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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