医用化学醛和酮基本知识

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,标题,*,医用化学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,标题,*,医用化学,*,国家卫生和计划生育委员会“十二五”国家级规划教材全国高等医药教材建设研究会规划教材全国高职高专学校规划教材,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,标题,*,医用化学,第六章 有机化合物概述,张悦 张掖医学高等专科学校,医用化学,第六章 有机化合物概述,第六章 有机化合物概述,1.,掌握：有机物和有机化学概念；碳原子结构特征；共价键类型。,2.,熟悉：有机物的特征、分类；共价键断裂方式及反应类型；系统命名原则；核外电子的运动状态。,3.,了解：次序规则；核外电子的排布规律；有机分子中的电子效应；杂化轨道理论。,4.,能力要求：理解单键、双键成键特征；从电子效应解释有机物性质。,5.,素质要求：对有机化学基础知识的理解能力迁移至各类有机物中。,【,学习目标,】,第六章 有机化合物概述,第一节 有机物的基本知识,1,第二节 有机化合物的结构理论,2,基础与临床,3,学习要点,4,张悦 张掖医学高等专科学校,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述,一、有机化合物和有机化学,二、有机化合物的特征,四、有机化学反应类型,三、有机化合物的分类,五、有机化合物的命名,一、有机化合物和有机化学,有机化合物：含碳的化合物。,有机化学：研究有机物的组成、结构、性质及其变化规律、合成方法和应用的一门科学。,二、有机物的特征,有机物的成键方式，以形成共价键为主。,有机物的特点：可燃性（,CCl4,等除外），熔点较低（一般在,400,以下），难溶于水而易溶于有机溶剂，一般不导电，分子结构复杂，反应速率小且常伴有副反应发生，存在多种异构现象等。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,三、有机物的分类,（一）按碳架分类,1.,链状化合物（开链化合物） 这类有机物分子中的碳原子相互连接形成链状结构，碳链可以是直链，也可带有支链，它们最早是从动物脂肪中发现的，所以又称为脂肪族化合物。,2.,环状化合物 这类化合物分子中的原子相互连接形成环状结构，根据成环原子的不同，又可分为碳环化合物和杂环化合物两类。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,（,1,）碳环化合物 这类化合物分子中的碳原子相互连接形成环状结构，根据环中碳原子间的成键方式不同，又可分为脂环族化合物和芳香族化合物两类。,1,）脂环族化合物：从结构上可以看做是链状化合物首尾相连形成闭合环状结构，由于它们的性质类似于脂肪族化合物，所以称为脂环族化合物。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,2,）芳香族化合物：分子中含有苯环或稠苯体系的碳环化合物。最初，它们是从植物中最早得到的具有芳香气味的物质，所以称为芳香族化合物。后来发现，含有苯环结构的化合物并不一定有香味，甚至有难闻的气味，因而“芳香”二字已失去其原有的意义，并赋予了新的含义。,（,2,）杂环化合物：在具有环状结构的化合物中，组成环的原子除碳原子以外，还有其他元素的原子，常见的有,O,、,S,和,N,等原子。,吡啶 吡咯 呋喃 噻吩,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,（二）按官能团分类,官能团：有机物分子中能决定某一类化合物主要化学性质的原子或基团。,常见官能团及其对应的有机物类别,第一节 有机物的基本知识,有机物类别,官 能 团,实 例,结 构,名 称,结构简式,名 称,烯烃,双 键,乙烯,炔烃,三 键,乙炔,卤代烃,X (Cl, Br, I),卤 素,CH,3,CH,2,Br,溴乙烷,醇、酚,OH,羟 基,CH,3,CH,2,OH C,6,H,5,OH,乙醇 苯酚,醛,CHO,醛 基,CH,3,CHO,乙醛,酮,酮 基,CH,3,COCH,3,丙酮,羧酸,COOH,羧 基,CH,3,COOH,乙酸,胺,NH,2,氨 基,CH,3,CH,2,NH,2,乙胺,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,四、有机化学反应类型,均裂：当有机分子的共价键断裂后，形成共价键的,2,个电子平均分给,2,个原子或基团，各带有,1,个未配对电子，这种键的断裂方式。,异裂：当有机分子的共价键断裂后，共用电子对由原来形成共价键的两个原子中的某一方获得，产生正、负离子，这种键的断裂方式。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,（一）自由基反应,自由基：由均裂产生的带有单电子的原子或基团。,自由基反应：经过均裂生成自由基，自由基之间再碰撞结合所进行的反应。,其反应机制分为链引发、链传递和链终止,3,个阶段。,（二）离子型反应,离子型反应：经过异裂生成正碳离子或负碳离子中间体，再进一步与进攻试剂之间所进行的反应。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,五、有机化合物的命名,（一）次序规则,次序规则：确定某个原子或基团大小排列次序的方法。,（二）有机物的系统命名原则,有机物系统命名法的基本原则为：选母体,标位次（编号）,定名称。,首先选定有机物的母体,链状或环状化合物，并以此母体名称为主体名；其次对母体进行编号，以便确定官能团和取代基的位次；最后按规定的顺序将取代基和官能团的位次、数目和名称写到母体名称的前面，得到有机物的名称。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,1.,选母体,（,1,）烃类化合物：以烃为母体，确定其为链烃或环烃。,（,2,）对于单官能团的化合物：以官能团对应的化合物为母体，称为某类化合物。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,（,3,）对于复合官能团化合物：以主体官能团对应的化合物为母体，另外的官能团作为取代基，称为某类化合物。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,2.,标位次 对选定的母体用,1,、,2,、,3,（或,、,、,）进行编号，标出母体上官能团和取代基的位次，首先使主体官能团的编号尽可能小，其次再考虑取代基的位次之和最小。,3.,定名称 写出有机物的名称时，其顺序为：取代基（次序规则定大小）的位次,数目,名称,主体官能团的位次,母体名称。,第一节 有机物的基本知识,第六章 有机化合物概述 第一节 有机物的基本知识,张悦 张掖医学高等专科学校,第二节 有机化合物的结构理论,第六章 有机化合物概述,一、原子核外电子的运动状态和排布规律,二、碳原子的结构,四、共价键的类型,三、杂化轨道理论,五、有机分子中的的电子效应,第二节 有机化合物的结构理论,一、原子核外电子的运动状态和排布规律,（一）原子核外电子的运动状态,电子在原子核外运动的不同区域可以看成不同的电子层，习惯上常用,K,、,L,、,M,、,N,、,O,、,P,、,Q,等字母来表示。电子离核的平均距离越近，受核的引力大，电子能量小，反之越大。,同一电子层又可分为不同状态的电子亚层。,s,亚层（也称,s,轨道）的电子云形状为球形对称，,p,亚层（也称,p,轨道）的电子云形状为哑铃形，分为,px,、,py,、,pz 3,种。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,球形,S,轨道 哑铃型,P,轨道,第二节 有机化合物的结构理论,（二）原子核外电子的排布,电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，只有当能量较低的原子轨道排满后，电子才能依次进入能量较高的轨道；并且在每一个原子轨道中，最多只能容纳自旋方向相反的,2,个电子；如果是能量相同的轨道，电子总是尽可能以自旋相同的方向，分占不同的轨道，因为这样的排布方式总是能量最低。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,原子 电子构型 轨道排布式,第二节 有机化合物的结构理论,二、碳原子的结构,在元素周期表中，碳原子的原子序数是,6,，位于第,2,周期第,主族，其基态电子层结构为,1s,2,2s,2,2p,2,。,碳原子核外的,6,个电子是分层排布的，,2,个电子能量较低，在离核较近的区域运动，分布在,1s,轨道上；另外,4,个电子能量较高，在离核较远的区域运动，其中,2,个电子分布在,2s,轨道上，剩余的,2,个电子自旋方向相同，分占能量相同而伸展方向不同的,2,个,2p,轨道。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,三、杂化轨道理论,（一）杂化轨道理论的要点,1.,在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中类型不同（如,s,和,p,）、能量相近（如,2s,、,2p,）的原子轨道“混杂”起来，重新组成数目相等的新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程称为轨道杂化，简称杂化，所形成的新原子轨道称为杂化轨道。,2.,杂化前后轨道数目不变。杂化轨道和原子轨道相比，能量平均化，形态和方向都发生了变化。,3.,杂化轨道的成键能力增强。杂化后的轨道形状变得一头大一头小，类似宝葫芦形。成键时在较大一头重叠，有利于最大程度的重叠。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,（二）杂化轨道类型,3,杂化轨道,碳原子的,sp,3,杂化轨道 甲烷的结构,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,2,杂化轨道,碳原子的,sp,杂化轨道,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,杂化轨道,碳原子的,sp,杂化轨道,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,碳原子,杂化轨道特点,杂化,类型,参与杂化,的原子轨道,未参与杂化的,p,轨道数,杂化轨道,成 分,杂化轨道,数 目,空 间,构 型,轨道间,夹 角,sp,3,1,个,s + 3,个,p,0,1 / 4 s + 3 / 4 p,4,个,sp,3,正四面体,10928,sp,2,1,个,s + 2,个,p,1,1 / 3 s + 2 / 3 p,3,个,sp,2,平面三角 形,120,sp,1,个,s + 1,个,p,2,1 / 2 s + 1 / 2 p,2,个,sp,直 线 形,180,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,四、共价键的类型,键,成键轨道沿着键轴（成键原子核间连线）方向以“头碰头”的方式相互重叠所形成的共价键称为,键。,键的特征：原子轨道重叠部分沿键轴呈圆柱状对称分布，两原子核间的电子云密度最大，能沿键轴自由旋转，这也是有机分子产生构象异构的主要原因。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,烷烃分子中的各原子之间均以,键相连。,CC,键是由成键碳原子的,1,个,sp,3,杂化轨道和另,1,个碳原子的,1,个,sp,3,杂化轨道重叠而成的；,CH ,键是由碳原子的,1,个,sp,3,杂化轨道与氢原子的,1s,轨道重叠而成的。,乙烷分子的形成,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,键,若由,2,个相互平行的,p,轨道以,“,肩并肩,”,的方式发生重叠所形成的共价键称为,键。,键的特征：原子轨道重叠部分不呈圆柱状对称分布，而是具有,1,个对称面，由,CC,键所在平面的上下两部分组成，既不能单独存在，也不能自由旋转。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,乙烯分子中的,2,个碳原子，各形成,3,个,sp,2,杂化轨道，其中,1,个碳原子的,1,个,sp,2,杂化轨道和另,1,个碳原子的,1,个,sp,2,杂化轨道重叠形成,1,个,CC ,键，每个碳原子剩余的,2,个,sp,2,杂化轨道分别与,2,个氢原子的,1s,轨道重叠形成,2,个,CH ,键，而未参与杂化的,2,个,2p,轨道对称轴彼此平行，从侧面以,“,肩并肩,”,的方式互相重叠形成,1,个,键，这样就形成了碳碳双键。,乙烯分子的结构示意图,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,乙炔分子中的,2,个碳原子，各形成,2,个,sp,杂化轨道，其中,1,个碳原子的,1,个,sp,杂化轨道和另,1,个碳原子的,1,个,sp,杂化轨道重叠形成,1,个,CC ,键，每个碳原子剩余的,1,个,sp,杂化轨道与,1,个氢原子的,1s,轨道重叠形成,1,个,CH ,键，而每个,sp,杂化的碳原子还各有,2,个未参与杂化的相互垂直的,2p,轨道，分别从侧面以“肩并肩”的方式互相重叠形成,2,个,键，相互垂直地分布在,键周围，这样就形成了碳碳三键。,乙炔分子的结构示意图,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,键的电子云重叠程度较大，键结合得比较牢靠，不易断裂，性质较稳定，是构成有机分子的骨架；而,键的电子云重叠程度较小，在,2,个原子核之间的电子云密度为零，在外电场的影响下容易发生共价键的断裂，从而发生化学反应。,键,键,存 在,形 式,性 质,可以独立存在,轨道沿键轴以“头碰头”方式较大程度重叠,1.,电子云沿键轴呈圆柱形对称分布,2.,成键的,2,个原子可沿键轴自由旋转,3.,键能较大，较稳定,4.,不易断裂,不能独立存在，只能与,键同时存在,p,轨道以 “肩并肩”方式较小程度重叠,1.,电子云沿键轴上下分布,2.,成键的,2,个原子不可沿键轴自由旋转,3.,键能较小，不稳定,4.,容易断裂,键和,键的的主要特点,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,五、有机化合物分子中的电子效应,电子效应：分子中电子云密度分布的改变对物质性质所产生的影响。,立体效应：分子中的空间结构对物质性质所产生的影响。,电子效应可分为诱导效应和共轭效应。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,原子间的相互作用,电子效应,诱导效应,共轭效应,立体效应,有机分子中原子间的相互影响是有机化学中极为重要并普遍存在的现象,第二节 有机化合物的结构理论,（一）诱导效应,1.,诱导效应（,I,效,应）,由于某成键原子或基团的电负性不同，引起分子中的电子云沿着分子链向某一方向传递而导致分子中的电子云密度分布发生改变的现象称为诱导效应。,1-,氯丁烷分子中电子云密度分布,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,诱导效应分为吸电子诱导效应和斥电子诱导效应。,以,CH,键中的,H,为比较标准，当电负性不同的原子或基团（,X,或,Y,）取代,CH,键的,H,后，其电子云密度分布不同于,CH,键，,X,的电负性大于,H,，,CX,键的电子云偏向,X,，,X,称为吸电子基，由它引起的诱导效应称为吸电子诱导效应，也称,-I,效应；,Y,的电负性小于,H,，,CY,键的电子云偏离,Y,，,Y,称为斥电子基，由它引起的诱导效应称为斥电子诱导效应，也称,+I,效应。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,2.,诱导效应的应用,马氏规则,不对称烯烃与不对称试剂发生加成反应时，不对称试剂中带正电的部分总是加到不对称烯烃碳碳双键含氢较多的碳原子上，而带负电的部分则加到碳碳双键含氢较少的碳原子上，这一规律称为马尔柯夫尼柯夫规则，简称马氏规则。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,（二）共轭效应,1.,共轭,键的形成及共轭体系,共轭体系：在有机分子中，,3,个或,3,个以上的,p,轨,道相互平行重叠形成的共轭,键体系。,1,3-,丁二烯分子中的,共轭,键示意图,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,2.,共轭体系特点,（,1,）形成共轭体系的原子均在同一个平面上；,（,2,）必须有可以平行重叠的,p,轨道，有一定数量的供成键用的,p,电子；,（,3,）键长平均化；,（,4,）体系能量降低。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,苯环中的大,键,第二节 有机化合物的结构理论,3.,共轭效应（,C,效应）,共轭效应：在共轭体系中，由于共轭,键的形成而使分子内的原子间相互影响，以致引起电子云密度改变，键长平均化，体系能量趋于稳定的电子效应。,（,1,）,-,共轭：,-,共轭体系：具有单、双键交替排列的结构体系。,-,共轭效应：发生在,2,个,键之间的共轭效应，简称,-,共轭。,（,2,）,p-,共轭：,p-,共轭体系：分子中含,p,轨道的原子通过单键与形成,键的原子相连时，该,p,轨道与,轨道相互平行重叠形成的体系。,p-,共轭效应：在,p-,共轭体系中，,p,电子产生离域，引起电子云密度平均化的现象，简称,p-,共轭。,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,第二节 有机化合物的结构理论,（,3,）,-,共轭（超共轭）：,-,共轭体系：分子中的,轨道（通常是,CH ,轨道）与,轨道被,1,个单键隔开时，虽然它们的键轴不平行，但是也可发生部分重叠，这样形成的共轭体系。,-,共轭效应：在,-,共轭体系中，发生,电子离域，引起电子云密度平均化的现象。,氯乙烯分子中的,p-,共轭效应,第六章 有机化合物概述 第二节 有机化合物的结构理论,【,自由基与人体健康,】,自由基参与人体的生命活动过程，在正常生理状况下，机体处于产生与清除自由基的平衡状态。,当吞噬细胞对外源性病原微生物进行吞噬时，自由基能与氧结合成大量活性氧自由基，对之进行杀灭，保护机体的健康与安全。,人体内过量的自由基可使细胞及组织损伤、酶失活和蛋白质变性，从而引起多种疾病。,清除体内多余自由基，使机体内的自由基保持平衡，在医疗和保健中有着重要作用。超氧化物歧化酶（,SOD,）、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化酶等酶类是内源性自由基清除系统，能使体内的高活性氧自由基变为活性较低的物质，从而削弱它们对机体的攻击力。,基础与临床,第六章 有机化合物概述,学习要点,第六章 有机化合物概述,关键词,有 机 物 知 识 点,概念,特征,分类,反应类型,命名,命名原则,有机物，有机化学，官能团，次序规则，系统命名法,可燃性，熔点低，难溶于水，导电性差，反应速率小，产物复杂,有同分异构现象,按碳骨架分类，按官能团分类,自由基反应（均裂和异裂）离子型反应（亲电反应和亲核反应）,系统命名法，普通命名法，俗名,选主链定母体,标位次（编号）,定名称,关键词,有 机 物 结 构 理 论 知 识 点,概念,杂化轨道,共价键类型,电子效应,杂化轨道，电子效应（诱导效应，共轭效应），立体效应，马氏规则,sp,3,、,sp,2,和,sp,杂化轨道,键和,键（按重叠方式不同,）,诱导效应：吸电子和斥电子诱导效应,共轭效应：,-,共轭、,p-,共轭和,-,共轭,Thank You!,