配位超分子结构化学基础与进展PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 超分子化学的发展 1

1.1.1 从分子化学到超分子化学 1

1.1.2 超分子化学概念的演化 3

1.1.3 关于超分子化学的表述 7

1.1.4 配位超分子化学 13

1.2 超分子体系稳定因素 22

1.2.1 能量效应 23

1.2.2 熵效应 28

1.2.3 锁和钥匙原理 30

1.2.4 协同效应 33

1.2.5 模板效应 33

1.2.6 热力学和动力学影响 33

1.2.7 晶体自组装 35

1.3 超分子结构化学展望 36

参考文献 40

第2章 超分子体系中的弱相互作用——分子间键 43

2.1 氢键 43

2.1.1 氢键的几何参数和形态 45

2.1.2 氢键的分类和强度 45

2.1.3 氢键的组装形式 46

2.1.4 超分子体系中的非常规氢键 48

2.1.5 氢键的研究方法 50

2.1.6 基于氢键组装的超分子化合物 53

2.2 π-π堆积作用 63

2.2.1 π-π堆积作用的本质 63

2.2.2 稠环晶体中π-π堆积作用的常见构型 65

2.2.3 基于π-π堆积作用的超分子化合物 65

2.3 其他次级键 71

2.3.1 范德华力 71

2.3.2 离子-π相互作用 72

2.3.3 主客体相互作用（疏水作用、离子-大环相互作用、主客体识别作用） 75

2.3.4 非金属原子间的次级键 77

2.3.5 金属原子与非金属原子间的次级键 79

2.3.6 金属原子与金属原子间的次级键 81

2.4 分子间键的协同作用 83

2.4.1 氢键和π-π堆积作用 84

2.4.2 π-π堆积作用和静电作用 84

2.4.3 氢键和配位作用 85

2.4.4 疏水作用和配位作用 86

2.5 结语 86

参考文献 87

第3章 晶体工程 94

3.1 晶体工程的概念 94

3.2 晶体工程的策略 95

3.2.1 结点-连接棒方法 95

3.2.2 超分子合成子和反向合成方法 96

3.2.3 分子组合工具方法 98

3.2.4 分子构筑学 98

3.2.5 次级结构单元策略 99

3.3 无机晶体工程构建实例 100

3.3.1 通过分子间弱相互作用连接的无机超分子晶体 101

3.3.2 通过配位键作用连接的无机超分子晶体 110

3.4 晶体工程的应用 113

3.4.1 多孔材料 113

3.4.2 磁性 115

3.4.3 光学性质 117

3.4.4 导电性 117

3.4.5 自旋交叉配合物 117

3.5 晶体生长与超分子异构 120

3.5.1 晶体生长 120

3.5.2 超分子异构 121

3.6 晶体工程所用的工具 122

3.6.1 单晶X射线衍射分析技术 122

3.6.2 粉末衍射法晶体结构解析 123

3.6.3 同步辐射X射线粉末衍射技术 125

3.6.4 高分辨率粉末中子衍射技术 125

3.6.5 核磁共振谱技术 126

3.6.6 晶体结构数据库 128

3.7 晶体结构的预测 129

3.8 晶体工程的前景和挑战 131

参考文献 132

第4章 分子工程 139

4.1 分子多边形和分子多面体的分类 139

4.1.1 分子多边形 140

4.1.2 柏拉图多面体 140

4.1.3 阿基米德多面体 142

4.1.4 棱柱体 146

4.1.5 管状体 146

4.2 分子工程的策略 147

4.2.1 对称相互作用模型 148

4.2.2 分子图书馆模型 149

4.2.3 组装描述符方法 151

4.2.4 分子嵌板模型 152

4.2.5 分子夹模型 153

4.3 分子工程的实例 156

4.3.1 分子多边形 156

4.3.2 分子多面体 162

4.4 分子工程的应用 179

4.4.1 手性 179

4.4.2 客体吸附 180

4.4.3 空腔诱导反应和催化 180

4.4.4 水溶性分子笼 183

4.5 分子工程的研究手段 184

4.6 总结与展望 188

参考文献 188

第5章 网络化学与拓扑结构 194

5.1 拓扑学的基本概念及表达法 194

5.1.1 拓扑学的基本概念 195

5.1.2 拓扑表达法 197

5.1.3 高连接网络的表达 212

5.2 一维拓扑结构 214

5.3 二维拓扑结构 216

5.3.1 单节点二维网络结构 216

5.3.2 双节点二维网络结构 219

5.4 三维网络 222

5.4.1 3-连接三维网络 223

5.4.2 4-连接三维网络 228

5.4.3 5-连接三维网络 234

5.4.4 6-连接三维网络 235

5.4.5 高连接网络 236

5.4.6 3，4-连接网络 240

5.4.7 3，5-连接hms三维网络 243

5.4.8 3，6-连接网络 244

5.4.9 4，6-连接cor三维网络 246

5.4.10 4，8-连接flu三维网络 246

5.5 拓扑分析常用软件 247

5.5.1 OLEX 248

5.5.2 TOPOS 250

5.5.3 软件使用小结 258

5.6 网络化学结构数据库 258

5.6.1 拼贴块与拼贴模式 259

5.6.2 周期性网络与拼贴 260

5.6.3 数据库使用 261

5.7 小结 265

参考文献 265

第6章 穿插与缠绕结构 270

6.1 基本概念 270

6.2 标准穿插网络 275

6.2.1 二维-二维网络穿插 275

6.2.2 三维-三维网络穿插 282

6.3 多聚联锁结构 284

6.3.1 零维网络基元的多聚联锁 284

6.3.2 一维网络基元的多聚联锁 284

6.3.3 二维网络基元的多聚联锁 287

6.3.4 不同维数或不同拓扑网络基元之间的多聚联锁 290

6.4 多聚穿套结构 291

6.4.1 不可拆分体系 291

6.4.2 可拆分体系 292

6.5 多聚打结结构 294

6.5.1 配位键作用的自穿插网络体系 295

6.5.2 弱作用力交叉连接的自穿插网络体系 296

6.6 Borromean网络 297

6.6.1 砖墙型（6，3）网形成的二维Borromean网络 297

6.6.2 蜂窝状（6，3）网形成的二维Borromean网络 298

6.6.3 2D→3D型三维Borromean网络 299

6.7 一维链的交织网络 300

6.7.1 枕木式交织网络 300

6.7.2 织布式交织网络 301

6.7.3 铁丝网式交织网络 302

6.8 特殊缠绕结构 303

6.8.1 穿插和多聚穿套共存的结构 303

6.8.2 多聚联锁和多重穿插共存的结构 303

6.8.3 多聚联锁和多聚穿套共存的结构 305

参考文献 306

第7章 轮烷和索烃——分子器件和分子机器 310

7.1 轮烷 310

7.1.1 轮烷的组装原理及方法 311

7.1.2 金属轮烷超分子自组装的类型 313

7.1.3 非金属轮烷超分子自组装的类型 320

7.1.4 配位聚合物多聚轮烷超分子自组装 323

7.2 索烃 325

7.2.1 金属离子模板合成法 326

7.2.2 金属离子直接参与成环法 331

7.2.3 阴离子模板法合成索烃 334

7.3 轮烷和索烃结构在分子器件和分子机器中的应用 335

7.3.1 化学驱动 336

7.3.2 电化学驱动或电驱动 336

7.3.3 pH驱动 337

7.3.4 光驱动 338

7.4 展望 342

参考文献 342

第8章 螺旋结构 347

8.1 基本概念与分类 347

8.2 有限无机螺旋体 350

8.2.1 螺旋体的组装 350

8.2.2 各类无机螺旋体的组装实例 352

8.2.3 无机螺旋体的结构转化 368

8.2.4 无机螺旋体的应用 371

8.2.5 展望 373

8.3 无限螺旋配位聚合物 373

8.3.1 螺旋配位聚合物的组装 373

8.3.2 各类螺旋配位聚合物的组装实例 374

8.4 内消旋螺旋配合物 384

8.4.1 内消旋螺旋体 384

8.4.2 内消旋螺旋配位聚合物 387

8.5 总结与展望 389

参考文献 389

第9章 超分子异构 402

9.1 超分子异构的概念 402

9.2 超分子异构的分类 404

9.2.1 结构超分子异构 405

9.2.2 构象超分子异构 406

9.2.3 缠绕穿插超分子异构 407

9.2.4 包合超分子异构 409

9.2.5 拓扑超分子异构 410

9.2.6 光学超分子异构 410

9.3 开环超分子异构 413

9.4 单晶到单晶结构转化中的超分子异构 418

9.5 同一晶体中的超分子异构 424

参考文献 426