1、化 学 公 开 课2021 4 1第二课时 神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构氢键是最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的二、超分子1.定义：超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子是广义的,包括离子。、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。3.结构特点：超分子是组成复杂的，有组织的分子聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。4.范围：已报道的超分子大环主体有：DNA,冠醚，环糊精，杯芳烃，杯吡咯，杯咔唑，瓜环胡葫芦脲，柱芳烃
2、等。6.杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。（2）分子识别冠醚识别碱金属离子(如K)。冠醚，是分子中含有多个-氧-亚甲基-结构单元的大环多醚。常见的冠醚有15-冠-5、18-冠-6，冠醚的空穴结构对离子有选择作用，在有机反应中可作催化剂。18-冠-615-冠-512-冠-4冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子OOOOOO18-冠醚-6的结构冠醚冠醚空腔直径/pm合适的粒子（直径/pm）12-冠-4120150Li+（152）15-冠-51
3、70220Na+（204）18-冠-6260320K+（276）Rb+（304）21-冠-7340430Cs+（334） 不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配，从而实现选择性结合。冠醚适合的粒子（直径/pm）12-冠-415-冠-518-冠-621-冠-7Li+Na+K+Rb+Cs+ 冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。超分子组装的过程称为分子自组装（Molecular self-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。细胞外部磷脂分子双分子层细胞质疏水端亲水端亲水端超分子两个的重要特
4、征超分子两个的重要特征分子识别、自组装。6.自组装如：细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质【例】超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：(1)Mo处于第五周期第B族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是；核外未成对电子数是个。(2)该超分子中存在的化学键类型有。A. 键B. 键C. 离子键D. 氢键(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是(填元素符号)，p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有。p-甲酸丁酯吡啶配体4d55s16ABCsp2和sp3超分子定义
5、超分子的结构特点超分子范围超分子的特征超分子的特征之一：分子识别超分子的特征之二：自组装超分子是由两种或两种以上的分子（或离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体1判断正误判断正误(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”)（3）超分子内部分子可以通过非共价键结合()提示：超分子内部分子可以通过非共价键结合,如氢键、静电作用等,故正确;（1）超分子的性质与组成超分子的单个分子的性质相同。( )（2）超分子是相对分子质量很大的有机化合物。()2下列关于超分子的说法不正确的是()A超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体B超分子都是无限伸展的C冠醚是一种超分子，可以识
6、别碱金属离子D细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质【解析】A超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体，故A正确；B超分子有的是有限的，有的是无限伸展的，故B错误；C冠醚与某些金属的包合物都是超分子，可以识别碱金属离子，故C正确；D细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质，生物体的细胞即是由各种生物分子自组装而成，故D正确；选B。B3.下列关于超分子的叙述中正确的是()A.超分子就是高分子B.超分子都是无限伸展的C.形成超分子的微粒都是分子D.超分子具有分子识别和自组装的特征D解析：有些超分子不是高分子,有些超分子是高分子,A项错误;超分子这种分子聚
7、集体有的是有限的,有的是无限伸展的,B项错误;形成超分子的微粒也包括离子,C项错误;超分子的特征是分子识别和自组装,D项正确。4.冠醚能与阳离子,尤其是与碱金属离子作用,并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。12-冠-4与锂离子作用而不与钠离子、钾离子作用;18-冠-6与钾离子作用(如图),还可与重氮盐作用,但不与锂离子或钠离子作用。下列说法错误的是()A.18-冠-6中C和O的杂化轨道类型相同B.18-冠-6与钾离子作用,不与锂离子或钠离子作用,这反映了超分子的“分子识别”的特征C.18-冠-6与钾离子作用反映了超分子的自组装的特征D.冠醚与碱金属离子作用的原理与其可作相转移催化剂的原理有关C解析：18-冠-6中C和O都是sp3杂化,A项正确;18-冠-6与钾离子作用,不与锂离子或钠离子作用,反映了超分子的“分子识别”的特征,故B项正确,C项错误;由于冠醚是皇冠状分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子,把无机物带入有机物中,它可以作为相转移催化剂也是基于这个原理,D项正确。
