《有机化学》

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,1,有机化学,(上),2,教学目的与要求,有机化学是一门重要的基础理论课。通过本课程的学习，使学生比较系统地掌握有机化学基础理论，基本知识和基本技巧；了解本学科在社会生产生活中的应用；了解本学科的科学成就及发展趋势；培养学生分析问题、解决问题及自学新知识的能力，发展学生的智力。通过教学要求学生,：,掌握重要的典型有机物的命名方法、结构、性质，了解它们的应用,；,应用化学键理论和电子效应、空间效应解释一些有机化合物结构与性能的关系,；,3,掌握重要化合物的典型反应和重要的合成方法，掌握各类化合物相互转变的基本规律；,理解典型的反应历程。了解过渡态理论，并掌握碳正离子、碳负离子、碳游离基中间体的相对活性及其在反应进程中的作用；,掌握立体化学的基本知识和基本概念；,初步掌握红外光谱及核磁共振谱的基本原理及在测定有机物结构中的应用。,（本课程总学时为108学时，其中讲授97学时,机动11学时。）,周学时：3,4,教,材,：,曾昭琼主编有机化学（第三版），,高等教育出版社，,1993,。,5,参考书目：,1、邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟，基础有机化学第二版，,上、下册，高等教育出版社，,1993，,北京。,2、,邢其毅等基础有机化学习题解答与解题示例北京大学出,版社，,1998。,3,、,胡宏纹主编，有机化学第二版，上、下册，高等教育出版,社，,1990，,北京。,4、,谷亨杰等有机化学，高等教育出版社，,1990。,曾昭琼主编有机化学参考资料高等教育出版社，,1989。,5、,冯骏材等有机化学学习指导高等教育出版社,1997。,6,、吴泳、王建平社会有机化学福建教育出版社，,1995。,6,第一章 绪 论,（学时）,目的要求：,了解有机化学的发展简史，激发学生的学习兴趣和求知欲；,掌握共价键理论及其在有机化学上的应用；,了解研究有机物的一般方法及分类。,7,共价键的一些基本概念,有机化合物和有机化学,诱导效应,5 有机化合物的分类,教学内容,4 研究有机化合物的一般过程,8,有机化合物和有机化学,一、,有机化合物和有机化学涵义,二、,有机化合物的特征,三、,有机化学发展简史,四、,有机化学的重要性,五、有机化学发展趋势,9,是碳的化合物,是碳氢化合物及其衍生物,。,1.有机化合物,2.,有机化学,是一门研究有机化合物的化学,是研究碳化合物的化学,。,是研究碳氢化合物及其衍生物的化学,。,有机化合物和有机化学,一、,有机化合物和有机化学涵义,10,3.,有机化学研究的对象是有机化合物,在研究有机物中有四个命题：,有机物结构的确定；,有机物的命名；,有机物的合成（包括分离、提纯）；,有机反应（反应历程、范围、限制及在有机合成中的应用）。,有机化合物和有机化学,一、,有机化合物和有机化学涵义,11,有机化合物和有机化学,二、,有机化合物的特征,1数量多，结构复杂。,2易燃。,3热稳定性差，熔、沸点较低。,4难溶于水。,5反应速度慢。,6常伴有副反应，产物复杂。,12,人类使用有机物的历史很长，世界上几个文明古国很早就掌握了酿酒、造醋和制饴糖的技术。,记载,中国古代曾制取到一些较纯的有机物质,如没食子酸(982-992)、乌头碱(1522年以前)、甘露醇(1037-1101)等;,16世纪后期,西欧制得了乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。由于这些有机物都是直接或间接来自动植物体。,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,1,有机物的利用,13,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,2,“生命力”的禁区,十八世纪末：,把存在于生物体的物质统称为“,有机物,”。矿物质称为“,无机物,”。,十九世纪初：,瑞典化学家,J.Berzeliua（,贝齐里斯）提出“生命力”论，严重的阻碍了有机化学的发展，使人们放弃了人工合成有机物。,限于当时科学水平，无形中在无机物有机物之间划了一条不可愈越的,鸿沟。,14,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,3冲破“生命力”论,1828年,，德国化学家维勒，冲破了“生命力”论的束缚，在实验室将无机物氰酸铵溶液蒸发得到有机物尿素。,NH,4,CNO （NH,2,),2,CO,1845年,，德国的柯尔柏(,H.Kolnbe),合成醋酸。,1854,年,，法国的柏塞罗(,M.Bevthlot),合成了油脂。,15,1965年,，我国的化学工作者成功的合成了胰岛素。（胰岛素：一种重要的激素。主要功能是调节糖的代谢及促进脂肪、蛋白质）。,1981年,，我国又人工合成了与天然转移核糖核酸完全相同的化学结构和生物活性的酵母丙氨酸转移核糖核酸。,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,16,4.碳的立体化学,1858年,，,德国化学家凯库勒和英国化学家库帕，提出了有机化合物分子中碳原子是四价的概念。,1861年,，,俄国化学家布特列洛夫，运用了碳四价的概念，首次提出了化学结构的概念。,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,1865年,，,凯库勒提出了苯的结构。,1874年,，,荷兰化学家范荷夫和法国化学家勒贝，建立了分子的立体概念，说明了对映体和几何异构现象。,17,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,5.二十世纪的发展,在91届的诺贝尔化学奖中以二级学科区分，大致如下(由于某些研究结果属学科交叉，所以在区分归属时会有些出入)：,无机化学14项；,有机化学32项；,物理化学26项；高分子化学4项；,分析化学6项。,18,有机化合物和有机化学,三、,有机化学发展简史,二十世纪初：,提出了电子成对的化学键的价键观点。,二十世纪三十年代：,量子力学原理和方法引入化学领域后，建立了量子化学，使化学键的观点获得了理论基础，阐明了化学键的微观本质，从而出现了电子效应、立体效应等理论。,二十世纪六十年代起：,由于各波段各种分子光谱的应用，对分子结构的测定提供了有力的手段，对共轭体系总结出了分子轨道对称守恒原理，使有机化学发展到了一个重要的阶段。,19,有机化合物和有机化学,四、,有机化学的重要性,1“碳的神奇”。,2二十世纪四十年代新兴的高分子技术，使人类进入了征服材料的时代。,三大合成材料：合成纤维、合成塑料、合成橡胶,3染料：给人类生活增添了丰富的色彩。,4.三类重要的食物：脂肪、蛋白质和碳水化合物。,6.医药。等等,20,由描述性科学向推理性科学过渡。,从定性科学向定量科学的发展。,从宏观结构理论向微观结构理论深入。,从单一学科拓展到边缘学科、综合学科。,有机化学的发展分支：有机合成化学、绿色化学、组合化学、超分子化学、现代合成技术、发展新反应、足球烯、材料化学、主客体化学、液晶化学、糖化学、金属有机化学等等。,有机化合物和有机化学,五、,有机化学发展趋势,21,有机化合物和有机化学,五、,有机化学发展趋势,时代化,绿色化,大科学化,泛化学化,社会化,22,共价键的一些基本概念,一、,共价键的本质,二、,共价键的参数,三、,共价键的断裂方式,23,1价键理论,价键理论基本要点：,（1）假定分子的原子具有未成对电子且自旋反平行时，就可偶合配对，每一对电子成为一个共价键。,2 共价键的一些基本概念,一、,共价键的本质,24,（2）共价键具有饱和性。如果一个原子的未成对电子已经配对，它就不再与其它原子的未成对电子配对。,（3）共价键具有方向性。,（4）能量相近的原子轨道可进行杂化，组成能量相等的杂化轨道，这可使成键能力更强，体系能量降低，成键后可达到最稳定的分子状态。,价键理论基本要点：,2 共价键的一些基本概念,一、,共价键的本质,25,2分子轨道理论,2 共价键的一些基本概念,一、,共价键的本质,26,分子轨道的基本要点：,a.,假设分子中每个电子运动是在整个分子中运动的。,b.,每个分子轨道都有一个相应的能量，分子的总能量就近似的等于各电子占据着的分子轨道能量的总和。,c.,每一个分子轨道最多只能容纳2个电子，并自旋方向相反。,d.,电子填充分子轨道时，首先占据能量最低的分子轨道。,e.,分子轨道是原子轨道的线性组合，有几个原子轨道就可组合成等同的分子轨道。,2 共价键的一些基本概念,一、,共价键的本质,27,组成分子轨道的三个原则：,a.,对称匹配的原则。,b.,能量接近原则。,c.,最大重叠原则。,2 共价键的一些基本概念,一、,共价键的本质,28,2 共价键的一些基本概念,二、,共价键的参数,1键长：,CH,3,-CH,3,CH,3,-CH=CH CH,3,-CHCH,0.154 nm 0.151 nm 0.146 nm,形成共价键的两个成键原子核的距离。单位：,nm,H-CH,3,H-C,2,H,5,H-CH,2,Cl H-CH,2,OH,0.1091 nm 0.1107 nm 0.1110 nm 0.1096 nm,CH,3,-H,乙烯-,H,乙炔-,H,0.1091 nm 0.107 nm 0.1056 nm,29,2键角：指两个共价键之间的夹角。,3,键能：,当,A,和,B,两个原子（气态）结合生成,A-B,分子（气态）时放出的能量。单位：,KJ/mol。,共价键的断裂，必须吸热，,H0；,共价键的形成，则放热，,H0。,4键矩：指共价键的偶极矩。,注意由极性键组成的分子不一定是极性分子。,2 共价键的一些基本概念,二、,共价键的参数,30,2 共价键的一些基本概念,三、,共价键的的断裂方式,1.均裂：,成键的一对电子平均分给两个原子或原子团。,2.异裂,3.周环反应（协同反应）,31,3 诱导效应,一、,诱导效应,二、,诱导效应的表示,三、,诱导效应的方向,四、,诱导效应的强度,32,3 诱导效应,一、,诱导效应,定义,：,由于原子的电负性不同而引起的极性效应，是通过静电诱导而到分子的其它部分，这种作用成为诱导效应（,I,），,分为静态诱导效应和动态诱导效应。,存在,：,sigma,和,pi,键中,传递,：,沿化学键，限三个化学键内,强度,：,与电负性有关（,I,、,I,），,随距离 逐步减弱,33,二、,诱导效应的表示,3 诱导效应,34,CH,标准：,CX+I（,正诱导效应）；,CX-I（,负诱导效应）；,1+,I,效应：烷基、带负电荷的基团,O,-,、-COO,-,等,2-,I,效应：-,X、-NO,2,、-OH、-COOH、-CH=CH,2,等、带正电荷的基团-,+,NHR,3,3 诱导效应,三、,诱导效应的方向,35,1同族元素从上到下减弱。-,F Cl Br -I,2,对同周期元素从左到右增强。,-,F OR NR,2,-O,+,R,2,N,+,R,3,3对不同杂化状态的碳原子来说，,S,成份多，吸电子能力强。-,CCR CR=CR,2,CR,2,CR,3,4烷基的+,I,相对强度是：,(,CH,3,),3,C-(CH,3,),2,CH-CH,3,CH,2,-CH,3,-,3 诱导效应,四、,诱导效应的强度,36,4研究有机化合物的一般过程,一、,分离、提纯,二、,纯度的检验,三、,实验式和分子式的确定,四、,结构式的确定,37,4 研究有机化合物的一般过程,四、结构式的确定,1,化学方法,官能团的化学反应,化学降解法,2,物理方法,38,分子结构包括分子的构造、构型和构象。,构造：,分子中原子互相连结的方式和次序。,构型：,在构造式的基础上，分子中原子的空间排列方式。,构象：,由于围绕单键旋转而产生的分子在空间的不同排列形式。,4 研究有机化合物的一般过程,四、结构式的确定,39,5有机化合物的分类,一、按碳胳分类,二、按官能团分类(见表1-5),开链化合物：碳原子结合成链状,碳环化合物：脂环和芳香环,杂环化合物：由碳和其它原子组成的环,有机物,