《超分子組裝: 結構與功能》首先介紹超分子化學的一些基本概念，在此基礎上，結合作者課題組的研究工作，選擇目前超分子化學領域研究比較熱門的幾個專題———自組裝超分子膠囊、自組裝分子籠、自組裝有機納米管、輪烷與索烴、超分子聚合物、芳醯胺螺旋摺疊體、多氫鍵自組裝、分子機器、多孔材料與氣體吸附，向讀者介紹這些領域的最新研究進展。
基本介紹
- 中文名：納米科學與技術:超分子組裝·結構與功能
- 類型：科學與自然
- 出版日期：2014年8月1日
- 語種：簡體中文
- 作者：陳傳峰^楊勇^等
- 出版社：科學出版社
- 頁數：483頁
- 開本：5
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
《超分子組裝:結構與功能》可供超分子化學領域的工作者，以及合成、功能材料、納米器件、晶體工程和超分子化學等研究方向的研究生和高年級本科生參考，《超分子組裝:結構與功能》由科學出版社出版
作者簡介
陳傳峰，1965年出生於安徽長豐。1994年畢業於南京大學化學系，獲博士學位：1994～1996年為中國科學院化學研究所博士後，之後留所工作，任職副研究員：1998～2001年為美國新墨西哥大學化學系訪問學者：2001年至今工作於中國科學院化學研究所，任職研究員、博士生導師。2000年入選中國科學院“百人計畫” 2006年獲國家傑出青年科學基金。現任《有機化學》、《中國化學快報》、Mini—Reviews in Organic Chemistry、current Organocatalysis及current Microwave Chemistry等雜誌編委。主要從事超分子化學、有機合成化學及有機功能材料化學研究工作，發表學術論文200餘篇。
圖書目錄
目 錄 。納米科學與技術 .叢書序前言第1章 超分子化學 :從分子識別到自組裝 1
1 1 超分子化學的基本概念 1 1 1 1 從分子化學到超分子化學 1 1 1 2 超分子化學概念的提出 1 1 2 分子識別 3 1 2 1 分子識別的定義 3 1 2 2 互補性和預組織 4 1 2 3 協同效應 5 1 3 自組裝 5 1 3 1 自組裝的定義 5 1 3 2 自組裝的特點 6 1 4 超分子化學的未來 7 參考文獻 7 第2章 自組裝超分子膠囊 11 2 1 引言 11 2 2 基於甘脲結構的超分子膠囊 12 2 2 1 引入兩個甘脲結構的超分子膠囊 12 2 2 2 引入三個甘脲結構的超分子膠囊 15 2 2 3 引入四個甘脲結構的超分子膠囊 16 2 2 4 引入甘脲和磺醯脲結構的超分子膠囊 18 2 3 基於四脲基杯芳烴的超分子膠囊 20 2 3 1 基於四脲基杯芳烴的超分子膠囊的發現和結構確認 20 2 3 2 基於四脲基杯芳烴和四磺醯脲基杯芳烴的異體超分子膠囊 21 2 3 3 基於四脲基杯芳烴的超分子膠囊的高級互鎖結構 21 2 3 4 基於四脲基杯吡咯的超分子膠囊 21 2 4 Rebek的柱形超分子膠囊 23 2 4 1 柱形超分子膠囊的形成和結構 24
2 4 2 柱形超分子膠囊對客體的包結和調控 24 2 4 3 空腔可拓展的柱形超分子膠囊 27 2 4 4 柱形超分子膠囊作為化學反應的容器 33 2 5 基於雷瑣酚杯芳烴和焦酚杯芳烴的六聚體膠囊 36 2 5 1 基於雷瑣酚杯芳烴和焦酚杯芳烴的六聚體膠囊的發現 36 2 5 2 六聚體膠囊形成過程中的自分類現象 38 2 5 3 基於雷瑣酚杯芳烴和焦酚杯芳烴的六聚體膠囊對多環芳烴
類客體的包結 39 2 5 4 基於雷瑣酚杯芳烴類似物的六聚體膠囊 41 2 6 疏水作用驅動的超分子膠囊 42 2 6 1 疏水超分子膠囊的構建和對客體的絡合 42 2 6 2 疏水超分子膠囊作為分子反應容器的套用 44 2 6 3 疏水超分子膠囊的改性 46 2 7 其他類型的超分子膠囊 47 2 7 1 基於靜電作用的膠囊 47 2 7 2 基於UPy四氫鍵作用的膠囊 49 2 7 3 基於醯肼單元及其類似結構的超分子膠囊 49 2 7 4 基於動態硼酸酯鍵形成與斷裂的超分子膠囊 51 2 7 5 基於多重單氫鍵作用的超分子膠囊 52 2 8 結語 56 參考文獻 56
第3章 自組裝分子籠 65 3 1 引言 65 3 2 金屬鍵連分子籠 65 3 2 1 基於L6“PdL2(PtL2)”構築基塊的納米分子籠 65 3 2 2 M4(M= a.Fe.Al)型分子籠 76 3 2 3 基於金屬釕(Ru)的分子籠 88 3 3 共價鍵連分子籠 91 3 3 1 基於醯胺鍵的分子籠 91 3 3 2 醛胺縮合形成的分子籠 93 3 3 3 炔－炔偶聯形成的分子籠 98 3 3 4 其他類型的共價鍵連分子籠 99
3 4 其他自組裝分子籠 101 3 5 結語 106
參考文獻 106
第4章 自組裝有機納米管 111 4 1 引言 111 4 2 基於螺旋摺疊體的有機納米管 112 4 2 1 基於膽酸低聚體摺疊的納米管 112 4 2 2 基於間苯乙炔低聚體摺疊的納米管 112 4 2 3 基於高分子摺疊的納米管 114 4 3 基於大環分子堆疊的自組裝納米管 114 4 3 1 基於環肽的有機納米管 115 4 3 2 基於環脲的有機納米管 117 4 3 3 基於形狀固定的剛性大環的有機納米管 121 4 3 4 基於自組裝的大環堆疊的有機納米管 124 4 4 基於杯芳烴家族大環的自組裝納米管 125 4 4 1 基於杯芳烴的自組裝納米管 126 4 4 2 基於雷瑣酚杯芳烴的自組裝納米管 128 4 4 3 基於柱芳烴的自組裝納米管 129 4 5 基於其他大環分子的自組裝納米管 131 4 6 基於有機小分子的自組裝納米管 132 4 6 1 基於醯亞胺的納米管 132 4 6 2 基於六苯並蔻的自組裝納米管 133 4 6 3 基於醯胺的自組裝納米管 135 4 6 4 基於其他有機小分子的自組裝納米管 136 4 7 結語 138 參考文獻 138
第5章 輪烷與索烴 146 5 1 引言 146 5 2 金屬配位模板合成法 148 5 2 1 傳統金屬模板合成 148 5 2 2 活性金屬催化模板合成 151 5 3 π-π堆積模板合成法 156 5 4 氫鍵模板合成法 164 5 4 1 內醯胺大環與客體 165 5 4 2 冠醚與銨鹽 169 5 4 3 C—H π氫鍵模板 178
5 4 4 其他氫鍵模板 180 5 5 疏水作用模板合成法 181 5 5 1 環糊精主客體識別體系 182 5 5 2 葫蘆脲主客體識別體系 185 5 6 陰離子模板合成法 187 5 7 自由基模板合成法 191 5 8 結語 193 參考文獻 193 第6章 超分子聚合物 204 6 1 引言 204 6 2 基於氫鍵作用的超分子聚合物 205 6 2 1 基於三氫鍵的超分子聚合物 205 6 2 2 基於四氫鍵的超分子聚合物 208 6 2 3 基於多氫鍵的超分子聚合物 214 6 3 基於金屬配位的超分子聚合物 216 6 3 1 線形超分子聚合物 217 6 3 2 支鏈和交聯型超分子聚合物 219 6 3 3 雙螺旋結構超分子聚合物 224 6 4 基於π-π堆積作用的超分子聚合物 226 6 4 1 線形超分子聚合物 227 6 4 2 交聯型超分子聚合物 232 6 5 基於主客體相互作用的超分子聚合物 234 6 5 1 基於冠醚的超分子聚合物 234 6 5 2 基於環糊精的超分子聚合物 240 6 5 3 基於葫蘆脲的超分子聚合物 244 6 5 4 基於杯芳烴的超分子聚合物 249 6 6 結語 254 參考文獻 255 第7章 芳醯胺螺旋摺疊體 262 7 1 引言 262 7 2 螺旋摺疊體概述 262 7 3 芳醯胺螺旋摺疊體的構築 263 7 3 1 基於鄰氨基苯甲醯胺的螺旋摺疊體 265 7 3 2 基於間氨基苯甲醯胺的螺旋摺疊體 266 7 3 3 基於2.6-吡啶二甲醯胺的螺旋摺疊體 267 7 3 4 基於喹啉甲醯胺的螺旋摺疊體 271 7 3 5 基於萘啶甲醯胺的螺旋摺疊體 274 7 3 6 基於鄰菲羅啉二醯胺的螺旋摺疊體 275 7 4 芳醯胺螺旋摺疊體的手性誘導和手性控制 280 7 5 芳醯胺螺旋摺疊體的功能 286 7 5 1 摺疊體螺旋空腔的構築及識別性能 286 7 5 2 基於芳醯胺螺旋摺疊體的反應性能 291 7 5 3 基於芳醯胺螺旋摺疊體的分子機器 293 7 6 結語 295 參考文獻 295 第8章 多氫鍵自組裝 300 8 1 引言 300 8 2 關於氫鍵的一些基本問題 300 8 2 1 氫鍵的歷史 300 8 2 2 氫鍵的定義 300 8 2 3 氫鍵的鍵能與二級靜電作用 303 8 2 4 氫鍵的方向性 305 8 2 5 分子內氫鍵和分子間氫鍵 305 8 2 6 氫鍵的圖集表示 305 8 2 7 生命體系中的氫鍵 307 8 2 8 研究氫鍵的物理方法 307 8 3 三氫鍵組裝體系及其套用 308 8 3 1 ADA DAD三氫鍵體系 309 8 3 2 DDA AAD三氫鍵體系 312 8 3 3 DDD AAA三氫鍵體系 315 8 4 四氫鍵組裝體系及其套用 317 8 4 1 氫鍵鍵合單元分離的四氫鍵體系 317 8 4 2 具有DADA ADAD氫鍵位點的自補償四氫鍵體系 318 8 4 3 具有DDAA AADD氫鍵位點的自補償四氫鍵體系 323 8 4 4 具有DAAD ADDA氫鍵位點的異體四氫鍵體系 332 8 4 5 具有AAAA DDDD氫鍵位點的四氫鍵體系 336 8 4 6 其他四氫鍵體系 338 8 5 多氫鍵雙分子帶 340 8 5 1 基於芳醯胺低聚體的多氫鍵雙分子帶 340 8 5 2 基於 “共價澆鑄 ”策略的多氫鍵雙分子帶 343 8 5 3 基於醯肼低聚體的多氫鍵雙分子帶 345 8 5 4 其他體系 347 8 6 多氫鍵環形組裝體 352 8 6 1 生命體系中環形組裝體 352 8 6 2 基於三氫鍵單元的環形組裝體 352 8 6 3 基於四氫鍵鍵合單元UPy和DeAP的環形組裝體 355 8 6 4 基於醯肼的環形組裝體 358 8 7 結語 361 參考文獻 361 第9章 分子機器 374 9 1 分子水平的機器 374 9 1 1 概念、定義及特徵 374 9 1 2 基於自組裝的分子機器 375 9 1 3 分子機器的分類 376 9 2 化學驅動的分子機器 376 9 2 1 pH驅動的分子機器 377 9 2 2 離子驅動的分子機器 383 9 2 3 溶劑驅動的分子機器 390 9 2 4 其他化學驅動的分子機器 394 9 3 電化學驅動的分子機器 397 9 3 1 無機離子氧化還原作為驅動源的分子機器 397 9 3 2 有機分子氧化還原作為驅動源的分子機器 400 9 3 3 其他電化學驅動的分子機器 408 9 4 光碟機動的分子機器 409 9 4 1 基於偶氮苯的分子機器 410 9 4 2 基於二芳基乙烯的分子機器 415 9 4 3 基於醯胺的分子機器 416 9 4 4 基於釕複合物的分子機器 418 9 4 5 其他光碟機動的分子機器 422 9 5 其他形式驅動的分子機器 426 9 6 分子機器的套用 430 9 6 1 邏輯門與分子電子器件 430 9 6 2 負載的運輸和釋放 434 9 6 3 材料表面性質的轉換 436 9 7 結語 438 參考文獻 438 第10章 多孔材料與氣體吸附 447 10 1 引言 447 10 2 有機微孔聚合物 447 10 2 1 超交聯聚合物 447 10 2 2 固有微孔聚合物 450 10 2 3 共軛微孔聚合物 455 10 2 4 共價有機框架 458 10 3 多孔有機分子材料 463 10 3 1 具有離散空穴結晶的多孔有機分子 465 10 3 2 具有一維孔道的多孔有機分子晶體 465 10 3 3 具有三維孔道的多孔有機分子晶體 467 10 3 4 非晶態多孔有機分子材料 468 10 4 結語 470 參考文獻 470 索引 479
1 1 超分子化學的基本概念 1 1 1 1 從分子化學到超分子化學 1 1 1 2 超分子化學概念的提出 1 1 2 分子識別 3 1 2 1 分子識別的定義 3 1 2 2 互補性和預組織 4 1 2 3 協同效應 5 1 3 自組裝 5 1 3 1 自組裝的定義 5 1 3 2 自組裝的特點 6 1 4 超分子化學的未來 7 參考文獻 7 第2章 自組裝超分子膠囊 11 2 1 引言 11 2 2 基於甘脲結構的超分子膠囊 12 2 2 1 引入兩個甘脲結構的超分子膠囊 12 2 2 2 引入三個甘脲結構的超分子膠囊 15 2 2 3 引入四個甘脲結構的超分子膠囊 16 2 2 4 引入甘脲和磺醯脲結構的超分子膠囊 18 2 3 基於四脲基杯芳烴的超分子膠囊 20 2 3 1 基於四脲基杯芳烴的超分子膠囊的發現和結構確認 20 2 3 2 基於四脲基杯芳烴和四磺醯脲基杯芳烴的異體超分子膠囊 21 2 3 3 基於四脲基杯芳烴的超分子膠囊的高級互鎖結構 21 2 3 4 基於四脲基杯吡咯的超分子膠囊 21 2 4 Rebek的柱形超分子膠囊 23 2 4 1 柱形超分子膠囊的形成和結構 24
2 4 2 柱形超分子膠囊對客體的包結和調控 24 2 4 3 空腔可拓展的柱形超分子膠囊 27 2 4 4 柱形超分子膠囊作為化學反應的容器 33 2 5 基於雷瑣酚杯芳烴和焦酚杯芳烴的六聚體膠囊 36 2 5 1 基於雷瑣酚杯芳烴和焦酚杯芳烴的六聚體膠囊的發現 36 2 5 2 六聚體膠囊形成過程中的自分類現象 38 2 5 3 基於雷瑣酚杯芳烴和焦酚杯芳烴的六聚體膠囊對多環芳烴
類客體的包結 39 2 5 4 基於雷瑣酚杯芳烴類似物的六聚體膠囊 41 2 6 疏水作用驅動的超分子膠囊 42 2 6 1 疏水超分子膠囊的構建和對客體的絡合 42 2 6 2 疏水超分子膠囊作為分子反應容器的套用 44 2 6 3 疏水超分子膠囊的改性 46 2 7 其他類型的超分子膠囊 47 2 7 1 基於靜電作用的膠囊 47 2 7 2 基於UPy四氫鍵作用的膠囊 49 2 7 3 基於醯肼單元及其類似結構的超分子膠囊 49 2 7 4 基於動態硼酸酯鍵形成與斷裂的超分子膠囊 51 2 7 5 基於多重單氫鍵作用的超分子膠囊 52 2 8 結語 56 參考文獻 56
第3章 自組裝分子籠 65 3 1 引言 65 3 2 金屬鍵連分子籠 65 3 2 1 基於L6“PdL2(PtL2)”構築基塊的納米分子籠 65 3 2 2 M4(M= a.Fe.Al)型分子籠 76 3 2 3 基於金屬釕(Ru)的分子籠 88 3 3 共價鍵連分子籠 91 3 3 1 基於醯胺鍵的分子籠 91 3 3 2 醛胺縮合形成的分子籠 93 3 3 3 炔－炔偶聯形成的分子籠 98 3 3 4 其他類型的共價鍵連分子籠 99
3 4 其他自組裝分子籠 101 3 5 結語 106
參考文獻 106
第4章 自組裝有機納米管 111 4 1 引言 111 4 2 基於螺旋摺疊體的有機納米管 112 4 2 1 基於膽酸低聚體摺疊的納米管 112 4 2 2 基於間苯乙炔低聚體摺疊的納米管 112 4 2 3 基於高分子摺疊的納米管 114 4 3 基於大環分子堆疊的自組裝納米管 114 4 3 1 基於環肽的有機納米管 115 4 3 2 基於環脲的有機納米管 117 4 3 3 基於形狀固定的剛性大環的有機納米管 121 4 3 4 基於自組裝的大環堆疊的有機納米管 124 4 4 基於杯芳烴家族大環的自組裝納米管 125 4 4 1 基於杯芳烴的自組裝納米管 126 4 4 2 基於雷瑣酚杯芳烴的自組裝納米管 128 4 4 3 基於柱芳烴的自組裝納米管 129 4 5 基於其他大環分子的自組裝納米管 131 4 6 基於有機小分子的自組裝納米管 132 4 6 1 基於醯亞胺的納米管 132 4 6 2 基於六苯並蔻的自組裝納米管 133 4 6 3 基於醯胺的自組裝納米管 135 4 6 4 基於其他有機小分子的自組裝納米管 136 4 7 結語 138 參考文獻 138
第5章 輪烷與索烴 146 5 1 引言 146 5 2 金屬配位模板合成法 148 5 2 1 傳統金屬模板合成 148 5 2 2 活性金屬催化模板合成 151 5 3 π-π堆積模板合成法 156 5 4 氫鍵模板合成法 164 5 4 1 內醯胺大環與客體 165 5 4 2 冠醚與銨鹽 169 5 4 3 C—H π氫鍵模板 178
5 4 4 其他氫鍵模板 180 5 5 疏水作用模板合成法 181 5 5 1 環糊精主客體識別體系 182 5 5 2 葫蘆脲主客體識別體系 185 5 6 陰離子模板合成法 187 5 7 自由基模板合成法 191 5 8 結語 193 參考文獻 193 第6章 超分子聚合物 204 6 1 引言 204 6 2 基於氫鍵作用的超分子聚合物 205 6 2 1 基於三氫鍵的超分子聚合物 205 6 2 2 基於四氫鍵的超分子聚合物 208 6 2 3 基於多氫鍵的超分子聚合物 214 6 3 基於金屬配位的超分子聚合物 216 6 3 1 線形超分子聚合物 217 6 3 2 支鏈和交聯型超分子聚合物 219 6 3 3 雙螺旋結構超分子聚合物 224 6 4 基於π-π堆積作用的超分子聚合物 226 6 4 1 線形超分子聚合物 227 6 4 2 交聯型超分子聚合物 232 6 5 基於主客體相互作用的超分子聚合物 234 6 5 1 基於冠醚的超分子聚合物 234 6 5 2 基於環糊精的超分子聚合物 240 6 5 3 基於葫蘆脲的超分子聚合物 244 6 5 4 基於杯芳烴的超分子聚合物 249 6 6 結語 254 參考文獻 255 第7章 芳醯胺螺旋摺疊體 262 7 1 引言 262 7 2 螺旋摺疊體概述 262 7 3 芳醯胺螺旋摺疊體的構築 263 7 3 1 基於鄰氨基苯甲醯胺的螺旋摺疊體 265 7 3 2 基於間氨基苯甲醯胺的螺旋摺疊體 266 7 3 3 基於2.6-吡啶二甲醯胺的螺旋摺疊體 267 7 3 4 基於喹啉甲醯胺的螺旋摺疊體 271 7 3 5 基於萘啶甲醯胺的螺旋摺疊體 274 7 3 6 基於鄰菲羅啉二醯胺的螺旋摺疊體 275 7 4 芳醯胺螺旋摺疊體的手性誘導和手性控制 280 7 5 芳醯胺螺旋摺疊體的功能 286 7 5 1 摺疊體螺旋空腔的構築及識別性能 286 7 5 2 基於芳醯胺螺旋摺疊體的反應性能 291 7 5 3 基於芳醯胺螺旋摺疊體的分子機器 293 7 6 結語 295 參考文獻 295 第8章 多氫鍵自組裝 300 8 1 引言 300 8 2 關於氫鍵的一些基本問題 300 8 2 1 氫鍵的歷史 300 8 2 2 氫鍵的定義 300 8 2 3 氫鍵的鍵能與二級靜電作用 303 8 2 4 氫鍵的方向性 305 8 2 5 分子內氫鍵和分子間氫鍵 305 8 2 6 氫鍵的圖集表示 305 8 2 7 生命體系中的氫鍵 307 8 2 8 研究氫鍵的物理方法 307 8 3 三氫鍵組裝體系及其套用 308 8 3 1 ADA DAD三氫鍵體系 309 8 3 2 DDA AAD三氫鍵體系 312 8 3 3 DDD AAA三氫鍵體系 315 8 4 四氫鍵組裝體系及其套用 317 8 4 1 氫鍵鍵合單元分離的四氫鍵體系 317 8 4 2 具有DADA ADAD氫鍵位點的自補償四氫鍵體系 318 8 4 3 具有DDAA AADD氫鍵位點的自補償四氫鍵體系 323 8 4 4 具有DAAD ADDA氫鍵位點的異體四氫鍵體系 332 8 4 5 具有AAAA DDDD氫鍵位點的四氫鍵體系 336 8 4 6 其他四氫鍵體系 338 8 5 多氫鍵雙分子帶 340 8 5 1 基於芳醯胺低聚體的多氫鍵雙分子帶 340 8 5 2 基於 “共價澆鑄 ”策略的多氫鍵雙分子帶 343 8 5 3 基於醯肼低聚體的多氫鍵雙分子帶 345 8 5 4 其他體系 347 8 6 多氫鍵環形組裝體 352 8 6 1 生命體系中環形組裝體 352 8 6 2 基於三氫鍵單元的環形組裝體 352 8 6 3 基於四氫鍵鍵合單元UPy和DeAP的環形組裝體 355 8 6 4 基於醯肼的環形組裝體 358 8 7 結語 361 參考文獻 361 第9章 分子機器 374 9 1 分子水平的機器 374 9 1 1 概念、定義及特徵 374 9 1 2 基於自組裝的分子機器 375 9 1 3 分子機器的分類 376 9 2 化學驅動的分子機器 376 9 2 1 pH驅動的分子機器 377 9 2 2 離子驅動的分子機器 383 9 2 3 溶劑驅動的分子機器 390 9 2 4 其他化學驅動的分子機器 394 9 3 電化學驅動的分子機器 397 9 3 1 無機離子氧化還原作為驅動源的分子機器 397 9 3 2 有機分子氧化還原作為驅動源的分子機器 400 9 3 3 其他電化學驅動的分子機器 408 9 4 光碟機動的分子機器 409 9 4 1 基於偶氮苯的分子機器 410 9 4 2 基於二芳基乙烯的分子機器 415 9 4 3 基於醯胺的分子機器 416 9 4 4 基於釕複合物的分子機器 418 9 4 5 其他光碟機動的分子機器 422 9 5 其他形式驅動的分子機器 426 9 6 分子機器的套用 430 9 6 1 邏輯門與分子電子器件 430 9 6 2 負載的運輸和釋放 434 9 6 3 材料表面性質的轉換 436 9 7 結語 438 參考文獻 438 第10章 多孔材料與氣體吸附 447 10 1 引言 447 10 2 有機微孔聚合物 447 10 2 1 超交聯聚合物 447 10 2 2 固有微孔聚合物 450 10 2 3 共軛微孔聚合物 455 10 2 4 共價有機框架 458 10 3 多孔有機分子材料 463 10 3 1 具有離散空穴結晶的多孔有機分子 465 10 3 2 具有一維孔道的多孔有機分子晶體 465 10 3 3 具有三維孔道的多孔有機分子晶體 467 10 3 4 非晶態多孔有機分子材料 468 10 4 結語 470 參考文獻 470 索引 479
