超分子组装

目　　录

.纳米科学与技术 .丛书序前言第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Ｌ６“ＰｄＬ２(ＰｔＬ２)”构筑基块的纳米分子笼 ６５ 　　３ ２ ２　Ｍ４(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

《超分子组装: 结构与功能》首先介绍超分子化学的一些基本概念，在此基础上，结合作者课题组的研究工作，选择目前超分子化学领域研究比较热门的几个专题———自组装超分子胶囊、自组装分子笼、自组装有机纳米管、轮烷与索烃、超分子聚合物、芳酰胺螺旋折叠体、多氢键自组装、分子机器、多孔材料与气体吸附，向读者介绍这些领域的较新研究进展。