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出版者:

作者:Vogtle, Fritz/ Richardt, Gabriele/ Werner, Nicole/ Rackstraw, Anthony J. (TRN)

出品人:

页数:354

译者:Rackstraw, Anthony J.

出版时间:2009-4

价格:927.00 元

装帧:

isbn号码:9783527320660

丛书系列:

图书标签:

• 树枝状聚合物
• 纳米化学
• 高分子化学
• 自组装
• 材料科学
• 药物递送
• 催化
• 生物医学
• 超分子化学
• 合成化学

《树枝状大分子化学》：一本全面探索高分子世界创新前沿的深度读物 在瞬息万变的材料科学与化学领域，树枝状大分子（dendrimers）以其独特的、高度对称的、具有精确分子结构的特性，正在悄然改变着我们对高分子世界的认知，并以前所未有的方式拓展着应用的可能性。它们并非传统意义上线性或支化的大分子，而是从一个中心核点出发，通过多步迭代的聚合反应，如同精心培育的树木般，层层向外延伸出分支，最终形成具有高度规整、纳米级尺寸的球状结构。这种精密的结构控制赋予了树枝状大分子一系列令人瞩目的物理化学性质，使其在催化、药物递送、生物成像、纳米技术乃至信息存储等众多领域展现出巨大的潜力。 《树枝状大分子化学》一书，正是为深入解析这一迷人而重要的分子构筑模块提供了一个全面、权威的视角。本书并非简单地罗列各种树枝状大分子的合成方法，而是着力于揭示其背后深层的化学原理、结构-性能关系以及在多样化应用场景下的具体实践。它旨在为材料科学家、有机化学家、药学研究人员以及对纳米材料和先进功能材料感兴趣的学生和从业者，提供一个系统、深入的学习平台，帮助读者透彻理解树枝状大分子的奥秘，并激发其在各自研究领域内的创新思路。 本书的核心内容与亮点： 本书的结构经过精心设计，力求逻辑清晰，层层递进，从基础概念到前沿应用，无不涵盖。 第一部分：树枝状大分子的基本概念与结构特征 起源与演进： 开篇便追溯了树枝状大分子的历史渊源，从早期无规支化聚合物的概念演变，到Tomalia等科学家开创性的工作，逐步勾勒出其从概念走向现实的历程。读者将了解到，与传统高分子不同，树枝状大分子的合成是可控的，其分子量、分子量分布、官能团密度和位置都可以精确调控，这为其独特性能奠定了基础。 分代（Generation）概念与结构对称性： 深入阐述了“分代”（generation）这一核心概念，解释了从中心核点到外层末端官能团的层数如何决定了树枝状大分子的尺寸和密度。同时，强调了其高度对称性的结构，这不仅影响其物理性质（如溶解性、粘度），更对其在分子识别、组装等方面的应用至关重要。 壳层结构与内部空腔： 详细探讨了树枝状大分子由内而外的“壳层”（shell）结构，分析了不同世代壳层所带来的空间位阻效应和官能团分布。重点剖析了其内部存在的“空腔”（voids）或“笼状”结构，这些空腔可以作为客体分子的“口袋”，为载药、催化反应等应用提供了天然的微反应器。 多样的分子设计： 介绍了构成树枝状大分子的基本要素，包括中心核（core）、重复单元（repeating unit）和末端官能团（terminal group）。通过改变这些基本单元，可以设计出结构各异、功能多样的树枝状大分子，例如聚胺（PAMAM）、聚酯（polyester）、聚醚（polyether）等，以及基于不同骨架的新型树枝状大分子。 第二部分：树枝状大分子的合成策略与方法 “Dendritic”合成策略： 详细介绍了两种主要的合成策略——“Divergent”合成法（发散法）和“Convergent”合成法（汇聚法）。发散法从中心核开始，逐层向外生长；汇聚法则预先合成分支单元，然后将其连接到中心核上。书中将对比分析这两种方法的优缺点，包括合成效率、官能团的引入、产物的纯化等，为读者选择合适的合成路线提供指导。 关键合成反应与官能团修饰： 深入解析了实现树枝状大分子层层构建的关键聚合反应，如Michael加成、胺化反应、酯化反应、点击化学（click chemistry）等。同时，着重阐述了如何通过末端官能团的修饰来赋予树枝状大分子特定的化学活性和物理性质，例如引入亲水性、疏水性、反应性基团或生物识别基团。 产物表征技术： 介绍了用于表征树枝状大分子结构的各种分析技术，包括核磁共振谱（NMR）、质谱（MS）、凝胶渗透色谱（GPC）、X射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）等。强调了精确表征对于确认分子结构、分子量和纯度的重要性。 第三部分：树枝状大分子的物理化学性质 溶液行为与聚集态： 探讨了树枝状大分子在不同溶剂中的溶解性、粘度、扩散行为等，分析了其球形和高官能团密度如何影响其宏观性质。同时，介绍了其在特定条件下形成聚集体（如胶束、囊泡）的可能性。 热力学稳定性与动力学可逆性： 分析了树枝状大分子结构的稳定性，以及在特定条件下其分子内部和分子间的相互作用。对于一些可逆组装的树枝状大分子，则会探讨其动力学行为。 表面性质与界面行为： 深入研究了树枝状大分子外层官能团的性质，例如其电荷密度、疏水/亲水性以及与生物分子或材料表面的相互作用。这对于理解其在生物相容性、细胞摄取以及作为表面涂层等方面的应用至关重要。 量子限制效应与纳米光学性质： 对于一些基于半导体或贵金属纳米粒子的树枝状大分子，本书还会探讨其可能表现出的量子限制效应和特殊的纳米光学性质，例如荧光增强、等离激元共振等。 第四部分：树枝状大分子的前沿应用领域 药物递送系统： 这是树枝状大分子研究最为活跃和成功的领域之一。本书将详细介绍如何利用树枝状大分子的内部空腔或表面官能团来封装、负载药物分子，实现药物的靶向释放、控释以及提高生物利用度。例如，抗癌药物、基因药物的递送。 生物成像与诊断： 阐述了如何将荧光团、放射性核素或其他显影剂连接到树枝状大分子的末端或内部，构建用于医学成像（如荧光成像、PET/SPECT成像）和疾病诊断的分子探针。其多价表面和可控的分子量使其能够高效地连接多个显影基团，提高信号强度。 催化剂与酶模拟： 探讨了将催化活性位点（如金属配合物、有机官能团）引入树枝状大分子的结构中，构建新型均相或多相催化剂。其内部空腔还可以作为微反应器，提高反应的选择性和效率，模拟酶的催化行为。 生物医学材料与组织工程： 介绍了树枝状大分子在生物相容性材料、抗菌材料、伤口敷料以及作为支架材料在组织工程中的应用。其可调控的表面性质和生物活性使其能够与细胞相互作用，促进组织再生。 传感器技术： 阐述了如何设计具有特定识别位点的树枝状大分子，使其能够特异性地识别和结合目标分析物（如离子、小分子、生物标记物），并通过信号变化（如荧光、电信号）进行检测，构建高灵敏度的化学传感器和生物传感器。 纳米电子学与光学器件： 探讨了树枝状大分子在构建纳米电子器件、光电器件、存储介质以及作为有机半导体材料等方面的潜力。其规整的结构和可调控的电子性质使其成为构建高性能纳米器件的候选材料。 其他新兴应用： 还会触及一些新兴和潜在的应用领域，如气体分离膜、海水淡化、防污涂层、以及在材料科学中作为模板或组装单元的应用。 本书的价值与读者群体： 《树枝状大分子化学》不仅仅是一本技术手册，更是一本启发思想的工具书。它通过严谨的科学论述、丰富的实例分析和对未来发展趋势的展望，为读者提供： 坚实的理论基础： 帮助读者建立对树枝状大分子化学的全面、系统的理解，掌握其核心概念和基本原理。 前沿的研究视野： 及时反映该领域最新的研究进展和技术突破，让读者紧跟学术前沿。 实际的应用指导： 提供丰富的应用案例，激发读者将树枝状大分子应用于解决实际科学和工程问题的灵感。 批判性思维的培养： 鼓励读者思考不同合成策略的优劣，不同结构设计的局限性，以及如何克服现有挑战，推动学科发展。 本书适合以下读者群体： 高分子科学与工程专业的学生和研究人员： 为他们提供深入学习和研究树枝状大分子的必备知识。 有机化学家和材料科学家： 帮助他们理解如何设计、合成和应用具有特定功能的树枝状大分子。 药学、生物医学工程领域的研发人员： 为他们提供构建新型药物载体、诊断工具和生物材料的理论指导。 纳米技术领域的探索者： 帮助他们认识树枝状大分子在纳米材料设计和功能化方面的巨大潜力。 对前沿科学技术感兴趣的各界人士： 能够帮助他们理解这一重要材料科学领域的发展及其对未来科技可能带来的深远影响。 总而言之，《树枝状大分子化学》是一部集理论深度、实践广度和前沿视野于一体的力作，它将带领读者踏上一段探索高分子世界独特奇迹的旅程，开启材料科学与化学领域创新应用的无限可能。

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