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第一部分 总纲 2

第1章 从超分子化学到自组装调控的共价合成化学 2

1.1 绪言 2

1.2 超分子化学与自组装简介 3

1.2.1 分子识别的基本原理——主-客体络合作用 3

1.2.2 预组织和互补性 4

1.2.3 各种超分子相互作用的本质和量化 5

1.2.4 模板效应和自组装 8

1.2.5 介质效应 10

1.2.6 超分子结构的分析方法 11

1.2.7 超分子系统的动力学 13

1.3 从超分子化学到结构动态化学和动态共价化学 14

1.3.1 结构动态化学和动态共价化学 14

1.3.2 动态的分子和超分子聚合物 16

1.4 共价键稳定的组装 18

1.4.1 机械互锁的大分子的模板导向合成 18

1.4.2 树枝状自组装及共价稳定化 19

1.4.3 自组装单层膜的共价化 21

1.4.4 自组装微胞、胶束和纳米囊泡的共价固定化 22

1.5 有组织体系中的聚合 23

1.5.1 界面和表面上的单层和多层的聚合 23

1.5.2 中介相中的聚合 25

1.6 结语 27

参考文献 27

第二部分 超分子聚合物及自组装调控合成共价聚合物 30

第2章 超分子聚合物化学的基本概念及原理 30

2.1 超分子聚合物的定义及分类 30

2.2 成键点分布和组装体的维数 32

2.3 开放式和闭合式组装 33

2.4 胶束化和微相分离 34

2.5 形状识别效应和液晶性 35

2.6 超分子聚合机理 38

2.6.1 多级开放式缔合（MSOA） 38

2.6.2 液晶取向偶合生长 38

2.6.3 螺旋状或管状生长 39

2.6.4 平面和三维生长 42

2.6.5 工程生长（engineered growth） 43

2.6.6 主-客体聚合型组装 44

2.7 超分子聚合物的基本特征和材料性质 45

2.8 超分子聚合物共价化及纳米科学 50

参考文献 51

第3章 氢键超分子聚合物 54

3.1 用于构筑超分子聚合物的氢键亚单元的一般描述 54

3.2 多重氢键复合模型及实例 55

3.2.1 氢键多极阵列的模型表示 55

3.2.2 四重氢键体系 57

3.2.3 基于四氢键缔合模式的超分子聚合物 60

3.3 超分子聚合物中的阶层有序 62

3.4 液晶增强的氢键和氢键的超分子液晶聚合物 64

3.5 相分离增强的氢键 66

3.6 树枝状的氢键超分子聚合物 66

3.7 其它类别的超分子氢键聚合物 67

3.7.1 聚合物共混物和交联网络 67

3.7.2 从分散体到单层 68

3.8 氢键超分子聚合物中的线团、棒和环 69

3.8.1 棒状超分子聚合物 69

3.8.2 成环作用 70

3.8.3 环-链平衡 72

3.9 氢键螺旋纳米管 75

3.10 阶层性自组织和氢键超分子聚合物智能材料 75

3.11 结语 78

参考文献 78

第4章 超分子液晶和功能化高响应性“软材料” 81

4.1 自组装软物质与液晶 81

4.2 液晶自组织的几种相结构 82

4.2.1 向列相 83

4.2.2 层状结构 83

4.2.3 柱状相 83

4.2.4 立方相 83

4.3 具有复杂有序结构软物质体系的构筑 84

4.3.1 手性液晶和超分子手性的相结构 84

4.3.2 香蕉形液晶 85

4.3.3 树枝形液晶 87

4.3.4 微相分离诱导自组织 87

4.4 超分子液晶的理论概述 90

4.4.1 分子的溶致液晶相的统计力学原理 90

4.4.2 可逆组装的分子系统的某些基本概念 91

4.4.3 自组装和液晶有序 92

4.4.4 计算机模拟 93

4.5 氢键驱动的超分子液晶及聚合物 94

4.6 超分子液晶的特殊行为特征 99

4.7 双致液晶及阶层有序 102

4.7.1 双亲的嵌段共聚物——最普通的双致性材料 102

4.7.2 小分子的双亲性液晶基 103

4.7.3 柔性的双亲分子 103

4.7.4 极性基团和棒状单元的结合 104

4.7.5 带柔性链的几何不等轴液晶基的双致液晶性 105

4.7.6 低聚的聚氧乙烯链和盐的作用 106

4.7.7 在液晶溶剂中的双致液晶行为和不同尺度的多层次有序 107

4.7.8 多亲分子的双致液晶行为 108

4.8 液晶组装体的功能化 109

4.8.1 功能性的超分子液晶的材料设计 109

4.8.2 高功能化的液晶组装体 110

4.9 结语 119

参考文献 120

第5章 超分子螺旋聚合物 124

5.1 生物体中的超分子识别和螺旋构筑 124

5.1.1 生物体的超分子化学 124

5.1.2 生物化学的自组装 124

5.1.3 DNA的结构、功能和超分子的识别 125

5.1.4 骨胶原的三螺旋多肽的自缔合 130

5.1.5 蛋白质的α-螺旋结构及其合成模拟物 130

5.2 超分子螺旋聚合物的构筑 131

5.2.1 螺旋的分子程序化 132

5.2.2 自发去手性对称化和超分子手性 134

5.2.3 憎溶剂效应驱使的共轭链的螺旋 136

5.2.4 基于氢键和憎溶剂效应协同构筑的螺旋超分子聚合物 137

5.2.5 主要基于配位构筑的超分子螺旋聚合物 140

5.2.6 双股和多股超分子螺旋的构筑 145

5.2.7 超分子螺旋聚合物的手性放大 151

5.3 结语 154

参考文献 155

第6章 梯形、管状和二维聚合物的超分子构筑和合成 157

6.1 梯形聚合物 157

6.1.1 超分子梯的构筑及功能行为 157

6.1.2 分子梯的超分子模板控制合成 159

6.1.3 有机共轭梯形聚合物的两步聚合法合成及其电光应用 163

6.2 聚合物纳米管的超分子组装 167

6.2.1 螺旋分子盘绕成中空筒状结构 167

6.2.2 环堆积模式 168

6.2.3 “拼盘”组装（sector-assembly）模式 170

6.2.4 片层折叠模式 172

6.2.5 双亲嵌段聚合物的自组装 172

6.2.6 杂化管状结构的模板指向合成 174

6.2.7 超分子组装纳米管的潜在应用 174

6.3 二维聚合物的超分子构筑和合成 176

6.3.1 Stupp研究的二维聚合物极化膜 177

6.3.2 从超分子簇到宏观膜的多层次组装行为 180

6.3.3 表面支撑的二维金属—有机配位组装体 181

6.4 结语 182

参考文献 183

第7章 模板包容及受限空间中的超分子构筑和合成 184

7.1 纳米主—客体化学和低维合成 184

7.1.1 超分子主—客体化合物分类 185

7.1.2 用于低维纳米合成的基本模板类型 185

7.1.3 术语：自组装、自组织和自合成 187

7.2 聚合物模板中的纳米构筑 187

7.2.1 用作模板的自组装体系的相行为 188

7.2.2 双亲嵌段共聚物和表面活性剂模板 189

7.2.3 生物大分子模板和“生物矿化” 190

7.2.4 液晶模板 191

7.2.5 连续模板合成绝缘的纳米导线束 193

7.2.6 溶胶—凝胶模板技术 194

7.3 模板聚合和分子印记合成 195

7.3.1 模板聚合机理 195

7.3.2 模板聚合的动力学特点 196

7.3.3 模板聚合产物及潜在应用&] 96

7.3.4 分子印记聚合物及其潜在应用 197

7.4 受限空间中的超分子构筑和合成 199

7.4.1 纳米尺寸孔径的沸石的受限空间合成 200

7.4.2 沸石中受限空间的指向合成 200

7.4.3 晶体中的立体选择性合成和光异构化反应 201

7.4.4 分子水平立体规整的模板中的聚合 201

7.4.5 纳米孔道中的受限聚合 202

7.4.6 空间受限聚合直接合成纳米共混物 203

7.4.7 表面受限合成聚合物包覆的金属纳米粒子和中空聚合物微球 203

7.5 基于晶体工程的超分子合成 205

7.5.1 基本原理和策略 206

7.5.2 方法论——分子间相互作用 206

7.6 无机材料的仿生合成 207

7.6.1 生物硅化和仿生合成的分子源 207

7.6.2 二氧化硅和陶瓷类氧化物的仿生合成 208

7.6.3 蛋白质和多肽指向合成半导体 211

7.6.4 纳米金属的仿生合成 212

7.6.5 蛋白质和多肽为模板的合成材料的潜在应用 213

7.7 结语 215

参考文献 216

第三部分 超分子构筑调控的逐步偶联和聚合 218

第8章 适用于多官能单体受控聚合的“超分子构筑调控逐步偶联和聚合法（SCP）” 218

8.1 合成高分子与生物高分子的结构差异及其原因 218

8.2 “超分子构筑调控的逐步偶联和聚合法（SCP）”研究背景 219

8.3 “超分子构筑调控逐步偶联和聚合法（SCP）”的化学涵义 220

8.3.1 什么是“超分子构筑调控逐步偶联和聚合法（SCP）” 220

8.3.2 SCF’方法的对象 223

8.3.3 SCP方法的目标——分子识别性可调聚合物 223

8.3.4 SCP方法的基础 223

8.3.5 SCP方法的基本步骤 224

8.3.6 SCP方法的关键 224

8.3.7 SCP方法中形成共价高分子的反应——偶联与聚合反应 225

8.3.8 SCP方法中最重要的构件——梯形聚合物（LP） 225

8.3.9 SCp方法中聚合物立体构型控制 226

8.3.10 SCP方法中偶联剂的选择 226

8.4 SCP方法小结与展望 227

8.4.1 SCP方法小结 227

8.4.2 展望 228

参考文献 229

第9章 结构规整的有机桥基梯形聚硅氧烷的合成 230

9.1 梯形聚合物简介 230

9.2 梯形聚硅氧烷的分类 231

9.3 梯形超结构和梯形聚硅氧烷的表征 232

9.3.1 梯形超结构的表征 232

9.3.2 梯形聚硅氧烷（R-LPS）的表征 233

9.4 结构规整有机桥基梯形聚硅氧烷（R-OLPS）的合成 233

9.4.1 有机桥基梯形聚硅氧烷的研究背景 233

9.4.2 不同类型有机桥基的梯形聚硅氧烷（R-0LPS）的超分子构筑和合成 234

9.5 结语 247

参考文献 248

第10章 结构规整的梯形聚倍半硅氧烷（R-LPSQ）的合成 249

10.1 研究背景 249

10.2 梯形超结构（R-Ls）的构筑和以“同步增长”方式调控合成结构规整的R-LPSQ 252

10.2.1 1,3一四羟基二硅氧烷自组装形成梯形超结构（R-LS）和以“同步增长”方式自受限合成R-LPSQ 252

10.2.2 预偶联生成的“工”字形前体构筑的梯形超结构（R-LS）自受限合成R-LPSQ 265

10.3 高规整性梯形聚倍半硅氧烷（Ph-LPSQ）多层次组装 280

10.4 螺旋构象与硅核磁谱特征峰“红移”的关系 281

10.5 结语 282

参考文献 283

第11章 主链为梯形聚硅氧烷的液晶高分子和超分子液晶组装体 285

11.1 前言 285

11.2 “鱼骨形”液晶聚硅氧烷（FBLCP）的合成与液晶性 288

11.2.1 梯形聚氢基倍半硅氧烷（H-LPSQ）与端烯基液晶单体硅氢加成反应合成FBLCP 288

11.2.2 含液晶基元三官能硅烷单体经预偶联和梯形超结构的协同氢键模板合成FBLCP 292

11.2.3 “鱼骨形”亚苯桥基聚硅氧烷液晶高分子 294

11.2.4 “鱼骨形”液晶聚硅氧烷金属络合物（M-FBLCP）的液晶性 294

11.3 “划艇形”液晶聚硅氧烷（RBLCP）的合成与性质 297

11.3.1 “划艇形”液晶聚硅氧烷RBLCP的合成 297

11.3.2 “划艇形”液晶聚硅氧烷RBLCP的表征 297

11.4 金属络合桥连的拟梯形主链碟形液晶高分子及其自组装液晶 301

11.4.1 含金属络合碟形基元的拟梯形主链液晶高分子 301

11.4.2 含双金属核“双子星座型”碟形液晶的合成和相行为研究 301

11.4.3 侧链含苯并菲碟形基元的梯形高分子的自组装单层膜的形态特征 304

11.4.4 氢键液晶组装体的构筑和高强度相错研究 305

11.4.5 双亲的三联苯衍生物的多层次组装研究 307

11.5 结语 309

参考文献 309

第12章 微观结构可调管形聚硅氧烷高分子的合成及应用探索 311

12.1 前言 311

12.1.1 聚环糊精管状高分子 311

12.1.2 聚杯芳烃管状高分子 312

12.1.3 树状聚卟啉“核-壳”模板法合成管状高分子 312

12.2 管形聚硅氧烷高分子的合成 313

12.2.1 顺式全同梯形聚倍半硅氧烷（cis-LPSQ）立体构型的确定 313

12.2.2 从顺式全同梯形聚倍半硅氧烷前体合成管状高分子的依据 316

12.2.3 管状聚硅氧烷高分子表征中存在的问题 316

12.2.4 从顺式全同梯形聚倍半硅氧烷前体合成管状高分子的两种模式 316

12.2.5 从顺式全同梯形聚倍半硅氧烷前体合成管状高分子的结构调节 318

12.3 不同尺寸管状聚硅氧烷高分子主体与客体包埋体系 319

12.3.1 客体为棒状液晶分子 319

12.3.2 客体为荧光分子 321

12.3.3 客体为稀土金属离子 323

12.3.4 客体为催化剂分子 325

12.4 反应性顺式全同梯形聚硅氧烷的螺旋成管反应 325

12.5 用管形聚硅氧烷包埋固化促进剂延长环氧微电子包封料室温储存性的应用探索 325

12.6 结语 327

参考文献 328

第13章 拟筛板硅氧烷高分子合成及应用探索 329

13.1 引言 329

13.2 “蜂窝状”聚倍半硅氧烷的合成及二阶非线性光学膜应用探索 330

13.3 筛板聚硅氧烷的合成探索 332

13.3.1 筛板聚合物的分子设计 333

13.3.2 筛板聚合物SPP的制备 334

13.3.3 筛板聚合物（SPP）的表征 336

13.4 结语 338

参考文献 339

第14章 梯形聚硅氧烷功能化及应用探索 340

14.1 反应性的梯形聚硅氧烷 340

14.1.1 基于预胺解的“逐步偶联和聚合（SCP）”的基本反应路线 340

14.1.2 改进的反应路线 341

14.1.3 通过基团转化反应合成含亲水侧基的反应性聚倍半硅氧烷 343

14.1.4 乙氧基封端的聚倍半硅氧烷低聚物及应用探索 344

14.2 用梯形聚倍半硅氧烷微胶囊化的环氧微电子塑封料的固化促进剂 345

14.3 梯形聚倍半硅氧烷液晶光致取向膜 347

14.3.1 研究背景 347

14.3.2 带双元光敏基的聚倍半硅氧烷光致取向膜 348

14.3.3 光指令层（commend layer）组建的光驱液晶池 351

14.4 高光量子效率的含大π共轭芳桥基的梯形聚硅氧烷 352

14.4.1 研究背景 352

14.4.2 三联苯桥基梯形聚硅氧烷的分子设计、合成和表征 353

14.4.3 TBLP的光学性质 355

14.5 结语 355

参考文献 355

第15章 碳基梯形聚合物的合成 357

15.1 研究背景 357

15.2 碳基梯形聚合物的合成方法和研究进展 358

15.2.1 碳基梯形聚合物的合成方法 358

15.2.2 大π共轭体系的梯形高分子研究的新进展 362

15.3 超分子构筑调控合成结构规整碳基梯形聚合物 366

15.3.1 单体合成 367

15.3.2 梯形聚酯（LPE）的自受限合成 369

15.3.3 梯形超结构R-LS和梯形聚酯1PE的表征 369

15.4 结语 371

参考文献 372

付录 373

中文、英文及缩略语对照表 373