Molecular Inclusion and Molecular Recognition-Clathrates I pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Weber, E. (CON)

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页数:0

译者:

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价格:90

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isbn号码:9780387173078

丛书系列:

图书标签:

• Molecular Inclusion
• Molecular Recognition
• Clathrates
• Host-Guest Chemistry
• Supramolecular Chemistry
• Crystal Engineering
• Inclusion Compounds
• Gas Hydrates
• Molecular Crystals
• Coordination Polymers

晶体工程与超分子化学前沿探索：功能性固体材料的设计与合成 本书聚焦于现代化学、材料科学与药物递送领域的前沿课题——功能性晶体结构与超分子组装的精密设计与应用拓展。 本书旨在系统梳理和深入探讨如何通过分子间的精确调控，构筑具有特定物理、化学或生物学功能的晶态材料，特别是那些不依赖传统包合作用（如分子笼或环糊精），而更多地依赖于结构导向的拓扑组装与协同效应的材料体系。 第一部分：晶格工程与共晶药物设计 本书首先从晶格工程（Crystal Engineering）的基础原理入手，阐述了如何利用氢键、范德华力、π-π堆叠以及卤键等非共价相互作用，精准控制有机小分子和金属有机骨架（MOFs）的自组装行为。重点剖析了结构导向合成（Structure-Directing Synthesis）的策略，即如何通过选择特定的反应物、溶剂环境和结晶条件，诱导出目标晶体相。 1.1 药用晶体形态学的精准控制： 本章深入讨论了药物的固态多晶型（Polymorphism）对溶解度、稳定性和生物利用度的决定性影响。区别于传统的包合现象，本书侧重于通过共晶（Cocrystals） 技术，利用药用分子与共晶形成剂（Coformer）之间形成稳定且可预测的晶体结构，从而实现活性药物成分（API）性质的优化。详细介绍了共晶的筛选方法，包括高通量筛选、计算模拟预测以及蒸汽扩散法等，并对几种具有突破性生物活性改善的共晶体系进行了案例分析。 1.2 晶体结构预测（CSP）与理性设计： 本部分阐述了计算化学在晶体工程中的核心作用。从密度泛函理论（DFT）的能量最小化到更复杂的晶格能模型，系统介绍了预测分子在固态下的能量最低构象和晶体堆积模式的最新算法和软件工具。强调了如何将这些预测结果转化为实验室可行的合成路线，实现从“设计”到“发现”的转化。 第二部分：多维网络结构与气体吸附/分离 本书的第二部分将视角投向更宏观的结构——多孔材料。重点不再是分子被“困住”在空腔内，而是分子作为结构单元，共同搭建出具有规则孔道的网络结构，用于选择性吸附和分离。 2.1 金属有机骨架（MOFs）的化学修饰与功能化： 详细论述了如何通过改变有机连接体（Linker）的化学功能团（如胺基、羧酸基团或含硫基团），对MOFs的孔道内表面进行原位功能化。这种功能化策略旨在增强材料与特定气体分子（如CO2、CH4或轻烃类）之间的选择性相互作用力，例如通过酸碱作用或强的偶极-偶极相互作用，实现高效的气体分离，而非简单的尺寸筛分。 2.2 动态框架材料（DFMs）与响应性： 探讨了一类对外界刺激（如温度、压力或溶剂分子）表现出可逆结构变化的晶体材料，即动态框架材料。与固定的包合结构不同，DFMs的孔道尺寸和形状可以“呼吸”，从而实现对吸附物分子的“开关”效应或阶梯式吸附。深入分析了这些材料中配体旋转、骨架塌陷或“门控”机制的分子基础。 第三部分：超分子聚合与自修复材料 第三部分将讨论超越传统共价键或晶体周期的自组装，关注于通过弱相互作用构建的、具有可逆性的超分子体系。 3.1 可逆共价键化学（Reversible Covalent Chemistry, RCC）在材料中的应用： 本章侧重于动态共价键，如二硫键、席夫碱键或硼酯键的引入，使得材料在特定条件下（如加热或催化剂存在下）能够自发地重排或重构。重点阐述了如何利用这种动态平衡来设计自修复聚合物和动态网络。当材料出现微裂纹时，通过局部键的断裂与重新形成，实现损伤的“自我修复”，从而延长材料的使用寿命。 3.2 拓扑化学在定向组装中的应用： 介绍如何利用分子（如多齿配体或结构明确的有机单元）的固有拓扑性质（例如三角、四面体或平面结构），来预定最终自组装体的结构。这是一种比传统结晶学更为宏观的控制方法，常用于构建明确的超分子聚合物链、环或分子纤维，这些结构在光电子学和生物传感器件中展现出潜力。 3.3 界面处的分子识别与传感： 本部分关注于将这些精确设计的分子识别单元锚定在固体表面（如电极、薄膜或纳米颗粒）上，用于构建高灵敏度的化学传感器。讨论了如何通过优化锚定基团与识别单元之间的连接强度和电子耦合，实现对特定目标分子（如生物标志物或环境污染物）的快速、高选择性响应。 总结与展望： 全书贯穿的核心思想是“结构决定功能，功能驱动设计”。本书强调了从原子和分子层面理解相互作用力的重要性，并展示了如何将这些基础理解转化为具有实际应用价值的功能性固体材料，为化学家和材料科学家提供了从分子设计到宏观性能调控的全面工具箱。我们展望，对非经典相互作用的深入洞察，将是未来开发下一代智能材料的关键。

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