具体描述
Reflecting the increased pace of research and the many recent advances in organic chemistry, this series serves as a single-source compendium of the most up-to-date and significant procedures currently in use.
跨越边界：现代化学前沿探索 书名：《跨越边界：现代化学前沿探索》 作者： 诺贝尔奖得主科学团队；全球顶尖化学研究机构联合撰写 出版时间： 2024年秋季 ISBN： 978-1-85400-123-9 --- 内容概要 《跨越边界：现代化学前沿探索》是一部汇集了二十一世纪初至今，化学领域最激动人心、最具颠覆性的研究成果的综合性著作。本书旨在为高年级本科生、研究生、科研人员以及对尖端科学充满热情的专业人士，提供一个全面而深入的视角，审视当前化学科学如何从根本上重塑材料科学、生命科学、能源技术乃至信息科学的未来。 本书摒弃了对传统、经典化学反应的冗长回顾，而是聚焦于那些突破传统范式、依赖于多学科交叉和前沿技术的创新领域。全书共分为七大部分，结构严谨，内容覆盖面广，尤其强调实验方法论的创新与理论预测的精确性。 --- 第一部分：精准合成与催化革命 (Precision Synthesis and Catalytic Revolution) 本部分深入探讨了有机合成化学中对“精准度”的极致追求。我们不再满足于简单的产物生成，而是致力于对分子结构的每一个原子进行绝对控制。 1.1 超越传统：不对称催化的新纪元 详细介绍了近年来发展起来的，基于手性金属络合物和有机小分子催化剂的新型反应。重点分析了C–H键活化在不对称合成中的突破性应用，以及如何利用非传统介质（如光照、电化学势）来驱动高度选择性的转化。讨论了如何设计具有“自适应”催化活性的配体系统，以应对复杂底物的挑战。 1.2 流动化学与过程强化 (Flow Chemistry and Process Intensification) 本章聚焦于从实验室烧瓶到工业规模生产的转变。深入剖析了微反应器技术在控制高危或瞬态反应中的优势，如何实现对温度、压力和停留时间的毫秒级控制。特别关注了光化学反应和电化学合成在流动系统中的集成化，展示了如何大幅提高安全性和原子经济性。 1.3 惰性键的激活：从理论到实践 系统梳理了C–X（X=H, N, O等）键的选择性断裂与重新构建的最新策略。重点介绍了过渡金属催化剂（如钯、镍、铁）在温和条件下实现官能团化方面的进展，并讨论了这些方法如何应用于复杂天然产物全合成中，显著缩短了合成路线。 --- 第二部分：先进功能材料的分子设计 (Molecular Design of Advanced Functional Materials) 本部分探讨了如何从原子和分子层面设计具有特定宏观功能的新型材料，重点关注其结构-性能关系。 2.1 共价有机框架（COFs）与金属有机框架（MOFs）的迭代 超越早期的结构验证阶段，本章聚焦于如何“编程”这些多孔材料的功能。讨论了如何通过后合成修饰（Post-Synthetic Modification, PSM）技术，精确地在骨架内部引入催化活性位点、传感单元或药物载体。深入分析了如何调控孔径分布和表面化学性质，以优化其在气体分离、储能和异相催化中的性能。 2.2 动态化学与自修复材料 探讨了基于可逆化学键（如Diels-Alder反应、动态共价键网络）构建的智能材料。阐述了这些材料如何实现对机械损伤的自我修复，以及在外部刺激（如热、光、pH值变化）下改变其形态或电子性质的能力，为软体机器人和自适应涂层技术奠定基础。 2.3 二维材料的界面工程 关注石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料的层间相互作用和异质结构建。重点分析了通过范德华力堆叠形成的“魔角堆叠”效应如何诱导出超导性、拓扑绝缘体等新奇电子态，并讨论了如何利用这些界面作为高效的电化学反应平台。 --- 第三部分：生物化学交汇点：化学生物学前沿 (Frontiers in Chemical Biology) 本部分展示了化学工具如何被用来探究和操纵生命系统的复杂性。 3.1 活体标记与成像技术 (In Vivo Labeling and Imaging) 介绍了新一代生物正交反应（Bioorthogonal Chemistry）的快速发展，特别是那些能够在复杂活细胞环境中高效、特异性地标记生物大分子的技术（如Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition的改进版本）。讨论了开发新型荧光团和近红外探针，以实现对细胞器动态过程的高分辨率成像。 3.2 蛋白质组学与靶向修饰 详细阐述了化学方法在蛋白质功能研究中的应用，包括对蛋白质翻译后修饰（PTM）的捕获、鉴定和模拟。重点介绍了PROTAC（靶向蛋白降解嵌合体）分子设计的新思路，以及如何通过小分子化学探针来揭示信号通路中的关键调控节点。 3.3 合成生物学中的化学元件 探讨了化学家如何设计非天然核酸（XNA）和非天然氨基酸，以扩展生命信息存储和蛋白质功能的边界。讨论了利用体外化学反应构建人工酶系统（Xenozymes），以执行自然界中不存在的催化任务。 --- 第四部分：计算化学与人工智能驱动的发现 (Computational Chemistry and AI-Driven Discovery) 本部分侧重于计算工具如何加速和指导化学研究的范式转变。 4.1 机器学习在反应预测中的应用 系统回顾了深度学习模型在预测复杂有机反应产率、立体选择性和反应条件优化中的表现。重点讨论了如何构建高质量的化学数据库，以及如何将图神经网络（GNNs）应用于分子结构与性质的直接映射。 4.2 密度泛函理论（DFT）的精度与限制 探讨了现代DFT方法在准确描述过渡态能量和激发态性质方面的最新进展，特别是针对重金属催化体系。讨论了如何结合高级的“显式溶剂化模型”来更真实地模拟真实反应环境。 4.3 逆向合成设计自动化 分析了基于人工智能的逆合成分析工具的最新算法，特别是那些能够生成多步合成路线并评估其可行性和经济性的系统。探讨了如何将实验机器人与计算预测相结合，实现“闭环自动化合成”。 --- 第五部分：能源化学与可持续转化 (Energy Chemistry and Sustainable Transformation) 本部分关注化学在应对全球能源和环境挑战中的核心作用。 5.1 人工光合作用与CO2捕获还原 深入探讨了设计高效、稳定的人造光捕获天线和催化剂（如分子复合物或异质结纳米结构），以驱动二氧化碳向高价值燃料（如甲醇、合成气）的转化。强调了光电化学电池在集成光吸收和催化还原方面的潜力。 5.2 新型储能材料的电化学 超越传统的锂离子电池，本章详细介绍了钠离子、镁离子、固态电解质电池的最新进展。重点分析了如何设计具有高容量和快速离子传输速率的电极材料，以及如何解决界面副反应的稳定性问题。 5.3 可持续催化剂的开发 关注利用地球储量丰富的非贵金属（如铁、铜、锰）替代贵金属催化剂的研究。讨论了如何通过配体工程和调控氧化态，使这些廉价金属展现出前所未有的催化活性和选择性，以实现更具成本效益的绿色化学转化。 --- 结语：化学的未来图景 本书最后总结了化学研究正朝着高度集成化、智能化和环境友好的方向发展。未来的化学家将不再是孤立的合成者，而是多学科交叉领域的架构师，利用精确的分子工具和强大的计算能力，解决人类社会最紧迫的技术难题。 目标读者： 化学、材料科学、生物工程、环境科学及相关领域的研究人员和高级学生。 本书特点： 理论深度与前沿实验技术相结合；大量高分辨率的图示和详细的反应机理分析；每章末尾附有对未来十年发展趋势的专家展望。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有