A Practical Guide to Supramolecular Chemistry pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Cragg, Peter J.

出品人:

页数:214

译者:

出版时间:2005-11

价格:1120.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470866535

丛书系列:

图书标签:

Supramolecular Chemistry
Molecular Recognition
Self-Assembly
Host-Guest Chemistry
Chemical Sensors
Materials Science
Nanotechnology
Coordination Chemistry
Organic Chemistry
Polymers

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具体描述

"A Practical Guide to Supramolecular Chemistry" is an introductory manual of practical experiments for chemists with little or no prior experience of supramolecular chemistry. Syntheses are clearly presented to facilitate the preparation of acyclic and macrocyclic compounds frequently encountered in supramolecular chemistry using straightforward experimental procedures. Many of the compounds can be used to illustrate classic supramolecular phenomena, for which clear directions are given, or may be developed further as part of the reader's own research. The book also describes techniques commonly used in the analysis of supramolecular behaviour, including computational methods, with many detailed examples. An invaluable reference for students and researchers in the field embarking on supramolecular chemistry projects and looking for a tried and tested route into the chemistry of key compounds. An introductory guide to practical syntheses focusing on supramolecular chemistry, it includes fully referenced introductions that explain the historical and contemporary importance of each compound. It features a supplementary website including 3D molecular structures, FAQs about syntheses, and suggestions for further experiments.

理论化学基础与应用：深入探索分子间作用力的精妙宇宙本书聚焦于现代化学的核心领域——分子间相互作用的本质、分类及其在宏观物质性质中的决定性作用。它旨在为初学者和有一定基础的研究人员提供一个全面、深入且高度实用的知识框架，用以理解和预测物质在液态、固态乃至生物体系中的行为规律。本书摒弃了对特定“超分子化学”狭义概念的局限，而是将其视野拓展至更广阔的化学物理领域，深入剖析了驱动分子组装和功能化的基本驱动力。全书内容严谨、逻辑清晰，力求将抽象的量子力学概念转化为可操作的实验设计指导。第一部分：基本相互作用的量子力学基础 (The Quantum Mechanics Underpinning Intermolecular Forces) 本部分奠定了理解所有非共价键相互作用的理论基石。我们首先回顾经典静电学原理（如库仑定律、偶极-偶极相互作用）的局限性，并迅速过渡到量子力学描述。第一章：电荷分布与极化效应的精细描绘本章详细阐述了分子电荷密度、偶极矩、四极矩等高阶多极矩的精确计算方法。重点讨论了诱导效应（Induction Effects）在分子间作用力中的核心地位。我们通过分子轨道理论（如Hartree-Fock方法的基础概念）来解释电荷转移和轨道重叠如何影响键合强度，而非仅仅依赖于经典电荷模型。实例分析包括溶剂化过程中电场对溶质构象的动态影响。第二章：色散力（范德华力）的本质与量化色散力，常被误解为微弱的附带效应，在本章中被提升到与静电作用同等重要的地位。我们深入探讨了伦敦色散力（London Dispersion Forces）的起源——瞬时偶极诱导瞬时偶极的机制。书中详细介绍了极化率（Polarizability）在决定色散力强度中的作用，并引入了Casimir-Polder理论的近似模型，用以描述远距离的非局域性色散相互作用。对于大分子体系，本书提供了基于密度泛函理论（DFT）的非局域泛函（Non-Local Functionals）在色散修正（如DFT-D方法）中的应用指南，强调了色散校正对于准确预测结构和能量的关键性。第三章：排斥项与势能函数建模任何可靠的相互作用描述都必须包含短程的排斥效应。本章聚焦于泡利不相容原理的宏观体现——电子云重叠引起的排斥能。我们系统比较了里德伯势能函数（Buckingham Potential）、Lennard-Jones（LJ）势及其高阶修正项（如$r^{-12}$项的物理意义）。书中提供了不同力场（如OPLS, AMBER, CHARMM）中排斥参数设定的哲学差异和实际操作中的注意事项，特别是针对高压或高密度条件下的适用性评估。 --- 第二部分：特定类型分子间作用力的深度分析 (In-Depth Analysis of Specific Non-Covalent Interactions) 本部分将理论知识应用于化学中最常见和最关键的几种非共价键类型，探讨它们在结构形成和反应控制中的独特角色。第四章：氢键的几何依赖性与光谱学特征氢键（Hydrogen Bonding）是理解生物化学和材料科学的核心。本书超越了简单的供体-受体模型，强调了氢键的方向性和强度对几何构型的极端敏感性。我们详细分析了电荷转移在氢键形成中的贡献（“共价性”的体现），并区分了强、中、弱氢键（如C-H…O或π-H…X相互作用）。实用部分包括利用红外光谱（IR）和拉曼光谱（Raman）中特征峰的位移和展宽来量化氢键强度，以及核磁共振（NMR）中化学位移的变化作为结构探针的应用。第五章：π-π堆积与阳离子-π相互作用的电子结构基础针对芳香体系，本章深入研究了π-π堆积（$pi-pi$ Stacking）的驱动机制。我们区分了T形（T-shaped）和平行斜交（Parallel-Displaced）构象的能量差异，这主要由四极矩相互作用和诱导色散力之间的竞争决定。通过分子静电势（MEP）图的可视化工具，读者可以直观地理解富电子区域和缺电子区域之间的吸引。此外，阳离子-π相互作用被视为一种重要的结合模式，其强度与芳环的电子密度和金属阳离子的电荷密度密切相关。第六章：卤键与拟卤键：新型定向作用力的崛起本章重点介绍在现代晶体工程和药物设计中日益重要的卤键（Halogen Bonding, X-bond）——即由卤素原子（如I, Br, Cl）的σ-穴（sigma-hole）引起的正电荷区域与亲核位点之间的相互作用。本书提供了系统的电子结构判据来预测σ-穴的形成和强度，并介绍了如何利用软X射线光谱学技术验证卤键的形成。同时，我们探讨了类卤键（如Chalcogen Bonding）作为设计新型自组装体系的替代方案。 --- 第三部分：复杂体系中的多重相互作用调控 (Multifaceted Control in Complex Systems) 本部分关注如何将单一作用力的理解扩展到多组分、动态体系中，特别是涉及到溶剂效应和实际材料设计时的情况。第七章：溶剂效应与介电环境的影响溶剂不是一个被动的背景，而是积极参与分子间作用力的调控者。本章系统地分析了介电常数如何调制静电相互作用的强度。我们对比了Onsager模型和Kirkwood-Bauer-Fez（KBF）模型的适用范围，并深入讲解了更精确的隐式溶剂模型（如COSMO, PCM）在计算化学中的应用，以及它们如何影响分子构象平衡和反应活化能。第八章：协同效应与竞争性相互作用网络在真实的化学环境中，分子间作用力很少单独存在，而是以协同网络的形式出现。本章探讨了何时氢键会增强色散力（协同效应），以及何时强静电吸引会被空间位阻或排斥项削弱（竞争效应）。通过实例分析（如蛋白质折叠中的骨架-侧链相互作用），我们展示了如何利用计算化学工具（如能量分解分析，EDA）来量化不同作用力成分的相对贡献，从而实现对材料性能的理性设计。第九章：固态工程与晶体堆积的理性设计本书的终极应用之一是预测和控制分子在凝聚态中的排列。本章详细讨论了如何利用前面介绍的相互作用知识来设计具有特定物理性质（如光学响应、机械强度、相变温度）的功能晶体。内容涵盖了共晶设计（Cocrystal Design）中的分子识别策略、晶体工程中的拓扑学考虑，以及如何利用晶体结构预测（CSP）软件（如Crystal Explorer, USPEX）来验证理论预测的结构能量最低点。总结：本书超越了对某一特定化学分支的介绍，而是致力于提供一套完整、跨学科的“分子间作用力操作手册”。它装备读者利用量子力学工具和精确的经验模型，去理解和操控原子和分子在空间中的排列艺术，从而驱动新材料的诞生和新化学过程的发现。阅读完本书，读者将能够以更深刻的视角审视化学键的边界，并掌握设计复杂、有序体系的必备技能。