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有機化學(xué)謝楠Office:階有機化學(xué)謝楠Office:階平樓Phone:Email課件orgchemccmu@163.com1參考書：參考書：JohnMcMurry,OrganicChemistry,7thed.BrooksCole,2007.McGraw-Hill,2成績評定分?jǐn)?shù)項12成績評定分?jǐn)?shù)項12理論課實3第一章有機化合物和有機化學(xué)有機化合物的特性第一章有機化合物和有機化學(xué)有機化合物的特性有機物的結(jié)構(gòu)表示方式及同分異構(gòu)現(xiàn)象共價鍵有機化合物的分類和反應(yīng)類型4第一節(jié)有機化合物和有機化學(xué)17世紀(jì)中第一節(jié)有機化合物和有機化學(xué)17世紀(jì)中期把從自然界中取得的各種物質(zhì),按照來源分為動物物質(zhì)、植物物質(zhì)有機物(organic礦物物無機物(inorganic“有機”—源于活性有機體。51806瑞典化學(xué)家柏其里1806瑞典化學(xué)家柏其里烏斯（J．Berzelius）首次定義了有只有動植物依靠一種神秘生命力force)”參與，才能制造出有機化合物，不可能由無機物合成。這就是所這種唯心的生命力學(xué)說致使人們在相當(dāng)長的時期內(nèi)不能揭示J?nsJacobBerzelius61828年，德國化學(xué)家Wohler無氧條件下，經(jīng)過加熱把氨和氫氰1828年，德國化學(xué)家Wohler無氧條件下，經(jīng)過加熱把氨和氫氰尿NH4H22Wohler給J．Berzelius的信中這樣寫到：我應(yīng)當(dāng)告訴您的是，我制造出尿素，而且不求助于腎或動物——無論是人或犬。71845年德國有機化學(xué)家科爾伯無機物1845年德國有機化學(xué)家科爾伯無機物制成了公認(rèn)為有機物的醋酸Kolbe）從無可爭辯的水，陽光Na-SC+1854年柏賽羅Berthelot）合成了油脂。1854年-1856年，又合成了甲烷、甘油、乙醇等許多典型有機化合物?！吧Α睂W(xué)說才宣告破產(chǎn)。從此確信了人工合成有機化合物是完全可能的。這就是有機化學(xué)最初發(fā)展的第二階段（合成階段）8RobertBurnsRobertBurns“現(xiàn)代有機合成之父”維生素91965年9月1965年9月17日，中國成為世界第一合成蛋白質(zhì)的國家。作為抗癌藥物作為抗癌藥物，紫杉醇的分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，有11個立體中心和一個17碳的四環(huán)骨架結(jié)構(gòu)，因此對紫杉醇分子的全合成和半合成引起世界上許多有機合成小組的興趣。1992年為止共有30多個研究組參與到紫杉醇的合成中，這在有機合成史上實屬罕見。1989年，佛羅里達州立大學(xué)的RobertA.Holton以可以從歐洲紫杉Taxus卡丁為起始原料，完成了紫杉醇的半合成。1994年，Holton又完成了紫杉醇的首次全合成。太平洋紫杉(TaxusHCNPISFOBHCNPISFOB有機化合物和有機化學(xué)的現(xiàn)代定義：1851年葛美林有機化合物和有機化學(xué)的現(xiàn)代定義：1851年葛美林(L.Gmelin)和凱庫勒(A.Kekule) 含碳的化合物稱為有機化合物--- 、CO、CO、CN、OCN、)例外321874年肖萊馬(C.—碳氫化合物及其衍生物有機化學(xué)(organicchemistry)有機化合物的結(jié)構(gòu)、性能和合成方法C.CarlSchorlemmer(1834-有機化學(xué)是醫(yī)藥有機化學(xué)是醫(yī)藥學(xué)課程中的一門重要基礎(chǔ)課，也是生命科學(xué)不可缺少的化學(xué)基礎(chǔ)。HHHHHH（左旋霉素，具有生理活性（右旋霉素，無生理活性“反應(yīng)?！胺磻?yīng)?！笔录?0世紀(jì)60年代的“反應(yīng)?！笔录且痪?，這些國家內(nèi)不斷出生了許多沒有胳膊也沒有腿的海豹樣新生嬰兒?！胺磻?yīng)?！苯Y(jié)構(gòu)鎮(zhèn)靜作用強烈致畸作用“反應(yīng)停”結(jié)構(gòu)鎮(zhèn)靜作用強烈致畸作用 NO NOO 第二節(jié)有機化合第二節(jié)有機化合物的特性種類繁多主要原因：同分異構(gòu)體和立體異構(gòu)如：C2H6O乙醇、二甲結(jié)構(gòu)復(fù)雜鹽酸阿替結(jié)構(gòu)復(fù)雜鹽酸阿替4-甲基-3-[[1-氧代-2-（丙氨基）-丙咖啡咖啡可卡因(可卡因(古柯堿methyl(1R,2R,3S,5S)-3-(benzoyloxy)-8-methyl-8-azabicyclo[3.2.1]octane-2-carboxylate易燃燒除易燃燒除少數(shù)例外，一般有機化合物都含有碳和氫兩種元素，因此容易燃燒，生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱量。大多數(shù)無機化合物，如酸、堿、鹽、氧化物等都不能燃燒。因而有時采用灼燒試驗可以區(qū)別有機物和無機物。熔點、沸點低無機化合─靜電有機化合─范德華熔點、沸點低無機化合─靜電有機化合─范德華熔點-沸點難溶于水，易溶于有機溶劑水是強難溶于水，易溶于有機溶劑水是強極性化合物。大部分無機化合物是離子鍵型化合物，易溶于水，不易溶于有機溶劑；有機化合物是共價鍵型化合物，極性小，不溶于水，易溶于有機溶劑——“相似相溶”原理如：易溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。反應(yīng)速率慢無機反應(yīng)是離子型反應(yīng)，一般反應(yīng)速反應(yīng)速率慢無機反應(yīng)是離子型反應(yīng)，一般反應(yīng)速率都很中包括共價鍵舊鍵的斷裂和新鍵的形成，所以反應(yīng)速率比較慢。AgNO3+AgCl++H222副反應(yīng)多，產(chǎn)物復(fù)雜CH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3副反應(yīng)多，產(chǎn)物復(fù)雜CH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3CH3CHCH2Cl+CH3-C-CH3CH2CHCl+CH3CH2CH3+所以寫有機反應(yīng)式常用“”而不用“”第三節(jié)有機物第三節(jié)有機物的結(jié)構(gòu)表示方式及同分異構(gòu)現(xiàn)象一、結(jié)構(gòu)表示方分子簡化骨架價鍵結(jié)構(gòu)式HHHHHHHHHH正丁乙HH-HHOHH丙CH23H-H分子簡化骨架價鍵結(jié)構(gòu)式HHHHHHHHHH正丁乙HH-HHOHH丙CH23H-HO丙OHCC環(huán)己H CCHHHCHCCHHHH二、有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象分子式相同結(jié)構(gòu)不同的化合物稱二、有機化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象分子式相同結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體碳架異構(gòu)體位置異構(gòu)體構(gòu)造異構(gòu)順反異構(gòu)體旋光異構(gòu)體構(gòu)型異構(gòu)體立體異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)造異構(gòu)體：因分子中構(gòu)造異構(gòu)體：因分子中原子的連結(jié)次序不同或者鍵合性質(zhì)不同而引起的異構(gòu)體。碳架異構(gòu)體：因碳架不同而引起的異構(gòu)體。位置異構(gòu)體：由于官能團在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體。官能團異構(gòu)體：由于分子中官能團不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體官能團異構(gòu)體：由于分子中官能團不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體互變異構(gòu)因分子中某一原子在兩個位置迅速移動而產(chǎn)生的官能團異構(gòu)體。OCCH CH3立體異構(gòu)：分立體異構(gòu)：分子式相同,原子連接次序相同,但分中的原子或原子團在空間排列方式不同所引起的異構(gòu)現(xiàn)象立體異構(gòu)可分為：構(gòu)象異構(gòu)、構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)體：由于共價單鍵的兩個碳原子繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)引起順反異構(gòu)體：由于雙鍵（或環(huán)）的限制引起。HCH順反異構(gòu)體：由于雙鍵（或環(huán)）的限制引起。HCHHH3CHCHH3CCCH順-2-丁烯反-2-丁烯bp.,mp-139bp.,mp-105旋光異構(gòu)體（或光學(xué)異構(gòu)體)：由于分子的手性引第四節(jié)共價1835第四節(jié)共價1835在日記中寫到：現(xiàn)在，有機化學(xué)幾乎使我狂熱。對我來說，它看來像是一個原始的熱帶森林，充滿著最誘人的東西；也像是一個可怕的無窮盡的叢林，看來似乎無路可走，因而使人不敢入內(nèi)。一、路易斯共價鍵理論1916提出了經(jīng)典一、路易斯共價鍵理論1916提出了經(jīng)典共價鍵理論或兩個以上相同的原子或電負(fù)性相近的原子相互結(jié)合成分子，分子中原子間可以通過共享一對或幾對電子達到穩(wěn)定的稀有氣體的電子構(gòu)型，形成化學(xué)鍵。這種由共享電子對形成的化學(xué)鍵稱為共價鍵稀有氣體除氦僅有兩個價電子外，其他的價電子層中均為八個電子，路易斯共價鍵理論又稱為隅律rule）碳原子既不容易得到電子,也不容易失去電子。因此,有機化合物分子中的原子間主要以共價鍵相結(jié)合,以滿足八隅律。HHHHHCHCCHHH這種用電子對表示共價鍵結(jié)構(gòu)的化碳原子既不容易得到電子,也不容易失去電子。因此,有機化合物分子中的原子間主要以共價鍵相結(jié)合,以滿足八隅律。HHHHHCHCCHHH這種用電子對表示共價鍵結(jié)構(gòu)的化學(xué)式稱為結(jié)構(gòu)式。它主要用于說明有機反應(yīng)機制中電子的轉(zhuǎn)移。簡化的Lewis結(jié)構(gòu)式HHHOHON或O二、現(xiàn)代共價鍵理論基本要點當(dāng)兩個原子互相二、現(xiàn)代共價鍵理論基本要點當(dāng)兩個原子互相接近到一定距離時,自旋方向相反的單電子相互配對,使電子云密集于兩核之間,降低了兩核間正電荷的排斥力增加了兩核對電子云密集區(qū)域的吸引力，因此使體系能量降低,形成穩(wěn)定的共價鍵。每個原子所形成共價鍵的數(shù)目取決于該原子中的單電子數(shù)目,即一個原子含有幾個單電子,就能與幾個自旋方向相反的單電子形成共價鍵,這就是共價鍵的飽和性。當(dāng)形成共價鍵時,原子軌道重疊程度越大,核間電子云越密集,形成的共價鍵就越穩(wěn)定。因此,沿著原子軌道最大重疊方向形成這就是共價鍵的方向性三、碳的雜化軌價鍵三、碳的雜化軌價鍵理論揭示了共價鍵的本質(zhì)，但它無法解釋甲烷分子(CH4)中4個碳氫鍵的鍵角相同，均為的事實。年鮑林在價鍵理論的基礎(chǔ)上，提出了化軌道理論(orbitalhybridizationtheory)：原子在不同類型、能量相近的原子軌道可以重新組合成能量、形狀和空間方向與原來軌道完全不同的新的原子軌道。這種重新組合過程稱為雜化，所形成的新的原子軌道稱為雜化軌道（hybridizationorbitals）。碳原子的6個核外電子碳原子的6個核外電子運動于各自的原子軌道中：價電子層2s2+2p1+2p1+2pxyz在有機化合物中碳并不直接以原子軌道參與形成共價鍵而在有機化合物中碳并不直接以原子軌道參與形成共價鍵而是先雜化,后成鍵。碳原子有3種雜化形化烴sp3、sp化烴2s1+2p1+1y+2pxz化烴基態(tài)2s22p12p1+2pxyz頭碰頭頭碰頭重疊形成C—Hσ 頭碰頭重 頭碰頭重疊形成C—CσC—HσC—CσH—C—HσC—CσH—≡Cpmπ四、共價鍵的屬性鍵長鍵角鍵能→化學(xué)鍵強鍵的極性成鍵原子間四、共價鍵的屬性鍵長鍵角鍵能→化學(xué)鍵強鍵的極性成鍵原子間的電荷→影響理化性C—C=鍵角/鍵能/kJ·mol-對于同種原子形成的共價鍵，公用電子由兩個原子核均等“享用H3C—對于同種原子形成的共價鍵，公用電子由兩個原子核均等“享用H3C———兩個成鍵原子既不帶正電荷,也不帶負(fù)電HHHHCCCCHHH當(dāng)兩個不同原子成鍵時，由于兩個鍵合原子當(dāng)兩個不同原子成鍵時，由于兩個鍵合原子拉電子能力不同，即電負(fù)性不同，使共用電子對發(fā)生偏移，一方原子帶部分負(fù)電荷(δ-)，另一方帶部分正電荷(δ+)：H3C———這種成鍵電子云不是平均分配在兩個成鍵原子核之間的共價鍵稱極性(共價)(polarcovalentbonds。鍵的極性大小取決于成鍵原子的電負(fù)性差電負(fù)性差越大鍵的極性越大。一般兩個元素的電負(fù)性差值≥1.7為離子鍵；＜1.7為共價鍵，其中電負(fù)性差值電負(fù)性增HOSFICNP0.7～1.6為極性共價鍵。第五節(jié)有機化合物的分類和反應(yīng)類型一、有機物的分類(一按碳骨架分類鏈狀化合物(開鏈化合物、脂肪族化合物碳環(huán)第五節(jié)有機化合物的分類和反應(yīng)類型一、有機物的分類(一按碳骨架分類鏈狀化合物(開鏈化合物、脂肪族化合物碳環(huán)化合物：脂環(huán)化合物NNN雜環(huán)化合SNN(二按官能團分類有機化合物分子中(二按官能團分類有機化合物分子中能體現(xiàn)一類化合物性質(zhì)的原子或基團，通常稱為功能基官能團或例如CH3OH、C2H5OH、等醇類化合物中都含有羥基（-OH），羥基就是醇類化合物的功能基。由于它們含有相同的功能基此醇類化合物有類同的理化性質(zhì)因試指出結(jié)構(gòu)式中官能團的名稱想一撲熱息痛NHCO酚羥基酰胺鍵N磺胺噻唑S氨磺酰胺基-2試指出結(jié)構(gòu)式中官能團的名稱想一撲熱息痛NHCO酚羥基酰胺鍵N磺胺噻唑S氨磺酰胺基-2三、有機化合物的反應(yīng)類型有機反應(yīng)涉及舊