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第1章 概述1

1.1 超分子化学的发展1

1.1.1 从分子化学到超分子化学1

1.1.2 超分子化学概念的演化3

1.1.3 关于超分子化学的表述7

1.1.4 配位超分子化学13

1.2 超分子体系稳定因素22

1.2.1 能量效应23

1.2.2 熵效应28

1.2.3 锁和钥匙原理30

1.2.4 协同效应33

1.2.5 模板效应33

1.2.6 热力学和动力学影响33

1.2.7 晶体自组装35

1.3 超分子结构化学展望36

参考文献40

第2章 超分子体系中的弱相互作用——分子间键43

2.1 氢键43

2.1.1 氢键的几何参数和形态45

2.1.2 氢键的分类和强度45

2.1.3 氢键的组装形式46

2.1.4 超分子体系中的非常规氢键48

2.1.5 氢键的研究方法50

2.1.6 基于氢键组装的超分子化合物53

2.2 π-π堆积作用63

2.2.1 π-π堆积作用的本质63

2.2.2 稠环晶体中π-π堆积作用的常见构型65

2.2.3 基于π-π堆积作用的超分子化合物65

2.3 其他次级键71

2.3.1 范德华力71

2.3.2 离子-π相互作用72

2.3.3 主客体相互作用（疏水作用、离子-大环相互作用、主客体识别作用）75

2.3.4 非金属原子间的次级键77

2.3.5 金属原子与非金属原子间的次级键79

2.3.6 金属原子与金属原子间的次级键81

2.4 分子间键的协同作用83

2.4.1 氢键和π-π堆积作用84

2.4.2 π-π堆积作用和静电作用84

2.4.3 氢键和配位作用85

2.4.4 疏水作用和配位作用86

2.5 结语86

参考文献87

第3章 晶体工程94

3.1 晶体工程的概念94

3.2 晶体工程的策略95

3.2.1 结点-连接棒方法95

3.2.2 超分子合成子和反向合成方法96

3.2.3 分子组合工具方法98

3.2.4 分子构筑学98

3.2.5 次级结构单元策略99

3.3 无机晶体工程构建实例100

3.3.1 通过分子间弱相互作用连接的无机超分子晶体101

3.3.2 通过配位键作用连接的无机超分子晶体110

3.4 晶体工程的应用113

3.4.1 多孔材料113

3.4.2 磁性115

3.4.3 光学性质117

3.4.4 导电性117

3.4.5 自旋交叉配合物117

3.5 晶体生长与超分子异构120

3.5.1 晶体生长120

3.5.2 超分子异构121

3.6 晶体工程所用的工具122

3.6.1 单晶X射线衍射分析技术122

3.6.2 粉末衍射法晶体结构解析123

3.6.3 同步辐射X射线粉末衍射技术125

3.6.4 高分辨率粉末中子衍射技术125

3.6.5 核磁共振谱技术126

3.6.6 晶体结构数据库128

3.7 晶体结构的预测129

3.8 晶体工程的前景和挑战131

参考文献132

第4章 分子工程139

4.1 分子多边形和分子多面体的分类139

4.1.1 分子多边形140

4.1.2 柏拉图多面体140

4.1.3 阿基米德多面体142

4.1.4 棱柱体146

4.1.5 管状体146

4.2 分子工程的策略147

4.2.1 对称相互作用模型148

4.2.2 分子图书馆模型149

4.2.3 组装描述符方法151

4.2.4 分子嵌板模型152

4.2.5 分子夹模型153

4.3 分子工程的实例156

4.3.1 分子多边形156

4.3.2 分子多面体162

4.4 分子工程的应用179

4.4.1 手性179

4.4.2 客体吸附180

4.4.3 空腔诱导反应和催化180

4.4.4 水溶性分子笼183

4.5 分子工程的研究手段184

4.6 总结与展望188

参考文献188

第5章 网络化学与拓扑结构194

5.1 拓扑学的基本概念及表达法194

5.1.1 拓扑学的基本概念195

5.1.2 拓扑表达法197

5.1.3 高连接网络的表达212

5.2 一维拓扑结构214

5.3 二维拓扑结构216

5.3.1 单节点二维网络结构216

5.3.2 双节点二维网络结构219

5.4 三维网络222

5.4.1 3-连接三维网络223

5.4.2 4-连接三维网络228

5.4.3 5-连接三维网络234

5.4.4 6-连接三维网络235

5.4.5 高连接网络236

5.4.6 3，4-连接网络240

5.4.7 3，5-连接hms三维网络243

5.4.8 3，6-连接网络244

5.4.9 4，6-连接cor三维网络246

5.4.10 4，8-连接flu三维网络246

5.5 拓扑分析常用软件247

5.5.1 OLEX248

5.5.2 TOPOS250

5.5.3 软件使用小结258

5.6 网络化学结构数据库258

5.6.1 拼贴块与拼贴模式259

5.6.2 周期性网络与拼贴260

5.6.3 数据库使用261

5.7 小结265

参考文献265

第6章 穿插与缠绕结构270

6.1 基本概念270

6.2 标准穿插网络275

6.2.1 二维-二维网络穿插275

6.2.2 三维-三维网络穿插282

6.3 多聚联锁结构284

6.3.1 零维网络基元的多聚联锁284

6.3.2 一维网络基元的多聚联锁284

6.3.3 二维网络基元的多聚联锁287

6.3.4 不同维数或不同拓扑网络基元之间的多聚联锁290

6.4 多聚穿套结构291

6.4.1 不可拆分体系291

6.4.2 可拆分体系292

6.5 多聚打结结构294

6.5.1 配位键作用的自穿插网络体系295

6.5.2 弱作用力交叉连接的自穿插网络体系296

6.6 Borromean网络297

6.6.1 砖墙型（6，3）网形成的二维Borromean网络297

6.6.2 蜂窝状（6，3）网形成的二维Borromean网络298

6.6.3 2D→3D型三维Borromean网络299

6.7 一维链的交织网络300

6.7.1 枕木式交织网络300

6.7.2 织布式交织网络301

6.7.3 铁丝网式交织网络302

6.8 特殊缠绕结构303

6.8.1 穿插和多聚穿套共存的结构303

6.8.2 多聚联锁和多重穿插共存的结构303

6.8.3 多聚联锁和多聚穿套共存的结构305

参考文献306

第7章 轮烷和索烃——分子器件和分子机器310

7.1 轮烷310

7.1.1 轮烷的组装原理及方法311

7.1.2 金属轮烷超分子自组装的类型313

7.1.3 非金属轮烷超分子自组装的类型320

7.1.4 配位聚合物多聚轮烷超分子自组装323

7.2 索烃325

7.2.1 金属离子模板合成法326

7.2.2 金属离子直接参与成环法331

7.2.3 阴离子模板法合成索烃334

7.3 轮烷和索烃结构在分子器件和分子机器中的应用335

7.3.1 化学驱动336

7.3.2 电化学驱动或电驱动336

7.3.3 pH驱动337

7.3.4 光驱动338

7.4 展望342

参考文献342

第8章 螺旋结构347

8.1 基本概念与分类347

8.2 有限无机螺旋体350

8.2.1 螺旋体的组装350

8.2.2 各类无机螺旋体的组装实例352

8.2.3 无机螺旋体的结构转化368

8.2.4 无机螺旋体的应用371

8.2.5 展望373

8.3 无限螺旋配位聚合物373

8.3.1 螺旋配位聚合物的组装373

8.3.2 各类螺旋配位聚合物的组装实例374

8.4 内消旋螺旋配合物384

8.4.1 内消旋螺旋体384

8.4.2 内消旋螺旋配位聚合物387

8.5 总结与展望389

参考文献389

第9章 超分子异构402

9.1 超分子异构的概念402

9.2 超分子异构的分类404

9.2.1 结构超分子异构405

9.2.2 构象超分子异构406

9.2.3 缠绕穿插超分子异构407

9.2.4 包合超分子异构409

9.2.5 拓扑超分子异构410

9.2.6 光学超分子异构410

9.3 开环超分子异构413

9.4 单晶到单晶结构转化中的超分子异构418

9.5 同一晶体中的超分子异构424

参考文献426