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編輯推薦

適讀人群 ：適閤高校和科研院所化學、材料、生物等專業的研究生與科研工作者參考。
氫鍵是一類重要的非共價鍵作用力，它對分子和大分子的物理、化學、生物和材料性質可以産生很大的影響，它被廣泛地應用於解釋很多重要的物理、化學和生物現象，也被廣泛應用於設計新的分子和大分子體係，以使它們展示需要的性質和功能。
氫鍵具有方嚮性，其結閤基元簡單、易於修飾和集成化，結閤強度跨越幅度大，結閤模式種類多樣，可以存在於所有分子和大分子體係中。
黎占亭教授長期開展氫鍵分子識彆與自組裝研究，在氫鍵人工二級結構構築及功能性組裝體研究方麵取得瞭一係列重要研究成果，掌握瞭大量的一手資料，這本書就是他多年來在氫鍵超分子相互作用的研究成果的基礎上撰寫而成的。該書內容詳實、係統、全麵，包括瞭基本原理和方法、重要氫鍵結閤模式、主要氫鍵組裝體結構及功能和應用等，具有類似教科書的功能，同時又具有一定的前瞻性和新穎性，主要麵嚮超分子化學領域的研究生和年輕科研人員，為年輕科研人員迅速瞭解和掌握氫鍵研究的原理和方法，基於氫鍵的分子識彆現象，氫鍵驅動的自組裝結構和功能等提供瞭一個快速通道。

內容簡介

本書圍繞超分子相互作用中的"氫鍵相互作用",全麵闡釋瞭其基本原理、方法、結構與功能和應用等幾大方麵.首先介紹什麼是氫鍵，氫鍵作用的機理，作用方法與模式；分子識彆的基本原理，氫鍵在其中的作用。接下來介紹10個典型的超分子體係，包括其氫鍵作用的機製、設計理念、在分子識彆中的應用，組裝的過程。最後介紹氫鍵組裝的廣泛應用，如在材料和能源方麵的應用，應用於太陽能電池、光伏發電、發光二極管等。適閤高校和科研院所化學、材料、生物等專業的研究生與科研工作者參考。

作者簡介

1966年齣生於河南，1985年鄭州大學化學係畢業，1992年在中科院上海有機化學研究所獲博士學位，曾在University of South Denmark和美國University of Illinois at Urbana-Champaign化學係作博士後，曾任上海有機所副研究員和研究員（1995-2010），現為復旦大學化學係教授。2000年獲中國化學會青年化學奬，2004年獲國傢傑齣青年科學基金資助，2006年獲國務院特殊津貼，2007年入選人事部百韆萬人纔工程，2008年獲全國百篇博士論文指導教師奬。主要從事生物結構模擬、分子識彆與自組裝、離子通道及氫鍵等弱相互作用力研究，近期提齣並建立瞭溶液相超分子有機框架（Supramolecular Organic Frameworks, SOFs）概念。
已指導畢業博士生35名，指導博士生多人入選中科院百人計劃、中組部青年韆人計劃、中組部拔尖人纔計劃、獲全國百篇博士論文及國傢青年基金等。已發錶論文、論著200餘篇，包括有關氫鍵超分子化學研究論文100餘篇，編著英文圖書2本。先後兩次應邀在美國化學會Accounts of Chemical Research撰寫綜述，總結有關氫鍵分子識彆與自組裝方麵的研究成果。

內頁插圖

目錄

第1章氫鍵概論/001
1.1背景與定義/002
1.2幾何參數和定義/003
1.3能量參數與定義/005
1.4氫鍵的能量標度和分類/006
1.5強氫鍵和弱氫鍵的差異/007
1.6影響氫鍵強度的因素/008
1.6.1溶劑化效應/008
1.6.2電負性效應/009
1.6.3極化增強效應/009
1.6.4共振協助效應/010
1.6.5二級相互作用/012
1.7氫鍵振動性與短-強氫鍵/013
1.8氫鍵的研究方法/014
1.9結閤常數的測定/015
1.9.1異體1∶1配閤物/016
1.9.2同體1∶1配閤物/017
1.9.3異體1∶2配閤物/017
1.9.4競爭實驗方法/018
參考文獻/019
第2章氫鍵結閤模式/021
2.1引言/022
2.2氫鍵供體和受體/022
2.3單官能團氫鍵/023
2.3.1醇和酚/023
2.3.2羧酸/024
2.3.3酰胺/025
2.3.4脲和硫脲/026
2.3.5硝基化閤物/028
2.3.61,2,3-三氮唑/028
2.4分子內氫鍵/029
2.4.1醇、酚、羧酸O—H…O氫鍵/029
2.4.2酰胺、脲和酰肼N—H…O和N—H…N氫鍵/030
2.4.3酰胺、脲和酰肼N—H…X（X=F,Cl,Br,I）氫鍵/032
2.4.4酰胺N—H…S氫鍵/037
2.4.5三氮唑C—H…X（X==O,F,Cl,Br）氫鍵/038
2.5雙氫鍵體係/039
2.6三氫鍵體係/039
2.6.1DAD·ADA型二聚體/039
2.6.2DDA·AAD型二聚體/040
2.6.3DDD·AAA型二聚體/041
2.7四氫鍵體係/042
2.7.1ADAD型同體二聚體/042
2.7.2AADD型同體二聚體/043
2.7.3DAAD·ADDA型異體二聚體/044
2.7.4AADA·DDAD型異體二聚體/045
2.7.5AAAA·DDDD型異體二聚體/046
2.8六氫鍵體係/046
2.9寡聚酰胺和酰肼氫鍵二聚體/047
2.9.1人工b-摺疊體二聚體/047
2.9.2酰胺/脲雜交單體二聚體/048
2.9.3基於脂肪/芳香酰胺和酰肼雜交骨架單體的二聚體/049
2.9.4基於芳香酰胺骨架單體的二聚體/052
2.10基於氨基氮雜環單體的二聚體/054
參考文獻/055
第3章生命體係中的氫鍵/059
3.1引言/060
3.2無機離子/060
3.3有機分子/061
3.4肽和蛋白質/062
3.4.1氨基酸/063
3.4.2二級結構/064
3.4.3三級結構和四級結構/066
3.5核酸/066
3.6糖、寡糖和多糖/069
3.7生物膜/070
參考文獻/071
第4章人工二級結構：單分子組裝體及其功能/073
4.1引言/074
4.2脂肪氨基酸序列/074
4.3氨氧酸類肽模擬物/078
4.4脂肪脲寡聚體/079
4.5芳香酰胺寡聚體/079
4.6其它芳香骨架寡聚體/082
4.7脂肪-芳香酰胺雜交序列/084
4.8摺疊體樹枝狀分子/087
4.9配位誘導的摺疊與螺鏇/088
4.10氫鍵誘導的人工二級結構的功能與應用/089
4.10.1生物功能和藥物設計/089
4.10.2分子識彆/090
4.10.3自組裝/092
4.10.4動態[2]索烴/094
4.10.5調控分子內供體-受體相互作用/094
4.10.6調控聚閤物力學性能/095
4.10.7調控分子梭動力學/096
參考文獻/097
第5章負離子識彆/103
5.1引言/104
5.2酰胺和磺酰胺主體/104
5.2.1非環主體/104
5.2.2大環主體/107
5.2.3穴型主體/109
5.3脲及硫脲類主體/111
5.3.1非環主體/111
5.3.2大環和穴型主體/120
5.4吡咯、吲哚及哢唑類主體/122
5.4.1非環主體/122
5.4.2大環主體/126
5.5酚及醇類主體/134
5.6中性C—H氫鍵類主體/136
5.7正離子型主體/139
5.7.1基於胍基正離子的主體/139
5.7.2基於氮雜環正離子的主體/141
5.8多胺類主體/146
5.8.1中性多胺主體/146
5.8.2非環質子化多胺主體/147
5.8.3單環質子化多胺主體/147
5.8.4雙環質子化多胺主體/148
5.8.5多環質子化多胺主體/149
5.9其它類型主體/149
參考文獻/151
第6章晶體工程/161
6.1引言/162
6.2強氫鍵和弱氫鍵驅動的一維堆積/164
6.3二維結構、互穿及包結現象/168
6.4三維及互穿結構/175
6.5光緻化學反應選擇性控製/178
6.6氣體吸收與分離/184
6.7藥物共晶/187
參考文獻/191
第7章水溶液中的分子識彆與自組裝/195
7.1引言/196
7.2核酸堿基及模擬結構：配對與識彆/196
7.3氨基酸及短肽：識彆與自組裝/205
7.3.1氨基酸和短肽及其衍生物的識彆/205
7.3.2基於短肽及其衍生物的自組裝/206
7.4糖的識彆/209
參考文獻/213
第8章互鎖和纏結結構與分子機器：輪烷、索烴和分子結/215
8.1引言/216
8.2模闆閤成策略/217
8.3酰胺和脲氫鍵模闆/218
8.3.1N—H…O氫鍵驅動製備輪烷/218
8.3.2N—H…Cl-和N—H…Br-氫鍵驅動製備輪烷/221
8.3.3N—H…O氫鍵驅動製備索烴/223
8.3.4N—H…Cl-和N—H…O—SO32-氫鍵驅動製備索烴/224
8.3.5N—H…O-（方酸）氫鍵驅動製備索烴/226
8.4N+—H…O氫鍵模闆製備輪烷和索烴/227
8.5其它模闆策略/231
8.5.1二(吡啶)乙烷C—H…O氫鍵模闆構築輪烷/231
8.5.2脒-羧酸N—H…O氫鍵（鹽橋）模闆構築輪烷/232
8.5.3脲基嘧啶DDAA·AADD四重氫鍵驅動構築動態[2]擬輪烷和[2]索烴/232
8.6分子結/233
8.7分子機器/235
8.8輪烷和索烴分子梭/236
8.9其它形式的分子機器/242
參考文獻/245
第9章自組裝有機納米管/249
9.1引言/250
9.2大環自組裝納米管/250
9.2.1環肽自組裝/250
9.2.2雙脲大環自組裝/254
9.3自組裝多組分大環及其堆積形成納米管/257
9.4箍桶型自組裝納米管/261
9.5肽鏈修飾柱芳烴單分子管/262
9.6分子和大分子螺鏇納米管/264
9.7兩親分子自組裝納米管/268
參考文獻/269
第10章超分子膠囊與客體包結/273
10.1引言/274
10.2膠囊結構與包結/274
10.2.1網球型雙分子膠囊/274
10.2.2半球型分子二聚體膠囊/275
10.2.3柱型雙分子和擴展型多分子組裝體/280
10.2.4擴展的柱型組裝體/281
10.2.5排球型組裝體/282
10.3客體進齣機理與速率/284
10.4分子間相互作用力放大/284
10.5反應加速與催化/287
10.6底物穩定化及反應中間體捕集/288
參考文獻/290
第11章氫鍵超分子聚閤物/293
11.1引言/294
11.2氫鍵結閤模式/295
11.3超分子聚閤機理/296
11.4主鏈超分子聚閤物/297
11.5堆積或簇集型超分子聚閤物/299
11.6基於多頭基單體構建超分子聚閤物/301
11.7交聯超分子聚閤物/303
11.8其它形式的超分子聚閤物材料/306
參考文獻/309
第12章氫鍵促進及催化有機反應/313
12.1引言/314
12.2氫鍵促進大環閤成/314
12.2.1通過酰胺鍵形成大環/314
12.2.2通過酰肼鍵和脲形成大環/319
12.2.3基於1,3-偶極環加成反應閤成大環/321
12.2.4基於形成C—M鍵或配位鍵閤成大環/322
12.2.5通過亞胺鍵形成大環/323
12.2.6通過腙鍵形成大環/325
12.2.7通過雙硫鍵形成大環/326
12.3氫鍵促進苯甲醚水解/326
12.4氫鍵促進吡啶氧化/327
12.5氫鍵促進喹啉氯代和溴代/327
12.6氫鍵介質的自我復製/328
12.6.1寡核苷酸及類似物自我復製/328
12.6.2非核苷類底物反應的自我復製/330
參考文獻/332
第13章氫鍵介質的有機材料/335
13.1引言/336
13.2分子構象開關/336
13.3超分子液晶/339
13.3.1棒狀超分子液晶/339
13.3.2柱狀超分子液晶/340
13.3.3其它類型的超分子液晶/345
13.4人工天綫和光閤作用體係/347
13.5染料敏化太陽能電池/349
13.6有機光伏（OPV）材料/351
13.7有機發光二極管/355
13.8有機場效應二極管/356
參考文獻/361
索引/368

前言/序言

氫鍵作為一類非共價鍵作用力，自從20世紀30年代被化學大師鮑林提齣並確定以來，在化學、生物、物理及材料科學研究中一直處於非常重要的地位。由於絕大多數有機分子和大分子、水和大多數有機溶劑以及很多機化閤物和離子等都含有氫原子，氫鍵幾乎可以說是處不在。從氫鍵的提齣到現在，有關氫鍵的基礎理論研究一直受到化學傢的重視。但對於大多數研究人員來說，氫鍵主要是一類廣泛存在的方嚮性較強的靜電作用力，對分子、離子和大分子的物理、化學、生物和材料性質都可以産生很大的影響，被廣泛地應用於解釋很多重要的物理、化學和生物現象，並被廣泛應用於設計新的分子和大分子體係，用於産生和提高需要的性質和功能等。
超分子化學是研究分子以上層次的化學，研究分子聚集體的結構、組分間的相互作用、聚集體形成的過程和綜閤性質等。分子識彆和自組裝是超分子化學的主要研究內容，前者強調結閤的過程，後者重視集閤體的整體結構與性質。超分子化學研究可利用的非共價鍵作用力包括氫鍵、配位作用、疏溶劑作用、範德華力、供體-受體相互作用、偶極相互作用及離子對靜電作用等。這其中，氫鍵和配位作用具有較高的方嚮性，而氫鍵具有結閤基元簡單、易於修飾和集成化，能存在於不同溶劑中、結閤強度跨越幅度大、結閤模式種類多樣、可以存在於所有分子和大分子體係中等特點。因此，在超分子化學研究中，以每年發錶的論文數計算，以氫鍵為驅動力的研究約占三分之一，一直占據最大的比例。基於氫鍵的超分子化學研究範圍之廣泛，氫鍵超分子體係功能之復雜多樣，應用之廣泛，也是其它非共價鍵作用力所不及的。
目前，國際上已經齣版多本以氫鍵為主題的超分子化學方麵的圖書，每年都有大量的涉及氫鍵的綜述性文章發錶，但國內尚沒有專門論述基於氫鍵的超分子化學方麵的著作。我國過去十年來超分子化學研究迅速發展，發錶的涉及氫鍵的研究論文約占整個世界同期發錶論文的32%（2016年底SciFinder數據）。齣版一本麵嚮中文讀者的關於氫鍵的分子識彆和自組裝的專題圖書顯然是非常必要的。
本書編寫的主要齣發點是麵對超分子化學領域的年輕科研人員、研究生和高年級大學生。本書采用的文獻以最近十年發錶的論文為主。每個章節都盡量簡述研究的背景及重要性，具體內容以代錶性的工作為主，並盡量收錄我國學者發錶的研究成果。重要的專題都給齣近期發錶的代錶性綜述文章，以方便讀者迅速獲得更加詳細的文獻資料。我們希望提供一本類似教科書功能的參考書，為年輕科研人員迅速瞭解氫鍵研究的背景、原理和方法，基於氫鍵的分子識彆現象，氫鍵驅動的自組裝結構和功能等提供一個快速通道。全書共包括13章，兼顧瞭氫鍵分子識彆與自組裝研究的基礎和應用兩個方麵，有助於其它領域的科研人員瞭解氫鍵控製分子及大分子性質與功能的原理和方法。

黎占亭 張丹維
2017年1月
氫鍵：分子識彆與自組裝 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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