超分子组装 结构与功能PDF电子书下载

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“PdL2（PtL2）”构筑基块的纳米分子笼 65

3.2.2 M4L6（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