超分子化学PDF电子书下载

第1章　概念 1

1.1　超分子化学的定义与发展历史 1

1.1.1　什么是超分子化学 1

1.1.2　主-客体化学 2

1.1.3　发展 3

1.2　超分子主-客体化合物的分类 4

1.3　受体、配位和锁钥的类比 6

1.4　螯合和大环作用 7

1.5　预组织性和互补性 10

1.6　热力学和动力学选择性 11

1.7　超分子相互作用的本质 15

1.7.1　离子-离子相互作用 15

1.7.2　离子-偶极相互作用 16

1.7.3　偶极-偶极相互作用 17

1.7.4　氢键 17

1.7.5 阳离子-π相互作用 18

1.7.6　π-π堆积 19

1.7.7　范德华作用力 20

1.7.8 固体中的紧密堆积 21

1.7.9　疏水效应 21

1.8　超分子主体设计 22

习题 23

参考文献 24

第2章　生命中的超分子化学 25

2.1 生物化学中的碱金属阳离子 25

2.1.1　膜电位 25

2.1.2　膜传输 27

2.1.3　视紫红质：一种超分子光子器件 32

2.2　卟啉和四吡咯大环 34

2.3　植物光合作用中的超分子特征 35

2.3.1 四吡咯镁络合物的作用 35

2.3.2 由水到氧气的锰催化氧化 39

2.4　血红蛋白吸收和运载氧 41

2.5　辅酶B12 46

2.6　神经传递素和荷尔蒙 49

2.7.1　DNA的结构和功能 50

2.7　DNA 50

2.7.2　定点突变 54

2.7.3　聚合酶链反应 54

2.7.4　与DNA的结合 55

2.8　生物化学中的自组装 58

2.9　Viagra？:Beyond the Hype 59

习题 61

参考文献 61

3.1.1　发现与展望 62

第3章 阳离子络合主体 62

3.1　冠醚 62

3.1.2　合成 64

3.2　套索醚和荚状醚 65

3.2.1　荚状醚 65

3.2.2　套索醚 67

3.2.3　双支链套索醚 69

3.3 穴醚 69

3.4　球醚 72

3.5　命名法 74

3.6.1　溶解性 76

3.6　溶液性质 76

3.6.2　溶液应用 77

3.7　阳离子络合的选择性 80

3.7.1 总则 80

3.7.2　冠醚 81

3.7.3　套索醚 84

3.7.4　穴醚 85

3.8.1　大环效应 87

3.8　大环、大二环及模板效应 87

3.8.2　模板效应 88

3.8.3　高度稀释合成法 90

3.8.4　［2+2］环缩合 91

3.9　预组织性和互补性 93

3.9.1　热力学效应 93

3.9.2　动力学和动态学效应 97

3.10　软金属离子对应的软配体 99

3.10.1　杂冠醚 100

3.10.2　杂化穴醚 103

3.10.3　混合穴醚络合物 104

3.10.4　席夫碱 105

3.11　有机阳离子的络合作用 107

3.11.1　单环冠络合铵根阳离子 107

3.11.2　三维主体分子对铵离子的络合 109

3.11.3　双络合功能基受体 109

3.11.4　手性识别 113

3.11.6　个案研究：除草剂受体 115

3.11.5　两性受体 115

3.12　碱金属阴离子和电子化物 117

3.13　杯芳烃 118

3.13.1　杯芳烃络合阳离子 121

3.13.2　相转移平衡 124

3.13.3　杂杯芳烃络合阳离子 125

3.14　碳原子给体与π-酸配体 127

3.14.1　混合碳-杂原子主体 127

3.14.2　碳氢化合物主体 129

3.15.1　天然含铁细胞 131

3.15　含铁细胞 131

3.15.2　合成体系 132

习题 133

思考题 134

参考文献 135

第4章　阴离子的键合 138

4.1　引言 138

4.2　生物阴离子受体 140

4.2.1　络合磷酸根和硫酸根的蛋白质 140

4.2.2　作为阴离子络合点的精氨酸 141

4.2.3　羧肽酶A 142

4.3　阴离子主体设计理念 143

4.4　从阳离子主体到阴离子主体——pH的简单变化 145

4.4.1　四面体受体 145

4.4.2　形状选择性 146

4.4.3　二维主体 148

4.4.4　环番主体 153

4.5　胍盐基受体 154

4.6　有机金属受体 156

4.7 中性受体 161

4.7.1　两性离子 162

4.7.2　氢键主体 162

4.8　氢负离子海绵和其他路易斯酸螯合剂 164

4.9　反冠 166

4.10　配位作用 169

习题 171

参考文献 172

思考题 172

第5章 中性分子的络合 175

5.1　无机固态包合水合物 175

5.1.1　包合水合物 175

5.1.2　沸石 180

5.1.3　层状固体和插合物 185

5.1.4　Hoffman包合物和Werner包合物 188

5.2　有机主体的固态包合物 189

5.2.1　脲包合物（urea calthrates） 189

5.2.2　其他通道包结物 193

5.2.3　氢醌，苯酚和狄安宁化合物：六主体策略 199

5.2.4　三缩邻百里酸 201

5.2.5　cyclotriveratrylene 205

5.2.6　亚四苯基 208

5.3 中性分子的空穴内络合物：溶液和固态络合 212

5.3.1　本性曲率：空穴配体（cavitand）对客体的络合 212

5.3.2　环糊精 223

5.3.3　分子裂缝（cleft）和分子镊子 232

5.3.4　环番主体 234

5.3.5　从包合物构筑单元构造一个溶液主体：穴番 246

5.3.6　共价空穴：carcerands and hemicarcerands 251

5.4　富勒烯的超分子化学 260

5.4.1　客体富勒烯 260

5.4.2　主体富勒烯 262

5.4.3　富勒烯作为超导插合物（intercalation compound） 264

习题 266

思考题 266

参考文献 266

6.1.1　概述 271

第6章　晶体工程 271

6.1　概念 271

6.1.2　分子间相互作用 273

6.1.3　氢键的特殊作用 273

6.1.4　图集分析 277

6.1.5 晶体生长 279

6.1.6　晶体解析 285

6.1.7　晶体工程设计策略 286

6.2　晶体结构预测 287

6.2.1　计算方法 287

6.2.2　Etter's规则 289

6.3　剑桥晶体结构数据库 291

6.4　钻石形晶格的晶体工程 294

6.5　氢键晶体工程 297

6.5.1　羧酸二聚体 297

6.5.2　酰胺 298

6.5.3　醇 299

6.5.5　胺-胺共晶 300

6.5.4　醇-胺共晶 300

6.6　一氧化碳参与的氢键 301

6.7　弱氢键 302

6.8　与金属和金属氢化物形成的氢键 304

6.8.1　与金属的直接作用 304

6.8.2　金属氢化物的相互作用 305

6.9　π-π堆积 307

6.10　其他作用 308

6.11.1　轮轴主体 309

6.11　不规则形状和失配 309

6.11.2　失配伙伴 310

6.12　配位聚合物 311

6.13　生物模拟结构 314

6.14　混晶：葫芦包合物 317

习题 321

思考题 321

参考文献 321

7.1 引言 324

7.1.1 范围和目标 324

第7章　模板和自组装 324

7.1.2　术语学 325

7.2　生物化学自组装 326

7.2.1　烟草花叶病毒 326

7.2.2　严格自组装 327

7.2.3　共价修饰的自组装 328

7.3　合成体系中的自组装——热力学和动力学影响 329

7.3.1　合成中的模板效应 329

7.3.2　一个热力学模型——锌卟啉络合物自组装 331

7.4 自组装配位化合物 334

7.4.1　设计原理 335

7.4.2　超分子立方体 336

7.4.3　分子方和分子箱 337

7.4.4　金属阵列的自组装 344

7.5　闭合络合物的氢键自组装 347

7.5.1　网球与垒球 347

7.5.2　巨型自组装胶囊 351

7.5.3　莲座状分子 355

7.6　索烃和轮烷 357

7.6.1　总论 358

7.6.2　统计法合成索烃和轮烷 359

7.6.3　类轮烷 361

7.6.4　轮烷 362

7.6.5　π-π堆积相互作用形成的索烃 363

7.6.6　辅助连接体法合成索烃 371

7.7　螺旋状络合物 378

7.7.1　概述 378

7.7.2　合成事项 380

7.7.3　［4+4］螺旋状络合物 381

7.7.4　［6+6］螺旋状络合物 382

7.7.5 自识别和正协同性 383

7.7.6　纳米环 386

7.7.7　氢键螺旋体 388

7.8　分子纽结 390

7.9　催化和自复制体系 394

习题 398

参考文献 399

思考题 399

第8章　分子器件 402

8.1　引言 402

8.1.1　分子器件指导原则 402

8.1.2　器件何时才是超分子？ 403

8.2　超分子光化学 404

8.2.1　光化学基础 404

8.2.2　双金属体系与混合价态 406

8.2.3　联吡啶类化合物 407

8.2.4　基于联吡啶的光电化学器件 409

8.2.5　光转换器件 413

8.2.6　非共价键连的体系 413

8.3　信息和信号：信息化学 416

8.3.1　光化学传感器 416

8.3.2　荧光团 419

8.3.3　电化学传感器 421

8.4.1　分子导线 423

8.4　分子电子器件：开关，导线和整流器 423

8.4.2　分子整流器 426

8.4.3　1,2-二噻吩基乙烯体系作为开关 428

8.4.4　电开关发光 429

8.4.5　开关络合 429

8.4.6　变构开关 431

8.5　基于索烃和轮烷的机器 431

8.6.1　非线性光学效应的起源 435

8.6　非线性光学材料 435

8.6.2　二阶非线性光学材料 437

8.6.3　三次谐波发生非线性光学材料 440

8.7　枝状体 440

8.7.1　枝状体的性质与制备 441

8.7.2　主-客体枝状体化学 443

8.7.3　枝状体光化学器件 445

习题 447

参考文献 447

9.1 引言 450

9.1.1　超分子生物化学 450

第9章　生物模拟 450

9.1.2　生物模型的特征 451

9.2　酶的特征 452

9.2.1　定义与结构 452

9.2.2　酶催化机制 453

9.3　环糊精作为酶模拟体 455

9.3.1　使用人工主体框架的酶模型 455

9.3.2　模拟酯酶的环糊精 457

9.3.3　功能化环糊精 458

9.4　模拟ATP酶的单环冠 459

9.5　模拟转乙酰酶的阳离子键合主体 462

9.5.1　手性单环冠 462

9.5.2　结构和功能模拟 464

9.6　金属生物作用点 466

9.6.1　血蓝蛋白模拟物 466

9.6.2　含锌酶 467

9.7　血红素类似物 469

9.7.1　氧气的吸收与运输模型 469

9.7.2　细胞色素P-450模型 473

9.8　维生素B12模型 476

习题 478

思考题 478

参考文献 478

第10章　液相界面、液晶和液相包合物 480

10.1　液相中的有序性 480

10.2　表面活性剂和界面排序 481

10.3.1　性质和结构 485

10.3　液晶 485

10.3.2　液晶材料的设计 492

10.3.3　液晶聚合物 493

10.3.4　液晶显示器 494

10.4　液体包合物 495

10.4.1　性质和发现 495

10.4.2　液体包合物化学中的氧鎓离子 498

习题 500

参考文献 501

索引 502