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第一部分 总纲2

第1章 从超分子化学到自组装调控的共价合成化学2

1.1 绪言2

1.2 超分子化学与自组装简介3

1.2.1 分子识别的基本原理——主-客体络合作用3

1.2.2 预组织和互补性4

1.2.3 各种超分子相互作用的本质和量化5

1.2.4 模板效应和自组装8

1.2.5 介质效应10

1.2.6 超分子结构的分析方法11

1.2.7 超分子系统的动力学13

1.3 从超分子化学到结构动态化学和动态共价化学14

1.3.1 结构动态化学和动态共价化学14

1.3.2 动态的分子和超分子聚合物16

1.4 共价键稳定的组装18

1.4.1 机械互锁的大分子的模板导向合成18

1.4.2 树枝状自组装及共价稳定化19

1.4.3 自组装单层膜的共价化21

1.4.4 自组装微胞、胶束和纳米囊泡的共价固定化22

1.5 有组织体系中的聚合23

1.5.1 界面和表面上的单层和多层的聚合23

1.5.2 中介相中的聚合25

1.6 结语27

参考文献27

第二部分 超分子聚合物及自组装调控合成共价聚合物30

第2章 超分子聚合物化学的基本概念及原理30

2.1 超分子聚合物的定义及分类30

2.2 成键点分布和组装体的维数32

2.3 开放式和闭合式组装33

2.4 胶束化和微相分离34

2.5 形状识别效应和液晶性35

2.6 超分子聚合机理38

2.6.1 多级开放式缔合（MSOA）38

2.6.2 液晶取向偶合生长38

2.6.3 螺旋状或管状生长39

2.6.4 平面和三维生长42

2.6.5 工程生长（engineered growth）43

2.6.6 主-客体聚合型组装44

2.7 超分子聚合物的基本特征和材料性质45

2.8 超分子聚合物共价化及纳米科学50

参考文献51

第3章 氢键超分子聚合物54

3.1 用于构筑超分子聚合物的氢键亚单元的一般描述54

3.2 多重氢键复合模型及实例55

3.2.1 氢键多极阵列的模型表示55

3.2.2 四重氢键体系57

3.2.3 基于四氢键缔合模式的超分子聚合物60

3.3 超分子聚合物中的阶层有序62

3.4 液晶增强的氢键和氢键的超分子液晶聚合物64

3.5 相分离增强的氢键66

3.6 树枝状的氢键超分子聚合物66

3.7 其它类别的超分子氢键聚合物67

3.7.1 聚合物共混物和交联网络67

3.7.2 从分散体到单层68

3.8 氢键超分子聚合物中的线团、棒和环69

3.8.1 棒状超分子聚合物69

3.8.2 成环作用70

3.8.3 环-链平衡72

3.9 氢键螺旋纳米管75

3.10 阶层性自组织和氢键超分子聚合物智能材料75

3.11 结语78

参考文献78

第4章 超分子液晶和功能化高响应性“软材料”81

4.1 自组装软物质与液晶81

4.2 液晶自组织的几种相结构82

4.2.1 向列相83

4.2.2 层状结构83

4.2.3 柱状相83

4.2.4 立方相83

4.3 具有复杂有序结构软物质体系的构筑84

4.3.1 手性液晶和超分子手性的相结构84

4.3.2 香蕉形液晶85

4.3.3 树枝形液晶87

4.3.4 微相分离诱导自组织87

4.4 超分子液晶的理论概述90

4.4.1 分子的溶致液晶相的统计力学原理90

4.4.2 可逆组装的分子系统的某些基本概念91

4.4.3 自组装和液晶有序92

4.4.4 计算机模拟93

4.5 氢键驱动的超分子液晶及聚合物94

4.6 超分子液晶的特殊行为特征99

4.7 双致液晶及阶层有序102

4.7.1 双亲的嵌段共聚物——最普通的双致性材料102

4.7.2 小分子的双亲性液晶基103

4.7.3 柔性的双亲分子103

4.7.4 极性基团和棒状单元的结合104

4.7.5 带柔性链的几何不等轴液晶基的双致液晶性105

4.7.6 低聚的聚氧乙烯链和盐的作用106

4.7.7 在液晶溶剂中的双致液晶行为和不同尺度的多层次有序107

4.7.8 多亲分子的双致液晶行为108

4.8 液晶组装体的功能化109

4.8.1 功能性的超分子液晶的材料设计109

4.8.2 高功能化的液晶组装体110

4.9 结语119

参考文献120

第5章 超分子螺旋聚合物124

5.1 生物体中的超分子识别和螺旋构筑124

5.1.1 生物体的超分子化学124

5.1.2 生物化学的自组装124

5.1.3 DNA的结构、功能和超分子的识别125

5.1.4 骨胶原的三螺旋多肽的自缔合130

5.1.5 蛋白质的α-螺旋结构及其合成模拟物130

5.2 超分子螺旋聚合物的构筑131

5.2.1 螺旋的分子程序化132

5.2.2 自发去手性对称化和超分子手性134

5.2.3 憎溶剂效应驱使的共轭链的螺旋136

5.2.4 基于氢键和憎溶剂效应协同构筑的螺旋超分子聚合物137

5.2.5 主要基于配位构筑的超分子螺旋聚合物140

5.2.6 双股和多股超分子螺旋的构筑145

5.2.7 超分子螺旋聚合物的手性放大151

5.3 结语154

参考文献155

第6章 梯形、管状和二维聚合物的超分子构筑和合成157

6.1 梯形聚合物157

6.1.1 超分子梯的构筑及功能行为157

6.1.2 分子梯的超分子模板控制合成159

6.1.3 有机共轭梯形聚合物的两步聚合法合成及其电光应用163

6.2 聚合物纳米管的超分子组装167

6.2.1 螺旋分子盘绕成中空筒状结构167

6.2.2 环堆积模式168

6.2.3 “拼盘”组装（sector-assembly）模式170

6.2.4 片层折叠模式172

6.2.5 双亲嵌段聚合物的自组装172

6.2.6 杂化管状结构的模板指向合成174

6.2.7 超分子组装纳米管的潜在应用174

6.3 二维聚合物的超分子构筑和合成176

6.3.1 Stupp研究的二维聚合物极化膜177

6.3.2 从超分子簇到宏观膜的多层次组装行为180

6.3.3 表面支撑的二维金属—有机配位组装体181

6.4 结语182

参考文献183

第7章 模板包容及受限空间中的超分子构筑和合成184

7.1 纳米主—客体化学和低维合成184

7.1.1 超分子主—客体化合物分类185

7.1.2 用于低维纳米合成的基本模板类型185

7.1.3 术语：自组装、自组织和自合成187

7.2 聚合物模板中的纳米构筑187

7.2.1 用作模板的自组装体系的相行为188

7.2.2 双亲嵌段共聚物和表面活性剂模板189

7.2.3 生物大分子模板和“生物矿化”190

7.2.4 液晶模板191

7.2.5 连续模板合成绝缘的纳米导线束193

7.2.6 溶胶—凝胶模板技术194

7.3 模板聚合和分子印记合成195

7.3.1 模板聚合机理195

7.3.2 模板聚合的动力学特点196

7.3.3 模板聚合产物及潜在应用&]96

7.3.4 分子印记聚合物及其潜在应用197

7.4 受限空间中的超分子构筑和合成199

7.4.1 纳米尺寸孔径的沸石的受限空间合成200

7.4.2 沸石中受限空间的指向合成200

7.4.3 晶体中的立体选择性合成和光异构化反应201

7.4.4 分子水平立体规整的模板中的聚合201

7.4.5 纳米孔道中的受限聚合202

7.4.6 空间受限聚合直接合成纳米共混物203

7.4.7 表面受限合成聚合物包覆的金属纳米粒子和中空聚合物微球203

7.5 基于晶体工程的超分子合成205

7.5.1 基本原理和策略206

7.5.2 方法论——分子间相互作用206

7.6 无机材料的仿生合成207

7.6.1 生物硅化和仿生合成的分子源207

7.6.2 二氧化硅和陶瓷类氧化物的仿生合成208

7.6.3 蛋白质和多肽指向合成半导体211

7.6.4 纳米金属的仿生合成212

7.6.5 蛋白质和多肽为模板的合成材料的潜在应用213

7.7 结语215

参考文献216

第三部分 超分子构筑调控的逐步偶联和聚合218

第8章 适用于多官能单体受控聚合的“超分子构筑调控逐步偶联和聚合法（SCP）”218

8.1 合成高分子与生物高分子的结构差异及其原因218

8.2 “超分子构筑调控的逐步偶联和聚合法（SCP）”研究背景219

8.3 “超分子构筑调控逐步偶联和聚合法（SCP）”的化学涵义220

8.3.1 什么是“超分子构筑调控逐步偶联和聚合法（SCP）”220

8.3.2 SCF’方法的对象223

8.3.3 SCP方法的目标——分子识别性可调聚合物223

8.3.4 SCP方法的基础223

8.3.5 SCP方法的基本步骤224

8.3.6 SCP方法的关键224

8.3.7 SCP方法中形成共价高分子的反应——偶联与聚合反应225

8.3.8 SCP方法中最重要的构件——梯形聚合物（LP）225

8.3.9 SCp方法中聚合物立体构型控制226

8.3.10 SCP方法中偶联剂的选择226

8.4 SCP方法小结与展望227

8.4.1 SCP方法小结227

8.4.2 展望228

参考文献229

第9章 结构规整的有机桥基梯形聚硅氧烷的合成230

9.1 梯形聚合物简介230

9.2 梯形聚硅氧烷的分类231

9.3 梯形超结构和梯形聚硅氧烷的表征232

9.3.1 梯形超结构的表征232

9.3.2 梯形聚硅氧烷（R-LPS）的表征233

9.4 结构规整有机桥基梯形聚硅氧烷（R-OLPS）的合成233

9.4.1 有机桥基梯形聚硅氧烷的研究背景233

9.4.2 不同类型有机桥基的梯形聚硅氧烷（R-0LPS）的超分子构筑和合成234

9.5 结语247

参考文献248

第10章 结构规整的梯形聚倍半硅氧烷（R-LPSQ）的合成249

10.1 研究背景249

10.2 梯形超结构（R-Ls）的构筑和以“同步增长”方式调控合成结构规整的R-LPSQ252

10.2.1 1,3一四羟基二硅氧烷自组装形成梯形超结构（R-LS）和以“同步增长”方式自受限合成R-LPSQ252

10.2.2 预偶联生成的“工”字形前体构筑的梯形超结构（R-LS）自受限合成R-LPSQ265

10.3 高规整性梯形聚倍半硅氧烷（Ph-LPSQ）多层次组装280

10.4 螺旋构象与硅核磁谱特征峰“红移”的关系281

10.5 结语282

参考文献283

第11章 主链为梯形聚硅氧烷的液晶高分子和超分子液晶组装体285

11.1 前言285

11.2 “鱼骨形”液晶聚硅氧烷（FBLCP）的合成与液晶性288

11.2.1 梯形聚氢基倍半硅氧烷（H-LPSQ）与端烯基液晶单体硅氢加成反应合成FBLCP288

11.2.2 含液晶基元三官能硅烷单体经预偶联和梯形超结构的协同氢键模板合成FBLCP292

11.2.3 “鱼骨形”亚苯桥基聚硅氧烷液晶高分子294

11.2.4 “鱼骨形”液晶聚硅氧烷金属络合物（M-FBLCP）的液晶性294

11.3 “划艇形”液晶聚硅氧烷（RBLCP）的合成与性质297

11.3.1 “划艇形”液晶聚硅氧烷RBLCP的合成297

11.3.2 “划艇形”液晶聚硅氧烷RBLCP的表征297

11.4 金属络合桥连的拟梯形主链碟形液晶高分子及其自组装液晶301

11.4.1 含金属络合碟形基元的拟梯形主链液晶高分子301

11.4.2 含双金属核“双子星座型”碟形液晶的合成和相行为研究301

11.4.3 侧链含苯并菲碟形基元的梯形高分子的自组装单层膜的形态特征304

11.4.4 氢键液晶组装体的构筑和高强度相错研究305

11.4.5 双亲的三联苯衍生物的多层次组装研究307

11.5 结语309

参考文献309

第12章 微观结构可调管形聚硅氧烷高分子的合成及应用探索311

12.1 前言311

12.1.1 聚环糊精管状高分子311

12.1.2 聚杯芳烃管状高分子312

12.1.3 树状聚卟啉“核-壳”模板法合成管状高分子312

12.2 管形聚硅氧烷高分子的合成313

12.2.1 顺式全同梯形聚倍半硅氧烷（cis-LPSQ）立体构型的确定313

12.2.2 从顺式全同梯形聚倍半硅氧烷前体合成管状高分子的依据316

12.2.3 管状聚硅氧烷高分子表征中存在的问题316

12.2.4 从顺式全同梯形聚倍半硅氧烷前体合成管状高分子的两种模式316

12.2.5 从顺式全同梯形聚倍半硅氧烷前体合成管状高分子的结构调节318

12.3 不同尺寸管状聚硅氧烷高分子主体与客体包埋体系319

12.3.1 客体为棒状液晶分子319

12.3.2 客体为荧光分子321

12.3.3 客体为稀土金属离子323

12.3.4 客体为催化剂分子325

12.4 反应性顺式全同梯形聚硅氧烷的螺旋成管反应325

12.5 用管形聚硅氧烷包埋固化促进剂延长环氧微电子包封料室温储存性的应用探索325

12.6 结语327

参考文献328

第13章 拟筛板硅氧烷高分子合成及应用探索329

13.1 引言329

13.2 “蜂窝状”聚倍半硅氧烷的合成及二阶非线性光学膜应用探索330

13.3 筛板聚硅氧烷的合成探索332

13.3.1 筛板聚合物的分子设计333

13.3.2 筛板聚合物SPP的制备334

13.3.3 筛板聚合物（SPP）的表征336

13.4 结语338

参考文献339

第14章 梯形聚硅氧烷功能化及应用探索340

14.1 反应性的梯形聚硅氧烷340

14.1.1 基于预胺解的“逐步偶联和聚合（SCP）”的基本反应路线340

14.1.2 改进的反应路线341

14.1.3 通过基团转化反应合成含亲水侧基的反应性聚倍半硅氧烷343

14.1.4 乙氧基封端的聚倍半硅氧烷低聚物及应用探索344

14.2 用梯形聚倍半硅氧烷微胶囊化的环氧微电子塑封料的固化促进剂345

14.3 梯形聚倍半硅氧烷液晶光致取向膜347

14.3.1 研究背景347

14.3.2 带双元光敏基的聚倍半硅氧烷光致取向膜348

14.3.3 光指令层（commend layer）组建的光驱液晶池351

14.4 高光量子效率的含大π共轭芳桥基的梯形聚硅氧烷352

14.4.1 研究背景352

14.4.2 三联苯桥基梯形聚硅氧烷的分子设计、合成和表征353

14.4.3 TBLP的光学性质355

14.5 结语355

参考文献355

第15章 碳基梯形聚合物的合成357

15.1 研究背景357

15.2 碳基梯形聚合物的合成方法和研究进展358

15.2.1 碳基梯形聚合物的合成方法358

15.2.2 大π共轭体系的梯形高分子研究的新进展362

15.3 超分子构筑调控合成结构规整碳基梯形聚合物366

15.3.1 单体合成367

15.3.2 梯形聚酯（LPE）的自受限合成369

15.3.3 梯形超结构R-LS和梯形聚酯1PE的表征369

15.4 结语371

参考文献372

付录373

中文、英文及缩略语对照表373