藥學有機化學第一章(本)ppt課件

1、有有 機機 化化 學學Organic chemistryOrganic chemistry人人 民民 衛(wèi)衛(wèi) 生生 出出 版版 社社 主主 編編 倪倪 沛沛 洲洲 講講 授授 劉劉 利利 民民1一、內容一、內容授課學時授課學時理論理論 7272學時學時實驗實驗 3434學時學時二、考試二、考試作業(yè)作業(yè) 10%實驗實驗 20%理論理論 70% 烴、鹵代烴、醇、酚、醚、羧酸及其衍烴、鹵代烴、醇、酚、醚、羧酸及其衍生物、胺、雜環(huán)化合物、糖類、核酸、類脂、生物、胺、雜環(huán)化合物、糖類、核酸、類脂、立體化學基礎等。立體化學基礎等。2三、要求三、要求 抓緊課堂每一個抓緊課堂每一個45分鐘分鐘 做好每一次實驗做

2、好每一次實驗 認真預習認真預習 預習本（原始記錄本）預習本（原始記錄本） 細致觀察細致觀察 遵守紀律遵守紀律 寫好報告寫好報告3第一章第一章 緒緒 論論 有機化學的研究對象：有機化學的研究對象：碳氫化合物及其衍生物。它研碳氫化合物及其衍生物。它研究有機物的結構、性質、合成、應用以及結構與性質間的究有機物的結構、性質、合成、應用以及結構與性質間的相互關系。相互關系。 無機物，無機物，inorganic compoundinorganic compound。來自礦物。來自礦物有機物，有機物，organic compoundorganic compound。來自動、植物生物體內。來自動、植物生物體內

3、18281828年，年，224CONHNHCNONH氰酸銨氰酸銨尿素尿素 有機化合物：有機化合物：碳氫化合物及其衍生物。碳氫化合物及其衍生物。自然界的物質分為兩大類：自然界的物質分為兩大類：一、有機化合物和有機化學一、有機化合物和有機化學4二、有機化學的發(fā)展趨勢二、有機化學的發(fā)展趨勢1 1、積極介入生命科學的研究、積極介入生命科學的研究2 2、材料科學的研究、材料科學的研究聚乙炔有機導體研究成果獲得聚乙炔有機導體研究成果獲得20002000年諾貝爾獎年諾貝爾獎C60C60有機衍生物的合成有機衍生物的合成, ,已合成了水溶性且具有生物已合成了水溶性且具有生物活性的二氨基二酸二苯基活性的二氨基二酸

4、二苯基C60衍生物，這種衍生物具衍生物，這種衍生物具有抑制人體免疫缺乏病毒酶的生物活性有抑制人體免疫缺乏病毒酶的生物活性 3、“綠色化學綠色化學”一是提供給社會的化學品應是有益無害，而且對環(huán)境友好的；一是提供給社會的化學品應是有益無害，而且對環(huán)境友好的；二是生產這些化學品的原料應可以再生，它們的利用不應引二是生產這些化學品的原料應可以再生，它們的利用不應引起生態(tài)環(huán)境的破壞；第三是綠色化學最重要也是最主要的方起生態(tài)環(huán)境的破壞；第三是綠色化學最重要也是最主要的方面，即化學品的生產過程應該是環(huán)境友好的。面，即化學品的生產過程應該是環(huán)境友好的。 54 4、有機合成研究領域的發(fā)展、有機合成研究領域的發(fā)展

5、建立分子庫、發(fā)展分子多樣性建立分子庫、發(fā)展分子多樣性手性純化合物的合成手性純化合物的合成20012001年不對稱合成獲諾貝爾化學獎年不對稱合成獲諾貝爾化學獎AcOMeONHAcCOOHAcOMeOCOOHHNHAc+ H2催化劑催化劑威廉威廉.諾爾斯的成果諾爾斯的成果6三、有機化合物的特性三、有機化合物的特性1 1、結構復雜、種類繁多、結構復雜、種類繁多2 2、大多易燃燒、大多易燃燒3 3、一般熔點較低、一般熔點較低4 4、難溶于水而易溶于有機溶劑、難溶于水而易溶于有機溶劑5 5、非電解質、非電解質6 6、反應速度慢、反應復雜，常伴有副反應。、反應速度慢、反應復雜，常伴有副反應。四、有機化合物

6、的分類四、有機化合物的分類 鏈狀化合物鏈狀化合物1按碳骨架結構不同分為按碳骨架結構不同分為 碳環(huán)化合物碳環(huán)化合物 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物2按所含官能團不同分類按所含官能團不同分類 官能團：分子中比較活潑、容易發(fā)生反應的原子或原子團。官能團：分子中比較活潑、容易發(fā)生反應的原子或原子團。7五、有機物的結構五、有機物的結構（一）凱庫勒結構式（一）凱庫勒結構式:表示分子中原子的種類、數目和彼表示分子中原子的種類、數目和彼此結合的順序和方式。此結合的順序和方式。C C O HHHHHHCCCCCCHHHHHHHHHHHOH碳原子的四面體結構碳原子的四面體結構C8（二）離子鍵和共價鍵（二）離子鍵和共價鍵路易

7、斯結構式：路易斯結構式：化學鍵化學鍵離子鍵離子鍵共價鍵共價鍵金屬鍵金屬鍵凱庫勒結構式：凱庫勒結構式：CCHHHHHOH.H : C : C : O : H.HHHH9（三）現代共價鍵理論（三）現代共價鍵理論1 1、原子軌道和電子云、原子軌道和電子云-+xyxzx+pypxpzzxyxzzpypxpzx+原子軌道原子軌道電子云電子云102 2、價鍵法的基本要點：、價鍵法的基本要點： 自旋相反的成單電子相互接近時，可形成穩(wěn)定自旋相反的成單電子相互接近時，可形成穩(wěn)定 的共價鍵。的共價鍵。 兩原子的原子軌道重疊程度兩原子的原子軌道重疊程度，共價鍵強度，共價鍵強度，稱為最大重疊原理。稱為最大重疊原理。

8、每個原子所能形成共價鍵的數目取決于該原子中每個原子所能形成共價鍵的數目取決于該原子中的單電子數目。的單電子數目。（4 4）能量相近的原子軌道可以雜化）能量相近的原子軌道可以雜化11碳原子的雜化類型：碳原子的雜化類型：正四面體正四面體C6激發(fā)激發(fā)雜化雜化 2p （基態(tài)基態(tài)）（激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)）（sp3雜化態(tài)雜化態(tài)） sp3 等性雜化等性雜化12激發(fā)激發(fā) 2s 2p （基態(tài)基態(tài)）2s 2p （激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)）雜化雜化（sp2雜化態(tài)雜化態(tài)） 2p平面正三角形平面正三角形 sp2 等性雜化等性雜化C6Csp2sp2sp2碳原子的碳原子的spsp2 2雜化雜化13 2s 2p （基態(tài)基態(tài)）激發(fā)激發(fā)雜化雜化（s

9、p雜化態(tài)雜化態(tài)） 2p直線型直線型 sp 等性雜化等性雜化C62s 2p （激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)）Cspsp碳的碳的spsp雜化軌道雜化軌道143 3、分子軌道法、分子軌道法（1）分子中的電子在遍及整個分子范圍內運動）分子中的電子在遍及整個分子范圍內運動（2 2） 分子軌道由分子中原子軌道的波函數分子軌道由分子中原子軌道的波函數線性線性組合而成組合而成 = a b = a b波函數同相疊加，能量下降波函數同相疊加，能量下降稱為成鍵分子軌道稱為成鍵分子軌道波函數反相疊加，能量升高波函數反相疊加，能量升高稱為反鍵分子軌道稱為反鍵分子軌道15（3 3） 成鍵三原則成鍵三原則 對稱性匹配原則對稱性匹配原則 能

10、量近似原則能量近似原則 原子軌道之間能量相差越小，原子軌道之間能量相差越小， 組組成的分子軌道的成鍵能力越強。成的分子軌道的成鍵能力越強。 最大重疊原則最大重疊原則原子軌道重疊程度越大，成鍵能力越強。原子軌道重疊程度越大，成鍵能力越強。164.鍵參數鍵參數n1)鍵長鍵長n2)鍵角鍵角n3)鍵能鍵能n4)鍵的極性和可極化性鍵的極性和可極化性不同的共價鍵，對外界電場的影響有不同的感受能力，不同的共價鍵，對外界電場的影響有不同的感受能力，這種感受能力通常叫做可極化性。這種感受能力通常叫做可極化性。 成鍵原子的電負性愈大，原子半徑愈小，則對外層電子成鍵原子的電負性愈大，原子半徑愈小，則對外層電子束縛力

11、愈大，電子流動性愈小，共價鍵的可極化性就??；束縛力愈大，電子流動性愈小，共價鍵的可極化性就小；反之，可極化性就大。反之，可極化性就大。 鍵的可極化性對分子的反應性能起重要作用鍵的可極化性對分子的反應性能起重要作用 175.5.共價鍵的斷裂方式共價鍵的斷裂方式1 1）均裂）均裂 Homolytic Cleavage在共價鍵斷裂時，如果共用電子對均等地分配給兩個成鍵原在共價鍵斷裂時，如果共用電子對均等地分配給兩個成鍵原子，這種斷裂方式稱為均裂子，這種斷裂方式稱為均裂A : BA + B 斷裂斷裂游離基或自由基游離基或自由基2)2)異裂異裂 Heterolytic Cleavage在共價鍵斷裂時，如

12、果共用電子對完全轉移給成鍵原子一方，在共價鍵斷裂時，如果共用電子對完全轉移給成鍵原子一方，這種斷裂方式稱為異裂。這種斷裂方式稱為異裂。A : BA+ + B -斷裂斷裂18六、有機酸堿的概念六、有機酸堿的概念（一）勃朗斯德酸堿理論（一）勃朗斯德酸堿理論酸是質子的給予體，堿是質子的接受體。酸是質子的給予體，堿是質子的接受體。酸：含酸：含O-H、S-H、C-H 的有機物等的有機物等堿：負離子、堿：負離子、NH3 H2O ROH R-O-R R2C=O.等等R-OH+HClROH2+Cl-+在水溶液中：在水溶液中：wbaKKK19酸堿反應的方向：酸堿反應的方向：（二）路易斯酸堿理論（二）路易斯酸堿理

13、論酸是電子的接受體，堿是電子的給予體。酸是電子的接受體，堿是電子的給予體。較強的酸和較強的堿生成較弱的酸和較弱的堿。較強的酸和較強的堿生成較弱的酸和較弱的堿。路易斯酸路易斯酸分子：分子：BF3、AlCl3、SnCl4、FeCl3正離子：正離子：R+、Br+、NO2+、H+金屬離子：金屬離子：Li+、Ag+、Cu2+路易斯堿路易斯堿具有未共用電子對的：具有未共用電子對的：負離子：負離子：R - 、OH-、RO-、SH-烯或芳香化合物等烯或芳香化合物等ROH ROR RCHO RSH.（親電試劑）（親電試劑）（親核試劑）（親核試劑）20七、有機物的結構測定七、有機物的結構測定（一）分離、純化（一）

14、分離、純化固態(tài)有機物：重結晶法固態(tài)有機物：重結晶法液態(tài)有機物：蒸餾法、分餾法、離子交換法或色譜法。液態(tài)有機物：蒸餾法、分餾法、離子交換法或色譜法。（二）元素定性分析：（二）元素定性分析：一般用鈉熔法測定。一般用鈉熔法測定。（三）元素定量分析：（三）元素定量分析：確定最簡式。確定最簡式。（四）測定分子量：（四）測定分子量：利用測密度法、凝固點降低法或用利用測密度法、凝固點降低法或用質譜儀測定。質譜儀測定。（五）確定分子式（五）確定分子式（六）結構式的測定：（六）結構式的測定：有化學方法和物理方法。有化學方法和物理方法。純度的檢查方法：測熔點、沸點、色譜等。純度的檢查方法：測熔點、沸點、色譜等。2

15、1最常用的光譜有：最常用的光譜有：紫外吸收光譜（紫外吸收光譜（Ultraviolet Spectrum,UVUltraviolet Spectrum,UV）紅外吸收光譜紅外吸收光譜（Infrared SpectrumInfrared Spectrum,IR,IR）核磁共振譜（核磁共振譜（Nuclear Magnetic Resonance Nuclear Magnetic Resonance Spectrum.NMRSpectrum.NMR）質譜（質譜（Mass SpectrumMass Spectrum,MS,MS）1 1、電磁波譜和吸收光譜、電磁波譜和吸收光譜c/hE22光譜中所用的電磁波

16、區(qū)域光譜中所用的電磁波區(qū)域電磁波區(qū)域分子變化能量(kJ/mol)頻率（Hz） 波長（cm）紫外可見紅外微波無線電波電子躍遷電子躍遷分子振動分子轉動在外磁場中核自旋取向420210211210-34.2 10-710155 1014101310143 1010106210-54 10-5410-58 10-510410-21510523當用連續(xù)波長的紅外光照射某一物質時，該物質就當用連續(xù)波長的紅外光照射某一物質時，該物質就吸收一定波長的紅外光的光能，并將被吸收的光能吸收一定波長的紅外光的光能，并將被吸收的光能轉化為分子的振動和轉動能。以波長為橫坐標，百轉化為分子的振動和轉動能。以波長為橫坐標，百

17、分吸光率或百分透過率為縱坐標把譜圖記錄下來，分吸光率或百分透過率為縱坐標把譜圖記錄下來，就可以得到該物質的紅外光譜。就可以得到該物質的紅外光譜。 2 2、紅外吸收光譜（、紅外吸收光譜（IRIR） 表：紅外光譜的分類表：紅外光譜的分類名名 稱稱（ um ）（cm-1）能量躍遷類型能量躍遷類型近紅外?。ǚ侯l區(qū)）近紅外?。ǚ侯l區(qū)）0.752.5131584000OH、NH、CH等鍵的倍等鍵的倍頻頻中紅外區(qū)（基頻區(qū)）中紅外區(qū)（基頻區(qū)）2.5254000400分子的振動和轉動分子的振動和轉動遠紅外區(qū)（轉動區(qū)）遠紅外區(qū)（轉動區(qū)）25100040010晶體的晶格振動和純轉晶體的晶格振動和純轉動動24丁醛的丁

18、醛的IR譜譜波數波數/cm-1透光率（透光率（%）25 雙原子分子的振動雙原子分子的振動)m1m1K(c21BA振光光EhE（1 1）分子振動和紅外吸收頻率）分子振動和紅外吸收頻率m12m26 多原子分子的振動多原子分子的振動對稱和不對稱伸縮振動：改變鍵長對稱和不對稱伸縮振動：改變鍵長彎曲振動：改變鍵角彎曲振動：改變鍵角CHHCHH伸縮振動伸縮振動CHHCHHCHHCHH-+彎曲振動彎曲振動面內彎曲面內彎曲面外彎曲面外彎曲27（2 2）特征吸收峰）特征吸收峰分子中各種化學鍵或基團在紅外光譜的特定頻區(qū)分子中各種化學鍵或基團在紅外光譜的特定頻區(qū)的吸收峰，稱為特征吸收峰。的吸收峰，稱為特征吸收峰。一

19、些化學鍵的特征紅外吸收頻率一些化學鍵的特征紅外吸收頻率 鍵型鍵型 化合物類型化合物類型 吸收峰位置吸收峰位置 吸收強度吸收強度 烷烴烷烴 296029602850 2850 強強 C-HC-HC-HCCCCC=O烯烴及芳烴烯烴及芳烴 310031003010 3010 中等中等 炔烴炔烴 3300 3300 強強 烯烴烯烴 168016801620 1620 不定不定 炔烴炔烴 220022002100 2100 不定不定 醛酮和酯醛酮和酯 185018501600 1600 強強28（3 3）紅外光譜圖）紅外光譜圖紅外光譜圖紅外光譜圖特征吸收峰區(qū)：特征吸收峰區(qū)：400040001500150

20、0cmcm-1-1指紋區(qū)：指紋區(qū)：15001500650650cmcm-1-12 2、核磁共振氫譜（、核磁共振氫譜（PMRPMR）（1 1）基本原理）基本原理02HhrE自02HrEh輻自輻HAHBH029乙酸甲酯的乙酸甲酯的NMR譜譜 30（2 2）屏蔽效應和化學位移）屏蔽效應和化學位移核核環(huán)電子流環(huán)電子流磁力線磁力線H0核外電子流動產生感應磁場核外電子流動產生感應磁場氫核外圍電子對抗外加磁場所起的作用，稱為屏氫核外圍電子對抗外加磁場所起的作用，稱為屏蔽效應（蔽效應（shielding effectshielding effect）。）。31低場低場 H H0 0 高場高場屏蔽效應小屏蔽效應

21、小 屏蔽效應大屏蔽效應大ppmTMS6010）（核磁共振儀所用頻率）化學位移（樣品TMSTMS：四甲基硅烷：四甲基硅烷 值越大，表示屏蔽效應越小；值越大，表示屏蔽效應越??； 值越小，表示屏值越小，表示屏蔽效應越大。蔽效應越大。32（3 3）自旋偶合和自旋裂分）自旋偶合和自旋裂分由于臨近氫核對外磁場的干擾，造成峰的裂分稱由于臨近氫核對外磁場的干擾，造成峰的裂分稱為自旋偶合（為自旋偶合（spin-spin couplingspin-spin coupling），自旋偶合），自旋偶合產生的裂分稱自旋裂分。產生的裂分稱自旋裂分。一般規(guī)律：當氫核相鄰碳上有一般規(guī)律：當氫核相鄰碳上有n n個同類氫時，吸收

22、個同類氫時，吸收峰的裂分為峰的裂分為n+1n+1個。個。Ha Hb Hc相鄰氫核數相鄰氫核數 2 3 02 3 0吸收峰的裂分數吸收峰的裂分數 3 4 13 4 1 值值 逐漸增大逐漸增大圖圖CH3CH3-CH2-CClCH3abc33ClCH2CH2CN 34注意：下列情況一般不發(fā)生自旋偶合：注意：下列情況一般不發(fā)生自旋偶合：有同種化學環(huán)境的相鄰氫核，如：有同種化學環(huán)境的相鄰氫核，如：BrBr2 2CHCHBrCHCHBr2 2兩個氫核不是在相鄰的碳原子上。兩個氫核不是在相鄰的碳原子上。 吸收峰的組數等于氫核的類型吸收峰的組數等于氫核的類型 從各組峰的從各組峰的 值大小可知各類型氫核所處的屏蔽效應的值大小可知各類型氫核所處的屏蔽效應的大小大小 各組峰的面積比提示各組氫的比例各組峰的面積比提示各組氫的比例 每組峰的裂分