3.4 超分子 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

超分子 第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子 “超分子是由两种或两种以上的分子通过相互作用形成的分子聚集体”。 一、概念界定 1.超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 2.相互作用主要包括是范德华力、氢键、疏水作用、π－π 堆积、以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 3.分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的 C60 C70 二、经典示例 2.1“杯酚”分离 C60 和 C70 2.1“杯酚”分离 C60 和 C70 二、经典示例 二、经典示例 2.1“杯酚”分离 C60 和 C70 C60 C70 杯酚与C60通过π－π 堆积相结合，通过尺寸匹配实现分子识别 2.2“冠醚”识别碱金属离子 冠醚与金属离子通过配位键相结合，通过空穴大小实现分子识别 二、经典示例 二、经典示例 2.2“冠醚”识别碱金属离子 ①冠醚定义：分子中含有多个-氧-亚甲基(CH2)-结构单元的大环多醚。 15-冠-5 ②冠醚名称的含义 12-冠-4 C 原子：8 O 原子：4 环上总原子数：8 + 4 = 12 C 原子：10 O 原子：5 环上总原子数：10 + 5 = 15 冠醚与金属离子通过配位键相结合，通过空穴大小实现分子识别 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子（直径/pm） 12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120～150 170～220 260～320 340～430 Li+（152） Na+（204） Rb+（304） Cs+（334） ③冠醚特点：是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与阳离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子,从而实现选择性结合。 二、经典示例 高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色。但是高锰酸钾易溶于水，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触。 溶有18-冠-6的甲苯与高锰酸钾水溶液反应 K+ MnO4 ④冠醚识别碱金属离子的应用——相转移催化剂 甲苯中 冠醚的浓度 褪色时间 30 g/L 5 min不褪色 60 g/L 5 min明显褪色 120 g/L 4.5 min明显褪色 甲苯 K+ MnO4— MnO4— 水层 二、经典示例 9 DNA的双螺旋结构由２个聚合缠绕链通过互补碱基对之间的氢键结合在一起 。腺嘌呤(A)胸腺嘧啶(T)碱基对间形成２组氢键，鸟嘌呤(G)胞嘧啶 (C)碱基对间形成３组氢键。 二、经典示例 2.3 DNA双链之间通过氢键形成超分子，实现分子组装 二、经典示例 2.4 表面活性剂与水分子之间通过疏水作用，实现分子组装 二、经典示例 2.4 表面活性剂与水分子之间通过疏水作用，实现分子组装 表面活性剂 “表面活性剂的有机分子”：一端为亲水基团，另一端为疏水基团 代表：烷基磺酸根离子 低浓度时，优先在溶液表面形成单分子层 高浓度时，在溶液中形成胶束 肥皂 洗涤剂的去污原理 三、科学展望 超分子药物 超分子机器 $