有機(jī)化學(xué) 第1章- 緒論

有機(jī)化學(xué)

Organic

Chemistry課程時間安排課時：理論課48；學(xué)分3分；實驗課24。章節(jié)課時安排：第一章緒論4;第二章鏈烴6;第三章環(huán)烴6;第四章對映異構(gòu)2;第五章鹵代烴2;第六章醇、酚2;第七章醚和環(huán)氧化合物1;第八章醛酮醌3;第九章羧酸及衍生物3；第十章羥基酸和酮酸2;第十一章胺3;第十二章含硫磷砷有機(jī)化合物自學(xué)第十三章雜環(huán)化合物2;第十四章油脂和磷脂1；第十六章天然生物活性有機(jī)化合物1；第十五章糖類2；第十七章氨基酸和肽第18章蛋白質(zhì)2；第十九章核酸自學(xué)；第二十章有機(jī)波譜學(xué)簡介6;有機(jī)化學(xué)成績評定理論考試:70%(各章節(jié)分?jǐn)?shù)分布基本按課時比例)實驗:30%課前預(yù)習(xí)—上課認(rèn)真聽講、記筆記—課后復(fù)習(xí)、做題（以書本章節(jié)練習(xí)和課件練習(xí)為主;參考書為輔;）選擇合適的參考書：醫(yī)學(xué)院校使用認(rèn)真做實驗：理論和實際相結(jié)合主要參考書：

1)《有機(jī)化學(xué)》魏百琪等

人民衛(wèi)生出版社

2）

《有機(jī)化學(xué)》林瑞余等編中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社2006.3）《基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)習(xí)題解答與解題示例》邢其毅等編北京大學(xué)出版社1998.4）《有機(jī)化學(xué)》楊麗敏主編人民衛(wèi)生出版社2006.5）《有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》魏百琪等東南大學(xué)出版社

2000.第一章——緒論1.1、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)1.2、有機(jī)化學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系1.3、有機(jī)分子結(jié)構(gòu)和共價鍵(雜化軌道理論，鍵參數(shù)，鍵的極性和極化性)1.4、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的表示方法1.5、有機(jī)化合物的分類1.6、分子間作用力和氫鍵(增加內(nèi)容)1.7、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型及條件1.8

、有機(jī)化學(xué)中的酸堿概念

(增加內(nèi)容)1.9、研究有機(jī)化合物的一般步驟1.1、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)有機(jī)化合物人工合成有機(jī)物分離提純有機(jī)物“有機(jī)”和“生命力”酒石酒石酸尿液尿素鴉片嗎啡來自動植物來自礦物有機(jī)物無機(jī)物1770年——1806年——1828年——1848年——1874年——含碳化合物碳?xì)浠衔锛捌溲苌?828年尿素1845年醋酸1854年油脂NH4OCN(氰酸銨)NH2–C–NH2(尿素)O△維勒(德國)×有機(jī)化合物特點1、與人類關(guān)系密切2、數(shù)量眾多3、性質(zhì)特點不同于無機(jī)物有機(jī)物上千萬種無機(jī)物幾百萬種每年新增有機(jī)物上萬種①易燃②熔、沸點低③難溶于水④反應(yīng)速度慢⑤副反應(yīng)多性質(zhì)特點

組成有機(jī)物的元素不多(C、H、O、N、X、S、P)，但結(jié)構(gòu)繁雜。有機(jī)化學(xué)：是研究有機(jī)化合物的來源、結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、制備、應(yīng)用和功能以及相關(guān)理論和方法的一門科學(xué)。農(nóng)業(yè)醫(yī)藥衛(wèi)生工業(yè)。國防硝酸甘油感冒清古漢養(yǎng)生精有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)化學(xué)與現(xiàn)代人類的生活息息相關(guān)。1.2有機(jī)化學(xué)和生命科學(xué)的關(guān)系當(dāng)代有機(jī)化學(xué)發(fā)展的一個重要趨勢：與生命科學(xué)的結(jié)合。1980年(DNA)~1997年(ATP)與生命科學(xué)有關(guān)的化學(xué)諾貝爾獎八項；有機(jī)化學(xué)以其價鍵理論、構(gòu)象理論、各種反應(yīng)及其反應(yīng)機(jī)理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)；在蛋白質(zhì)、核酸的組成和結(jié)構(gòu)的研究、順序測定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面，有機(jī)化學(xué)為分子生物學(xué)的建立和發(fā)展開辟了道路；確定DNA為生物體遺傳物質(zhì),是由生物學(xué)家和化學(xué)家共同完成；人類基因組“工作框架圖”組裝—后基因組計劃

三羧酸循環(huán)1.2有機(jī)化學(xué)和生命科學(xué)的關(guān)系1.2有機(jī)化學(xué)和生命科學(xué)的關(guān)系靶向治療藥物1.3、有機(jī)分子結(jié)構(gòu)與共價鍵1、有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)有機(jī)分子的組成、分子中原子的連接順序和方式、分子立體形狀同分異構(gòu)現(xiàn)象——分子組成相同，但結(jié)構(gòu)、性質(zhì)不同。構(gòu)造(異構(gòu)):指組成分子的原子或基團(tuán)相互連接的順序。如C2H4Cl2有CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2構(gòu)型(異構(gòu)):

:指組成分子的原子或基團(tuán)的固有空間排列，其排列狀態(tài)的改變，必須靠共價鍵的斷裂和新的化學(xué)鍵的形成。如：構(gòu)象(異構(gòu)):

：指組成分子的原子或基團(tuán)的相對空間排列，其排列狀態(tài)可因化學(xué)鍵的轉(zhuǎn)動而復(fù)原。自旋方向相反的單電子飽和性兩個原子的未成鍵電子相互配對后，不可能再與第三個原子配對方向性最大重疊原理2、共價鍵理論兩原子的原子軌道，相互交疊即形成——共價鍵S軌道和Px軌道的重疊

鍵——沿軌道軸平行方向成鍵。重疊大、穩(wěn)定、可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)。

鍵——沿軌道軸垂直方向成鍵。重疊小、不穩(wěn)定、不能沿鍵軸旋轉(zhuǎn)。頭碰頭肩并肩共價鍵的類型軌道軸鍵軸能量相近的原子軌道可以雜化（美國.鮑林）碳原子雜化軌道3.雜化軌道理論雜化后軌道形狀改變更有利于化學(xué)鍵(

鍵)的形成碳原子形成共價鍵的雜化方式：sp3雜化甲烷鍵角109o28'碳原子形成共價鍵的雜化方式：sp2雜化乙烯雜化軌道

鍵平面鍵角約為120o三個等同雜化軌道在同一個平面上，互成120°角未雜化p軌道垂直于這個平面未參與雜化的兩個p軌道用側(cè)面互相重疊形成一個π鍵碳原子形成共價鍵的雜化方式：sp雜化兩個相同的sp雜化軌道對稱地分布在碳原子兩側(cè)，二者之間夾角為180°180°直線型分子乙炔π鍵練習(xí)鍵長（

bondlength）成鍵原子核中心間的距離一般用納米（nm）表示成鍵原子及成鍵的類型不同，其鍵長也不相同單鍵最長，雙鍵次之，叁鍵最短4、共價鍵參數(shù)鍵能（bondenergy）和離解能鍵能：標(biāo)準(zhǔn)狀況下,兩個原子（氣態(tài)）以共價鍵結(jié)合成分子時所釋放的能量鍵能愈大，鍵愈牢固共價鍵的離解能：一個共價鍵斷裂所消耗的能量雙原子分子：鍵能=離解能多原子分子：鍵能≠離解能，為同一類的共價鍵的離解能的平均值。例如：甲烷（鍵能：415kJ.mol-1)鍵角(bondangle)分子中某一原子與另外兩個原子形成的兩個共價鍵在空間中的夾角它的大小與分子的空間構(gòu)型有關(guān)。sp3雜化鍵角接近109°28′sp2雜化鍵角接近120°sp雜化鍵角為180°鍵的極性與極化性定義：組成共價鍵的兩個原子間共用電子對的電子云的分布對稱（非極性）共價鍵：電子云對稱分布不對稱（極性）共價鍵：電子云靠近電負(fù)性較大的原子，帶部分負(fù)電荷（用δ－表示）；電負(fù)性較小的原子則帶部分正電荷（用δ+表示）。μ=q.dq

:正電荷或者負(fù)電荷中心電量單位：Cd:正負(fù)電荷中心間距離單位：m偶極距是向量,用一箭頭表示指向鍵的負(fù)電荷端偶極矩μ

（單位：德拜D/C.m

）極性鍵與極性分子雙原子分子：非極性鍵－－非極性分子，極性鍵－－極性分子，成鍵原子的電負(fù)性相差愈大，鍵的極性愈強(qiáng)。

多原子分子：正負(fù)電荷的中心重疊，則μ＝0

，非極性分子

正負(fù)電荷的中心不重疊，則μ≠

0

，極性分子例如：練習(xí)鍵的極化極化：在外電場作用下，共價鍵的的電子云發(fā)生改變，引起共價鍵的極性發(fā)生變化。極化度：極化的難易程度極化度極化度與成鍵原子的體積、電負(fù)性、鍵的種類、外電場強(qiáng)度有關(guān)。體積大、電負(fù)性小，鍵的極化度大。極化度順序：C-I

＞C-Br＞C-Cl＞C-F，

C=C＞C-C，π鍵＞σ鍵外電場越強(qiáng)（帶電荷多）鍵的極化度越大。極性溶劑＞非極性溶劑練習(xí)分子式——組成——表示無機(jī)物(H2O)構(gòu)造式——分子中原子的連接方式和次序。如：C2H6OCH3CH2–OHCH3–O–CH3乙醇(bp：78.3℃)甲醚(bp：-24.5℃)其它表示式見后。1.4有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的表示方法（1）路易斯式——一對電子表示一根共價鍵H..HCHH........HCCH..........HCOH......（2）凱庫勒式——一條短線表示一根共價鍵H－C≡C－HH－C＝OHH－C－HHH甲烷乙炔甲醛路易斯式凱庫勒式標(biāo)出外層電子....（3）構(gòu)造簡式——省略C－H鍵和(主鏈)中的單鍵相同的部分可以用括號表示：左端相同基團(tuán)，寫在連接C之前；其他寫在連接C之后。(CH3)2CHCH2CH(CH3)

CH＝CH2C–C–C–C–C＝CCC（4）骨架式——省略凱庫勒式中的HCH3CH3CH3CHCH2CHCH＝CH2CH3CH2CH2CH3CH3(CH2)2CH3(CH3)2CHCH3CH3CHCH3CH3C–C–CCC–C–C–C（5）鍵線式——省略C、H原子，畫出C之間的價鍵線，線的端點和交點代表一個C。CH3CH2CH2CH2CH2CH3ClCH2CH2CH2CH2OO先主后支CCCCCCClCH3CH＝CHCH2CHC≡CH12345612345612345671234567CH3CHCH2CH2CCH2CH3CH3CH2CH3CH3？1、根據(jù)C的骨架分類（1）鏈狀化合物(脂肪族化合物)（2）環(huán)狀化合物①脂環(huán)烴②芳香烴③雜環(huán)(heterocycliccompound)2、根據(jù)官能團(tuán)(functionalgroup)分類官能團(tuán)——決定一類有機(jī)物特性的基團(tuán)官能團(tuán)是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的切入點CH3CH2CH2OHOS1.5、有機(jī)化合物的分類

官能團(tuán)的排列順序是系統(tǒng)命名中作母體的資格順序。有機(jī)物烴烴的衍生物鏈烴環(huán)烴飽和烴不飽和烴脂環(huán)烴芳香烴鹵代烴含氧化合物含氮化合物醇、酚、醚醛、酮羧酸和羧酸衍生物雜環(huán)化合物硝基化合物胺重氮和偶氮化合物CH3－CH3CH3–Br–ClCH3–OH–OHCH3-O-CH3CH3–CHOCH3–COOHCH3–NO2CH3–NH2–N2HSO4-+OCH3-C-CH3OCH3-C-ClOCH2＝CH2CH≡CHS1.6、分子間作用力（補(bǔ)充內(nèi)容）[定義]分子之間弱的相互作用力;范德華力和氫鍵范德華力(1)色散力：非極性分子間或極性分子間分子內(nèi)電子運動產(chǎn)生瞬間偶極矩的相互作用；無方向性和飽和性；大小與極化率和接觸面積有關(guān)；有機(jī)分子最主要方式．(2)誘導(dǎo)力：非極性分子在極性分子的誘導(dǎo)下產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極作用；(3)定向力：偶級－偶級作用；偶級分子之間正負(fù)端相互吸引；氫鍵較小原子半徑、電負(fù)性強(qiáng)、有未共用電子對的原子。如Ｆ、Ｏ、Ｎ有和以上種類原子成鍵的氫原子；氫鍵用虛線表示：

X—H----Y屬于偶級－偶級作用；分子間氫鍵具有方向性、飽和性。強(qiáng)度介于范德華力和共價鍵之間元素的電負(fù)性越大、原子半徑越小，形成的氫鍵越強(qiáng)。O–HRO–HRO–HH蛋白質(zhì)氫鍵示意圖

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基配對形成氫鍵示意圖分子間作用力和氫鍵對有機(jī)物物理性質(zhì)的影響熔點沸點(1)有氫鍵，熔點沸點高如：醇＞烴(2)極性大，偶級－偶級作用大，熔點沸點高如：醛酮＞烴(3)極性同（近），分子量大，色散力大，熔點沸點高如：戊烷＞丙烷醇＞熔點沸點(4)極性和分子量同（近），接觸面積大，熔沸點高如：沸點正戊烷異戊烷新戊烷

36

℃

28

℃

9.5℃

(5)極性和分子量同（近），對稱性高，熔點高

如：熔點正戊烷異戊烷新戊烷

－129.7

℃-159.9℃

-16.6℃

練習(xí)1.6、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型及條件有機(jī)反應(yīng)的本質(zhì)——舊鍵的斷裂和新鍵的生成1、根據(jù)反應(yīng)形式：取代、加成、聚合、消除……2、根據(jù)反應(yīng)機(jī)理：協(xié)同反應(yīng)和分步反應(yīng)。⑴協(xié)同反應(yīng)——舊鍵的斷裂和新鍵的生成同時完成⑵分步反應(yīng)——舊鍵的斷裂和新鍵的生成分步完成A··BA··BA·+B·A++B-①均裂②異裂自由基正離子、負(fù)離子由自由基引發(fā)的反應(yīng)——自由基反應(yīng)由正、負(fù)離子引發(fā)的反應(yīng)——親電、親核反應(yīng)自由基取代反應(yīng)親電加成反應(yīng)親核消除反應(yīng)活潑中間體游離基加成反應(yīng)游離基取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)親核加成反應(yīng)親電取代反應(yīng)親電加成反應(yīng)取代反應(yīng)加成反應(yīng)游離基型反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)(周環(huán)反應(yīng))離子型反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)類型游離基：FreeRadical取代：Substitution加成：Addition親電反應(yīng)：ElectrophilicReaction親核反應(yīng)：NucleophilicReactionReagent消除：Elimination碳正離子(補(bǔ)充內(nèi)容)平面形結(jié)構(gòu)sp2雜化三個sp2軌道與其它原子形成三個σ鍵，處于一個平面內(nèi)未雜化的pz軌道是空的，無電子

碳負(fù)離子(補(bǔ)充內(nèi)容)四面體結(jié)構(gòu)sp3雜化（有時sp2

）三個sp3軌道與其它原子形成三個σ鍵另一個sp3軌道中有一對電子，角錐形碳自由基(補(bǔ)充內(nèi)容)平面結(jié)構(gòu)sp2雜化三個sp2軌道與其它原子形成

σ

鍵，在一個平面內(nèi)單電子處于未雜化的p軌道親電試劑:正離子、缺電子化合物

親電反應(yīng)：由親電試劑的進(jìn)攻而發(fā)生的反應(yīng)親核試劑：負(fù)離子、有孤對電子

親核反應(yīng)：由親核試劑的進(jìn)攻而發(fā)生的反應(yīng)——有機(jī)化學(xué)中親電試劑是路易斯酸——親核試劑是路易斯堿練習(xí)1.7、有機(jī)化學(xué)中的酸堿概念(2)、質(zhì)子理論（勃朗斯德酸堿理論）：(3)、電子理論（路易斯酸堿理論）(1)、解離理論：在水中，解離離子全部是的是H+OH-陽陰酸堿凡能質(zhì)子(H+)的物質(zhì)是給出接受酸堿凡能電子對的物質(zhì)是接受給出酸堿勃朗斯德(Br?nsted)酸堿質(zhì)子理論

酸是質(zhì)子的給予體，堿是質(zhì)子的接受體平衡主要趨向形成更弱的酸和更弱的堿。

酸堿強(qiáng)度表示：酸或堿越強(qiáng)，其pK值越?。x解常數(shù)K值越大）。

酸性越強(qiáng)，解離出質(zhì)子后的共軛堿的堿性越弱。如何判斷化合物的酸性強(qiáng)弱？主要取決于化合物離解出H+后的負(fù)離子穩(wěn)定性。負(fù)離子越穩(wěn)定則原來的化合物酸性越強(qiáng)。Lewis酸堿電子理論酸：電子對的接受體。分子：BF3

、AlCl3

、FeCl3

、SnCl4

金屬離子：Li﹢、Ag﹢、Cu﹢

正離子：R﹢、Br﹢、NO2﹢、H﹢堿：電子對的給予體。與質(zhì)子堿相同。負(fù)離子；含具有未共用電子對原子的分子；富有

電子的分子如烯和芳香化合物。路易斯(lewis)酸堿電子論酸是電子對的接受體，堿是電子對的給予體。lewis酸堿反應(yīng)形成配位鍵，產(chǎn)生加合物。練習(xí)分離提純元素分析確定分子式確定結(jié)構(gòu)式IR