药学专业有机化学

,*,有机化学,有 机 化 学,课程设置,课时：,9 6,学时,授课人：菏泽医专化学教研室,教学的基本内容,第一章 绪论,第二章 链烃,第四章 芳香烃,第五章 卤代烃,第六章 醇酚醚,第七章 醛酮醌,第八章 羧酸及取代羧酸,第十章 立体异构,第十一章 有机含氮化合物,第十三章 糖类,第十四章 氨基酸,第一章 绪论,第一节 有机化合物和有机化学,一、有机化合物和有机化学,1828,年,Whler,试图用氯化铵与氰酸银反应来制备氰酸铵，但得到的却是,组成相同，性质不同,的尿素。,Wohler,给瑞典化学家,J,Berzelius,的信中这样写到：,氰酸铵,尿素,我应当告诉您的是：我制造出尿素，而且不求助于肾或动物,无论是人或犬。,1,、有机物：,碳氢,化合物及其衍生物。,研究碳氢化合物及其衍生物的一门科学。,3,、有机化学研究的主要内容,组成、结构、性质、合成、应用,一、有机化合物和有机化学,二、有机化学与药学的关系,有机物除含,C,外，多数含有,H,元素，有的还含有,N,、,O,、,S,、,P,等元素。,2,、有机化学：,三、有机物的特性,不同于无机化合物，,1,、结构复杂、种类繁多,2,、容易燃烧：由于含碳与氢，易燃生成,CO,2,与,H,2,O,（天然气、汽油）、大部分无机物不燃烧,3,、熔点低：常温下为液体,4,、共价键,5,、有机化合物难溶于水,6,、,有机化合物互相间反应速度缓慢,有机化合物中,C,原子的价,4,价,C,与,C,或,C,与其他原子单键相连,C,、,C,间双键相连,C,、,C,间三键相连,C,、,C,间首位相连成环,（共价键）,一、碳原子的结构,第二节 有机化合物的共价键理论,二、杂化轨道理论,（一）碳原子杂化轨道的类型,基态,激发,激发态,碳原子的电子层结构,：,1S,2,2S,2,2P,2,最外层,轨道表示式：,激发态,杂化,SP,3,杂化轨道,1,、,sp,3,杂化,四个,SP,3,杂化轨道，呈正四面体分布，以碳原,子为中心，四个轨道分别指向正四面体的每,一个顶点，轨道之间的夹角是,109,28,sp,3,杂化,正四面体,如,:,甲烷,单键碳原子 都是,sp3,杂化,2,、,sp,2,杂化,sp,2,杂化,激发态,2P,sp,2,杂化轨道,三个,sp,2,轨道呈平面正三角形分布，,轨道之间的夹角是,120,，,未杂化的,P,轨道垂直于,sp2,轨道所在的平面。,sp,2,杂化,单个,sp,2,杂化轨道,sp,2,轨道呈平面正三角形，,P,轨道垂直于,sp2,轨道所在的平面,如,:,乙烯,构成双键的碳原子都是,sp2,杂化,3,、,sp,杂化,sp,杂化,激发态,2P,sp,杂化轨道,2,个,sp,轨道呈正直线型分布，轨道之间的夹角是,180,，且与未杂化的,P,轨道垂直。,sp,杂化,单个,sp,杂化轨道,sp,杂化轨道呈直线型，,且与,2,个未杂化的,P,轨道垂直,如,:,乙炔,叁键碳原子都是,sp,杂化,碳原子杂化轨道的类型,类型,参与杂化的原子轨道数,未参与杂化的,P,轨道数,杂化轨道数目,空间构型,轨道夹角,sp,3,1,个,s+3,个,p,0,4,正四面体,109,28,sp,2,1,个,s+2,个,p,1,3,正三角形,120,sp,1,个,s+1,个,p,2,2,直线形,180,碳原子杂化轨道的分布状态比较,SP,（二）,杂化轨道理论的要点,1,、,杂化轨道有能量相近的原子轨道组合而成。,2,、有几个原子轨道参加杂化，就形成几个杂化轨道,。,4,、杂化轨道有一定的空间构型：,sp,3,杂化轨道为正四面体、,sp,2,杂化轨道,正三角形,sp,杂化轨道为直线形,。,3,、杂化轨道的成键能力增强。,（成键能力：,sp,3,sp,2,spps,）,三、现代共价键理论,现代共价键理论指出：当两个原子互相接近到一定距离时，自旋方向相反的单电子相互配对（即两原子轨道重叠）。使电子云密集于两核之间，降低了两核间正电荷的排斥，增加了两核对电子云密集区域的吸引。因此使体系能量降低，形成稳定的共价键。,1,、共价键的特点,:,（,1,）共价键具有饱和性：,每个原子所形成共价键的,数目取决于该原子中的单电子数目,（,2,）轨道最大重叠原理：,当形成共价键时，原子轨道,重叠越多，核间电子云越密集，形成的键就越牢固。,（,3,）共价键具有方向性：,共价键的形成必须尽可能沿,着原子轨道最大程度重叠的方向进行。,2,、共价键的类型,:,根据形成共价键时原子轨道的重叠方式不同：可分为,键和,键,1.,键,:,原子轨道沿键轴方向相互重叠而形成,的共价键。（头碰头）,SP,x,-SP,x,轨道形成的,键,SP,x,-S,轨道形成的,键,凡是单键都是,键,构成,键的电子称为,电子。,电子云沿键轴对称分布，在两原子核之间电子云密度最大。,2,、,键：原子轨道从侧面相互平行重叠而形成,的共价键。（肩并肩）,形成,键时只限于两个,P,轨道之间的重叠，,即,:,P-P,构成,键的电子称为,电子。,电子云位于,键所在平面的上下方，没有轴对称。,键不能单独存在，只能与,键共存,双键中有一个,键，,叁键中有两个,键。,键,键,存在,可以单独存在，存在于任何共价键中,形 式,性 质,3,、,键与,键的主要特点,成键轨道沿键轴重叠，,重叠程度大,1,、电子云呈柱状，沿键,轴呈圆柱形对称，电子,云密集于两核之间,2,、可绕键轴自由旋转,3,、键能大，键稳定,4,、不易被极化,不可以单独存在，,只能,与,键同时存在,成键,p,轨道平行重叠，,重叠程度较小,1,、电子云呈块状，通过,键轴有一对称面，电子,云分布在平面上下方,2,、不能自由旋转,3,、键能小，键不稳定,4,、易被极化,第三节 有机化合物分子中的电子效应,分子中原子与原子、原子与基团、基团与基团、化学键与化学键之间的相互影响，使分之中的电子云发生一定程度的移动，这种作用称为,电子效应。,电子效应分为,诱导效应,和,共轭效应,一、诱导效应,1,、诱导效应,：,在多原子分子中，由于成键原子或基团的电负性不同而引起分子中的电子云沿着分子链向某一方向移动的效应。,2,、诱导效应的特点：,（,1,）由近及远的依次传递，但减弱的很快。,即作用是短程的，一般不超过,3,个碳原子,（,2,）是一种静电作用，是固有的永久性效应。,3,、诱导效应的方向,电负性,X H,电子云,向,X,偏移,诱导效应,吸电诱导（,-I,）,X,为吸电子基,Y H,向,C,偏移,斥电诱导（,+I,）,y,为斥电子基,电负性大于,H,的基团为吸电子基,电负性小于,H,的基团为斥电子基,常见取代基的电负性大小次序：,-NO,2,-CN -COOH -F -Cl-Br -I -OCH,3,-OH-CHO,-C,6,H,5,-CH=CH,2,-H,-CH,3,-C,2,H,5,-CH(CH,3,),2,-C(CH,3,),3,在,H,前面的是吸电子基，,在,H,后面的是斥电子基,（一）,共轭,.,共轭双键,：,凡两个双键被一个单键隔开的键。,2.,共轭体系,：分子内具有单双键交替,排列结构特征的化合物。,如：,1,，,3-,丁二烯、苯,二、共轭效应,0.137,0.146,0.154,0.134,正常：,CH,2,=CH-CH=CH,2,3,、共轭效应：,C,在共轭体系中，由于共轭双键的存在，而使分子中的原子间相互影响，以致引起电子云密度改变、键长平均化、体系稳定的效应。,4,、共轭体系的特点：,（,1,）键长平均化，即电子云密度平均化；,（,2,）体系能量降低，稳定性增加；,（,3,）进行化学反应时，易产生交替极化。,（二）,P,共轭,1,、,P,共轭体系,：,P,轨道与,轨道相互,平行重叠而形成的体系。,2,、,P,共轭效应：,由于,P,电子的离域作,用，引起电子云密度平均化的现象。,第三节 有机反应的类型,一、共价键的断裂方式：,均裂,自由基,负碳离子,正碳离子,异裂,共价键断裂时共用电子对平均分给成键的两个原子，产生游离基，称为共价键的均裂,共价键断裂时共用电子对为成键两原子或基团的,某一方,所占有，生成离子，称为共价键的异裂。,二、反应类型：,例如：,烷烃的卤化反应历程,1,、自由基反应,：通过共价键的均裂产生自由基，,由自由基之间进行的反应。,2,、离子型反应,：通过共价键的异裂产生正、负离子，,由正负离子与进攻试剂之间进行的反应。,离子型反应可分为,亲电反应（包括取代和加成）,和,亲核反应（包括取代和加成）,（,1,）亲电反应：负碳离子与亲电试剂的反应。,（,2,）亲电加成反应：正碳离子与亲核试剂的反应。,亲电试剂：带正电荷的离子或缺电子的分子。,亲核试剂：带负电荷的离子或具有孤对电子的分子。,