內容簡介
本書圍繞超分子相互作用中的“氫鍵相互作用”，全面闡釋了氫鍵相互作用的基本原理、方法、結構與功能及套用。首先引入氫鍵的定義，闡述了氫鍵作用的機理、作用方法與模式、分子識別的基本原理及氫鍵在其中的作用。接下來介紹了10個典型的超分子體系，闡釋其氫鍵作用的機制、設計理念、在分子識別中的套用、組裝的過程。最後介紹氫鍵組裝的廣泛套用，如在材料和能源方面的套用，套用於太陽能電池、光伏發電、發光二極體等。
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結合常數的測定/015
1.9.1異體1∶1配合物/016
1.9.2同體1∶1配合物/017
1.9.3異體1∶2配合物/017
1.9.4競爭實驗方法/018
參考文獻/019
第2章氫鍵結合模式/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醯胺/025
2.3.4脲和硫脲/026
2.3.5硝基化合物/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醯胺、脲和醯肼N—H…O和N—H…N氫鍵/030
2.4.3醯胺、脲和醯肼N—H…X（X=F,Cl,Br,I）氫鍵/032
2.4.4醯胺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雙氫鍵體系/039
2.6三氫鍵體系/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
2.7四氫鍵體系/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
2.8六氫鍵體系/046
2.9寡聚醯胺和醯肼氫鍵二聚體/047
2.9.1人工b-摺疊體二聚體/047
2.9.2醯胺/脲雜交單體二聚體/048
2.9.3基於脂肪/芳香醯胺和醯肼雜交骨架單體的二聚體/049
2.9.4基於芳香醯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章生命體系中的氫鍵/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胺基酸/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脂肪胺基酸序列/074
4.3氨氧酸類肽模擬物/078
4.4脂肪脲寡聚體/079
4.5芳香醯胺寡聚體/079
4.6其它芳香骨架寡聚體/082
4.7脂肪-芳香醯胺雜交序列/084
4.8摺疊體樹枝狀分子/087
4.9配位誘導的摺疊與螺旋/088
4.10氫鍵誘導的人工二級結構的功能與套用/089
4.10.1生物功能和藥物設計/089
4.10.2分子識別/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調控聚合物力學性能/095
4.10.7調控分子梭動力學/096
參考文獻/097
第5章負離子識別/103
5.1引言/104
5.2醯胺和磺醯胺主體/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、吲哚及咔唑類主體/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光致化學反應選擇性控制/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別與自組裝/195
7.1引言/196
7.2核酸鹼基及模擬結構：配對與識別/196
7.3胺基酸及短肽：識別與自組裝/205
7.3.1胺基酸和短肽及其衍生物的識別/205
7.3.2基於短肽及其衍生物的自組裝/206
7.4糖的識別/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模板合成策略/217
8.3醯胺和脲氫鍵模板/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氫鍵模板製備輪烷和索烴/227
8.5其它模板策略/231
8.5.1二(吡啶)乙烷C—H…O氫鍵模板構築輪烷/231
8.5.2脒-羧酸N—H…O氫鍵（鹽橋）模板構築輪烷/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分子和大分子螺旋納米管/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客體進出機理與速率/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章氫鍵超分子聚合物/293
11.1引言/294
11.2氫鍵結合模式/295
11.3超分子聚合機理/296
11.4主鏈超分子聚合物/297
11.5堆積或簇集型超分子聚合物/299
11.6基於多頭基單體構建超分子聚合物/301
11.7交聯超分子聚合物/303
11.8其它形式的超分子聚合物材料/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氫鍵促進大環合成/314
12.2.1通過醯胺鍵形成大環/314
12.2.2通過醯肼鍵和脲形成大環/319
12.2.3基於1,3-偶極環加成反應合成大環/321
12.2.4基於形成C—M鍵或配位鍵合成大環/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氫鍵介質的自我複製/328
12.6.1寡核苷酸及類似物自我複製/328
12.6.2非核苷類底物反應的自我複製/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人工天線和光合作用體系/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有機發光二極體/355
13.8有機場效應二極體/356
參考文獻/361
索引/368
