理解，往往局限于材料本身的化学成分，而这本书则让我看到了，除了成分之外，分子是如何“组织”起来，以及这种“组织”本身所蕴含的巨大能量。作者对“组装”过程的描述，既严谨又富于启发性。他强调了“自洽性”和“动态性”在超分子体系中的重要性。那些由非共价键形成的超分子结构，往往是动态平衡的，能够根据外界环境的变化而发生可逆的重组，这种“生命力”一般的特性，让我对材料的理解上升到了一个新的层次。书中关于“响应性材料”的讨论，给我留下了深刻的印象。作者介绍了如何设计能够对光、热、pH值等外界刺激做出反应的超分子体系，并阐述了这些体系在传感器、药物释放系统等领域的应用前景。这让我看到了，材料不再是死的存在，而是可以与环境进行互动的“智能”实体。我尤其欣赏作者在介绍复杂的科学原理时，能够始终保持一种清晰的逻辑脉络，将一个抽象的概念，一步步地拆解，最终呈现在读者面前。这本书不仅仅是理论的堆砌，更是科学思想的传递，它让我看到了一个更加广阔的科学世界。

评分☆☆☆☆☆

读完《超分子组装：结构与功能》，最大的感受就是它为我打开了一个全新的视角，让我看到了物质世界在分子层面的精妙设计。我一直对材料科学很感兴趣，但很多时候接触到的都是宏观的性能描述，诸如强度、导电性等等。这本书则深入到了这些性能的根源，解释了为什么材料会呈现出特定的结构，而这些结构又如何赋予它们独特的功能。作者用非常清晰的语言，将那些抽象的分子间相互作用，比如氢键、π-π堆积、范德华力等等，具象化地呈现在读者面前。特别是关于自组装的部分，简直像是在讲述大自然创造万物的奥秘。从简单的分子，如何通过自身的力量，不需要外部指令，就能排列组合成复杂有序的超分子结构，这让我惊叹不已。书中列举了许多具体的例子，比如DNA双螺旋的形成、蛋白质的折叠，甚至细胞膜的构建，这些我们生活中习以为常的现象，在超分子组装的理论框架下，都变得有迹可循，逻辑严谨。我尤其喜欢其中关于“模板效应”的讨论，它解释了如何利用预先存在的结构来指导新的分子有序排列，这对于设计新型功能材料，比如用于催化、传感或者药物递送的材料，具有极其重要的指导意义。总的来说，这本书不仅在理论上夯实了我的知识基础，更在实践层面激发了我无限的想象空间，让我看到了利用分子层面的精确控制，来创造前所未有新材料的可能性。

评分☆☆☆☆☆

《超分子组装：结构与功能》这本书，可以说是一次颠覆性的阅读体验。我原本以为这种涉及“组装”和“结构”的书，可能会充斥着大量枯燥的化学式和复杂的图解，但事实完全出乎我的意料。作者的写作风格非常引人入胜，他并没有直接灌输理论，而是通过大量的生动比喻和类比，将那些高深的科学概念变得易于理解。例如，在解释分子识别机制时，作者将分子比作“锁与钥匙”，形象地描绘了它们之间精确的匹配关系，这让我一下子就抓住了核心要义。书中最让我印象深刻的是关于“设计”的部分，作者详细阐述了如何根据特定的功能需求，去设计具有特定结构的超分子体系。这不仅仅是科学的探索，更是一种艺术的创造。通过调整分子的形状、大小、电荷分布以及官能团，科学家们能够“编程”分子，让它们按照预设的规则进行组装，最终实现我们想要的功能。书中对一些前沿领域的应用，如分子机器、人造酶、以及纳米药物载体的开发，都做了深入浅出的介绍，让我看到了超分子化学在解决现实问题中的巨大潜力。虽然我不是这个领域的专业人士，但阅读这本书的过程，却让我觉得自己仿佛置身于一个充满智慧和创新的实验室，与科学家们一同探索物质世界的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

good very blood well

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正版书，支持

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good very blood well

评分☆☆☆☆☆

不错不错不错不错不错不错

评分☆☆☆☆☆

和理论书搭配着来看，理解的会更透彻。

评分☆☆☆☆☆

good very blood well

评分☆☆☆☆☆

很好的工具书，纸张也很好，值得购买

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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