在一些无机固体化学反应中，产物的结构与反应物的结构存在一定的关联，化学反应在保持一定的晶体结构条件下进行。这类反应常称做拓扑化学反应。

拓扑化学反应是指在化学反应中，产物的结构与反应物的结构存在一定的关联，反应能在保持反应物一定的晶体结构条件下进行。拓扑化学反应包括：脱水反应、分解反应、氧化还原反应、嵌入反应、离子交换反应和同晶置换反应等。

是一类重要的软化学过程。在其过程中，一些外来离子或分子嵌入到固体基质晶格中，而不产生晶体结构的重大改变。

把引进去的外来客体从主体结构上移走的反应。

将水或羟基在化合物中脱去。

是通过对具有可交换离子的物质进行交换改性的局部化学反应。

局部化学反应之一，是在母体结构保持不变的前提下进行离子交换。矿物结晶时，晶体结构中由某种离子或原子占有的位置，部分被性质类似、大小相近的其他离子或原子占有，但晶体结构型式基本不变。

分解反应是通过反应物分解而形成产物的方法。

物质的晶体结构只有在固体状态时才拥有，一旦固体溶解在溶剂中，晶体结构不复存在，溶液中反应物分子处于溶剂的包围中，分子之间的碰撞机会各向均等，化学反应的性质取决于反应物的性质，因而溶液中的化学反应不存在拓扑化学控制。 但在固相反应中，各固体反应物的晶格是高度有序 排列的，因而晶格分子的移动较难，只有合适取向的晶面上的分子足够地靠近，才能提供适宜的反应中心，使固相反应得以进行，这就是固相反应特 有的拓扑化学控制原理。它赋予了固相反应以其它方法无法比拟的优越性，提供了合成新化合物的独特途径。

拓扑化学反应原理揭示了晶体原料中分子的堆积方式是固相反应的重要决定因素，只有相邻分子的合适反应中心靠得足够近，且晶面取向合适方可发生固相反应。

由于拓扑化学反应得到的产物在结构上与起始物质有着确定的关系，运用这些反应常常可以得到由其它方法所不能得到或难以得到的固体材料，且这些材料具有独到的物理和化学性质及独特的结构形式，从而在化学工业中有着重要的应用。

合成各向异性的压电陶瓷

压电陶瓷作为重要的功能材料在电子材料领域占据相当大的比重。传统 PZT 系列压电陶瓷主要成分是 PbO，会产生严重的环境污染，因此，采用无铅压电陶瓷代替传统的含铅压电陶瓷已成为必然的发展趋势。

合成新型沸石分子筛催化材料

沸石分子筛是由四面体单元（通常为硅氧、铝氧、磷氧四面体）组成的具有空旷骨架结构的一类多孔性材料，在吸附、离子交换以及工业催化等领域有着广泛的应用。 虽然组成各种沸石分子筛的化学元素非常相似，但他们的拓扑结构却多种多样，这也决定了他们具有不同的吸附、离子交换和催化性能。

合成有机-无机纳米复合材料

纳米复合材料是由两种或两种以上的吉布斯固相至少在一 个方向上以纳米级尺寸（1~100 nm)复合而成的复合 材料。这些固相可以是非晶质态、半晶质态、晶质态或者兼而有之，而且可以是无机的、有机的或两者都有。纳米复合材料广泛存在于整个生物体(如植物和骨质)中，真正人工合成的纳米复合材料，如石墨层间化合物、层柱粘土矿物、粘土矿物 - 有机复合 材料和沸石有机复合材料等则较少。纳米复合材料的尺寸介于分子与体相尺寸之间，属于介观系统。它所表现出来的性质也不同于体相，具有显著的量子尺寸效应。其电、光、磁等物理性质具有许多新奇的特性和规律。

利用层状固体的拓扑嵌入反应来合成有机无机纳米复合材料，所获得的纳米复合材料具有独特的分子结构特征和表观协同效应，从而使这种新 型纳米复合材料既表现出无机物优良的强度、尺寸稳定性和热稳定性，又具备有机聚合物的断裂性能、可加工性和介电性能。