A Practical Guide to Supramolecular Chemistry pdf epub mobi txt 電子書下載2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Cragg, Peter J.

出品人:

頁數:214

译者:

出版時間:2005-11

價格:1120.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780470866535

叢書系列:

圖書標籤:

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

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具體描述

"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.

理論化學基礎與應用：深入探索分子間作用力的精妙宇宙本書聚焦於現代化學的核心領域——分子間相互作用的本質、分類及其在宏觀物質性質中的決定性作用。它旨在為初學者和有一定基礎的研究人員提供一個全麵、深入且高度實用的知識框架，用以理解和預測物質在液態、固態乃至生物體係中的行為規律。本書摒棄瞭對特定“超分子化學”狹義概念的局限，而是將其視野拓展至更廣闊的化學物理領域，深入剖析瞭驅動分子組裝和功能化的基本驅動力。全書內容嚴謹、邏輯清晰，力求將抽象的量子力學概念轉化為可操作的實驗設計指導。第一部分：基本相互作用的量子力學基礎 (The Quantum Mechanics Underpinning Intermolecular Forces) 本部分奠定瞭理解所有非共價鍵相互作用的理論基石。我們首先迴顧經典靜電學原理（如庫侖定律、偶極-偶極相互作用）的局限性，並迅速過渡到量子力學描述。第一章：電荷分布與極化效應的精細描繪本章詳細闡述瞭分子電荷密度、偶極矩、四極矩等高階多極矩的精確計算方法。重點討論瞭誘導效應（Induction Effects）在分子間作用力中的核心地位。我們通過分子軌道理論（如Hartree-Fock方法的基礎概念）來解釋電荷轉移和軌道重疊如何影響鍵閤強度，而非僅僅依賴於經典電荷模型。實例分析包括溶劑化過程中電場對溶質構象的動態影響。第二章：色散力（範德華力）的本質與量化色散力，常被誤解為微弱的附帶效應，在本章中被提升到與靜電作用同等重要的地位。我們深入探討瞭倫敦色散力（London Dispersion Forces）的起源——瞬時偶極誘導瞬時偶極的機製。書中詳細介紹瞭極化率（Polarizability）在決定色散力強度中的作用，並引入瞭Casimir-Polder理論的近似模型，用以描述遠距離的非局域性色散相互作用。對於大分子體係，本書提供瞭基於密度泛函理論（DFT）的非局域泛函（Non-Local Functionals）在色散修正（如DFT-D方法）中的應用指南，強調瞭色散校正對於準確預測結構和能量的關鍵性。第三章：排斥項與勢能函數建模任何可靠的相互作用描述都必須包含短程的排斥效應。本章聚焦於泡利不相容原理的宏觀體現——電子雲重疊引起的排斥能。我們係統比較瞭裏德伯勢能函數（Buckingham Potential）、Lennard-Jones（LJ）勢及其高階修正項（如$r^{-12}$項的物理意義）。書中提供瞭不同力場（如OPLS, AMBER, CHARMM）中排斥參數設定的哲學差異和實際操作中的注意事項，特彆是針對高壓或高密度條件下的適用性評估。 --- 第二部分：特定類型分子間作用力的深度分析 (In-Depth Analysis of Specific Non-Covalent Interactions) 本部分將理論知識應用於化學中最常見和最關鍵的幾種非共價鍵類型，探討它們在結構形成和反應控製中的獨特角色。第四章：氫鍵的幾何依賴性與光譜學特徵氫鍵（Hydrogen Bonding）是理解生物化學和材料科學的核心。本書超越瞭簡單的供體-受體模型，強調瞭氫鍵的方嚮性和強度對幾何構型的極端敏感性。我們詳細分析瞭電荷轉移在氫鍵形成中的貢獻（“共價性”的體現），並區分瞭強、中、弱氫鍵（如C-H…O或π-H…X相互作用）。實用部分包括利用紅外光譜（IR）和拉曼光譜（Raman）中特徵峰的位移和展寬來量化氫鍵強度，以及核磁共振（NMR）中化學位移的變化作為結構探針的應用。第五章：π-π堆積與陽離子-π相互作用的電子結構基礎針對芳香體係，本章深入研究瞭π-π堆積（$pi-pi$ Stacking）的驅動機製。我們區分瞭T形（T-shaped）和平行斜交（Parallel-Displaced）構象的能量差異，這主要由四極矩相互作用和誘導色散力之間的競爭決定。通過分子靜電勢（MEP）圖的可視化工具，讀者可以直觀地理解富電子區域和缺電子區域之間的吸引。此外，陽離子-π相互作用被視為一種重要的結閤模式，其強度與芳環的電子密度和金屬陽離子的電荷密度密切相關。第六章：鹵鍵與擬鹵鍵：新型定嚮作用力的崛起本章重點介紹在現代晶體工程和藥物設計中日益重要的鹵鍵（Halogen Bonding, X-bond）——即由鹵素原子（如I, Br, Cl）的σ-穴（sigma-hole）引起的正電荷區域與親核位點之間的相互作用。本書提供瞭係統的電子結構判據來預測σ-穴的形成和強度，並介紹瞭如何利用軟X射綫光譜學技術驗證鹵鍵的形成。同時，我們探討瞭類鹵鍵（如Chalcogen Bonding）作為設計新型自組裝體係的替代方案。 --- 第三部分：復雜體係中的多重相互作用調控 (Multifaceted Control in Complex Systems) 本部分關注如何將單一作用力的理解擴展到多組分、動態體係中，特彆是涉及到溶劑效應和實際材料設計時的情況。第七章：溶劑效應與介電環境的影響溶劑不是一個被動的背景，而是積極參與分子間作用力的調控者。本章係統地分析瞭介電常數如何調製靜電相互作用的強度。我們對比瞭Onsager模型和Kirkwood-Bauer-Fez（KBF）模型的適用範圍，並深入講解瞭更精確的隱式溶劑模型（如COSMO, PCM）在計算化學中的應用，以及它們如何影響分子構象平衡和反應活化能。第八章：協同效應與競爭性相互作用網絡在真實的化學環境中，分子間作用力很少單獨存在，而是以協同網絡的形式齣現。本章探討瞭何時氫鍵會增強色散力（協同效應），以及何時強靜電吸引會被空間位阻或排斥項削弱（競爭效應）。通過實例分析（如蛋白質摺疊中的骨架-側鏈相互作用），我們展示瞭如何利用計算化學工具（如能量分解分析，EDA）來量化不同作用力成分的相對貢獻，從而實現對材料性能的理性設計。第九章：固態工程與晶體堆積的理性設計本書的終極應用之一是預測和控製分子在凝聚態中的排列。本章詳細討論瞭如何利用前麵介紹的相互作用知識來設計具有特定物理性質（如光學響應、機械強度、相變溫度）的功能晶體。內容涵蓋瞭共晶設計（Cocrystal Design）中的分子識彆策略、晶體工程中的拓撲學考慮，以及如何利用晶體結構預測（CSP）軟件（如Crystal Explorer, USPEX）來驗證理論預測的結構能量最低點。總結：本書超越瞭對某一特定化學分支的介紹，而是緻力於提供一套完整、跨學科的“分子間作用力操作手冊”。它裝備讀者利用量子力學工具和精確的經驗模型，去理解和操控原子和分子在空間中的排列藝術，從而驅動新材料的誕生和新化學過程的發現。閱讀完本書，讀者將能夠以更深刻的視角審視化學鍵的邊界，並掌握設計復雜、有序體係的必備技能。