導(dǎo)語：有機(jī)化學(xué)教學(xué)深化分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1超分子化學(xué)

對(duì)于有機(jī)化學(xué)來講，大部分有機(jī)分子都是基于共價(jià)鍵而形成，因此傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)都是講授某個(gè)分子內(nèi)部共價(jià)鍵的形成和斷裂機(jī)制[1,2]。而超分子化學(xué)則是研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)分子通過非共價(jià)鍵相互作用，締合組裝成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的超分子體系的科學(xué)。所謂非共價(jià)鍵其實(shí)是一種次級(jí)鍵，也叫分子間作用力，包括學(xué)生所熟知的氫鍵，以及金屬-配位作用、親疏水作用、靜電作用、范德華力等等。超分子化學(xué)主要發(fā)軔于1967年CJPederson發(fā)現(xiàn)冠醚，繼而DJCram提出主客體化學(xué)，最后由JMLehn系統(tǒng)提出超分子化學(xué)概念。由于他們的卓越貢獻(xiàn)，三人于1987年共享了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。超分子化學(xué)發(fā)展十分迅猛，科學(xué)家J-P.Sauvage、J.F.Stoddart和B.L.Feringa利用超分子化學(xué)手段在分子機(jī)器的設(shè)計(jì)與構(gòu)造方面由于做出重大貢獻(xiàn)而分享了2016年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)[3]。2017年10月，筆者有幸在南京大學(xué)和Sauvage教授進(jìn)行了深入交流，探討了其獲諾獎(jiǎng)的標(biāo)志性超分子——索烴的合成經(jīng)歷。

2有機(jī)超分子化學(xué)

如上所述，有機(jī)化學(xué)是超分子化學(xué)的重要發(fā)展根源之一。從兩次授予超分子領(lǐng)域諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的情況可以受到啟示。所有獲獎(jiǎng)的6位科學(xué)家中所研究的對(duì)象均為有機(jī)分子。例如，Pederson的冠醚是一種有機(jī)大環(huán)分子、Sauvage的索烴是兩個(gè)有機(jī)大環(huán)分子以環(huán)套環(huán)的形式互鎖、Stoddart的分子梭則是一個(gè)環(huán)狀有機(jī)分子在一個(gè)線性有機(jī)分子上的穿梭運(yùn)動(dòng)等等。顯然，有機(jī)化學(xué)為超分子的發(fā)展奠定了基石，并且逐漸形成了化學(xué)的一個(gè)新分支——有機(jī)超分子化學(xué)。有機(jī)超分子化學(xué)的概念可以概括為：以有機(jī)分子為對(duì)象，研究它們的自組裝規(guī)律、組裝結(jié)構(gòu)及組裝體性質(zhì)，以期獲得具有特定功能的有序有機(jī)分子聚集體。

3有機(jī)化學(xué)課程中超分子相關(guān)內(nèi)容

以張文勤等編著的《有機(jī)化學(xué)》為例[4]，在書中第十章第六節(jié)第1小節(jié)介紹了冠醚。本小節(jié)里面簡(jiǎn)單介紹了冠醚的結(jié)構(gòu)和命名，簡(jiǎn)要回顧了Pederson發(fā)現(xiàn)冠醚并與Cram、Lehn等一起獲得諾貝化學(xué)獎(jiǎng)。并且描述了不同大小的冠醚對(duì)不同金屬離子的選擇性絡(luò)合。最后舉例冠醚可以用作相轉(zhuǎn)移催化劑。在書中第二十章第三節(jié)第3小節(jié)介紹了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著特征就是其肽鏈會(huì)進(jìn)行螺旋和折疊，形成三維特定的功能體。其中，該小結(jié)重點(diǎn)敘述了氫鍵在形成α螺旋和β折疊中的重要作用。而氫鍵的形成主要是由于酰胺基中的氧原子和另一酰胺基中的胺基氫原子相互作用。第二十章第四節(jié)第2小節(jié)，課本介紹了核酸的結(jié)構(gòu)。核酸結(jié)構(gòu)中的堿基對(duì)正是通過二重氫鍵和三重氫鍵進(jìn)行連接配對(duì)，最終形成DNA的雙螺旋穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

4超分子概念在有機(jī)化學(xué)中的深化嘗試

目前的現(xiàn)狀是大部分教師在講授有機(jī)化學(xué)時(shí)[5]，與超分子相關(guān)的內(nèi)容基本是一筆帶過。冠醚一節(jié)有的教師講十分鐘，有的教師則不講；對(duì)于蛋白質(zhì)和核酸部分，基本上所有老師都不講?？偟膩碚f，在絕大部分情況下，一般教師在講授有機(jī)化學(xué)這門課程時(shí)，涉及到超分子相關(guān)的內(nèi)容的講授全部加起來基本不超過十分鐘。針對(duì)這一現(xiàn)狀，可以做出如下嘗試。可以將涉及到超分子的內(nèi)容上升到一堂課，即一個(gè)學(xué)時(shí)(45分鐘)。由于這一部分考試時(shí)不作要求，其課程目的，結(jié)合前面所述，一共有三個(gè)方面：一是提升學(xué)生對(duì)化學(xué)有更高層次的認(rèn)識(shí)，二是為學(xué)生將來如果從事科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)，三是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。對(duì)于最后一點(diǎn)，還是非常重要的。學(xué)生在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)時(shí)可能會(huì)覺得枯燥，適當(dāng)把教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行引申，讓他們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到有機(jī)化學(xué)的重要意義，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程安排如下：在介紹冠醚一節(jié)時(shí)進(jìn)行適當(dāng)引申，從教材現(xiàn)有的內(nèi)容出發(fā)，提出超分子化學(xué)概念。從1987年的超分子諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)延伸到2016年的分子機(jī)器諾貝化學(xué)獎(jiǎng)，簡(jiǎn)單介紹人物軼事。講解超分子是分子之間相互作用的結(jié)果，特別強(qiáng)調(diào)其是研究“分子以上層次”的科學(xué)。為了便于學(xué)生的理解，在講授時(shí)可以把原子、分子和超分子之間的關(guān)系形象地比喻為字母、單詞和句子的關(guān)系。超分子之間的連接紐帶正是超分子作用力，也即非共價(jià)鍵作用力，包括氫鍵、配位鍵、主客體作用等等。此時(shí)延伸介紹氫鍵在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和核酸結(jié)構(gòu)中的重要作用，以及這些結(jié)構(gòu)中還存在的其它超分子作用力。最后從蛋白質(zhì)折疊和堿基對(duì)的結(jié)構(gòu)出發(fā)簡(jiǎn)單介紹一下現(xiàn)在最前沿的科研成果——仿生折疊體和多重氫鍵材料的開發(fā)。

5總結(jié)

超分子化學(xué)已經(jīng)成為一門高度交叉融合的學(xué)科，或者說它是一種手段或策略，可以用來研究和解決諸多領(lǐng)域或?qū)W科的問題。在有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)過程中，對(duì)超分子化學(xué)進(jìn)行適當(dāng)深化介紹，比起以往忽略不教或一筆帶過，是有著非常積極的意義的。因此筆者建議教師在講授有機(jī)化學(xué)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)深化超分子相關(guān)內(nèi)容教學(xué)，從而提升學(xué)生對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí)層次，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，以及為學(xué)生將來從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王龍，劉娜，邵蕾，等．高校有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J]．廣東化工，2018，45(2)：197．

[2]肖軍安，劉志平．有機(jī)化學(xué)前沿在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用——以環(huán)丙烷的性質(zhì)為例[J]．廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2018，35(4)：136．

[3]強(qiáng)琚莉，蔣偉，黃飛鶴，等．分子機(jī)器的設(shè)計(jì)與合成——2016年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果簡(jiǎn)介[J]．科技導(dǎo)報(bào)，2016，34(24)：28．

[4]張文勤，鄭艷，馬寧，等．有機(jī)化學(xué)[M]．第五版．北京：高等教育出版社，2014．

[5]于鵬飛．淺論高校有機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高方法[J]．青年時(shí)代，2018(36)：193．

作者:肖唐鑫 單位:常州大學(xué)