药学有机化学本PPT学习教案

会计学1 抓紧课堂每一个45分钟 做好每一次实验 认真预习 预习本（原始记录本） 细致观察 遵守纪律 写好报告第1页/共37页 有机化学的研究对象：碳氢化合物及其衍生物。它研究有机物的结构、性质、合成、应用以及结构与性质间的相互关系。 无机物，inorganic compound。来自矿物有机物，organic compound。来自动、植物生物体内1828年，224CONHNHCNONH氰酸铵尿素 有机化合物：碳氢化合物及其衍生物。自然界的物质分为两大类：一、有机化合物和有机化学第2页/共37页1、积极介入生命科学的研究2、材料科学的研究聚乙炔有机导体研究成果获得2000年诺贝尔奖C60有机衍生物的合成,已合成了水溶性且具有生物活性的二氨基二酸二苯基C60衍生物，这种衍生物具有抑制人体免疫缺乏病毒酶的生物活性 3、“绿色化学”一是提供给社会的化学品应是有益无害，而且对环境友好的；二是生产这些化学品的原料应可以再生，它们的利用不应引起生态环境的破坏；第三是绿色化学最重要也是最主要的方面，即化学品的生产过程应该是环境友好的。 第3页/共37页建立分子库、发展分子多样性手性纯化合物的合成2001年不对称合成获诺贝尔化学奖AcOMeONHAcCOOHAcOMeOCOOHHNHAc+ H2催化剂威廉.诺尔斯的成果第4页/共37页1、结构复杂、种类繁多2、大多易燃烧3、一般熔点较低4、难溶于水而易溶于有机溶剂5、非电解质6、反应速度慢、反应复杂，常伴有副反应。四、有机化合物的分类 链状化合物1按碳骨架结构不同分为 碳环化合物 杂环化合物2按所含官能团不同分类 官能团：分子中比较活泼、容易发生反应的原子或原子团。第5页/共37页（一）凯库勒结构式:表示分子中原子的种类、数目和彼此结合的顺序和方式。C C O HHHHHHCCCCCCHHHHHHHHHHHOH碳原子的四面体结构C第6页/共37页路易斯结构式：化学键离子键共价键金属键凯库勒结构式：CCHHHHHOH.H : C : C : O : H.HHHH第7页/共37页1、原子轨道和电子云-+xyxzx+pypxpzzxyxzzpypxpzx+原子轨道电子云第8页/共37页 自旋相反的成单电子相互接近时，可形成稳定 的共价键。 两原子的原子轨道重叠程度，共价键强度，称为最大重叠原理。 每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目。（4）能量相近的原子轨道可以杂化第9页/共37页正四面体C6激发杂化 2p （基态）（激发态）（sp3杂化态） sp3 等性杂化第10页/共37页激发 2s 2p （基态）2s 2p （激发态）杂化（sp2杂化态） 2p平面正三角形C6Csp2sp2sp2碳原子的sp2杂化第11页/共37页 2s 2p （基态）激发杂化（sp杂化态） 2p直线型C62s 2p （激发态）Cspsp碳的sp杂化轨道第12页/共37页（1）分子中的电子在遍及整个分子范围内运动（2） 分子轨道由分子中原子轨道的波函数线性组合而成 = a b = a b波函数同相叠加，能量下降称为成键分子轨道波函数反相叠加，能量升高称为反键分子轨道第13页/共37页 对称性匹配原则 能量近似原则 原子轨道之间能量相差越小， 组成的分子轨道的成键能力越强。 最大重叠原则原子轨道重叠程度越大，成键能力越强。第14页/共37页不同的共价键，对外界电场的影响有不同的感受能力，这种感受能力通常叫做可极化性。 成键原子的电负性愈大，原子半径愈小，则对外层电子束缚力愈大，电子流动性愈小，共价键的可极化性就小；反之，可极化性就大。 键的可极化性对分子的反应性能起重要作用 第15页/共37页1）均裂 Homolytic Cleavage在共价键断裂时，如果共用电子对均等地分配给两个成键原子，这种断裂方式称为均裂A : BA + B 断裂游离基或自由基2)异裂 Heterolytic Cleavage在共价键断裂时，如果共用电子对完全转移给成键原子一方，这种断裂方式称为异裂。A : BA+ + B -断裂第16页/共37页（一）勃朗斯德酸碱理论酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。酸：含O-H、S-H、C-H 的有机物等碱：负离子、NH3 H2O ROH R-O-R R2C=O.等R-OH+HClROH2+Cl-+在水溶液中：wbaKKK第17页/共37页（二）路易斯酸碱理论酸是电子的接受体，碱是电子的给予体。较强的酸和较强的碱生成较弱的酸和较弱的碱。路易斯酸分子：BF3、AlCl3、SnCl4、FeCl3正离子：R+、Br+、NO2+、H+金属离子：Li+、Ag+、Cu2+路易斯碱具有未共用电子对的：负离子：R - 、OH-、RO-、SH-烯或芳香化合物等ROH ROR RCHO RSH.（亲电试剂）（亲核试剂）第18页/共37页（一）分离、纯化固态有机物：重结晶法液态有机物：蒸馏法、分馏法、离子交换法或色谱法。（二）元素定性分析：一般用钠熔法测定。（三）元素定量分析：确定最简式。（四）测定分子量：利用测密度法、凝固点降低法或用质谱仪测定。（五）确定分子式（六）结构式的测定：有化学方法和物理方法。纯度的检查方法：测熔点、沸点、色谱等。第19页/共37页紫外吸收光谱（Ultraviolet Spectrum,UV）红外吸收光谱（Infrared Spectrum,IR）核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectrum.NMR）质谱（Mass Spectrum,MS）1、电磁波谱和吸收光谱c/hE第20页/共37页电磁波区域分子变化能量(kJ/mol)频率（Hz） 波长（cm）紫外可见红外微波无线电波电子跃迁电子跃迁分子振动分子转动在外磁场中核自旋取向420210211210-34.2 10-710155 1014101310143 1010106210-54 10-5410-58 10-510410-215105第21页/共37页2、红外吸收光谱（IR） 表：红外光谱的分类名名 称称（ um ）（cm-1）能量跃迁类型能量跃迁类型近红外取（泛频区）近红外取（泛频区）0.752.5131584000OH、NH、CH等键的倍等键的倍频频中红外区（基频区）中红外区（基频区）2.5254000400分子的振动和转动分子的振动和转动远红外区（转动区）远红外区（转动区）25100040010晶体的晶格振动和纯转晶体的晶格振动和纯转动动第22页/共37页丁醛的IR谱波数/cm-1透光率（%）第23页/共37页 双原子分子的振动)m1m1K(c21BA振光光EhEm12m第24页/共37页对称和不对称伸缩振动：改变键长弯曲振动：改变键角CHHCHH伸缩振动CHHCHHCHHCHH-+弯曲振动面内弯曲面外弯曲第25页/共37页分子中各种化学键或基团在红外光谱的特定频区的吸收峰，称为特征吸收峰。一些化学键的特征红外吸收频率 键型键型 化合物类型化合物类型 吸收峰位置吸收峰位置 吸收强度吸收强度 烷烃烷烃 296029602850 2850 强强 C-HC-HC-HCCCCC=O烯烃及芳烃 31003010 中等 炔烃 3300 强 烯烃 16801620 不定 炔烃 22002100 不定 醛酮和酯 18501600 强第26页/共37页红外光谱图特征吸收峰区：40001500cm-1指纹区：1500650cm-12、核磁共振氢谱（PMR）（1）基本原理02HhrE自02HrEh辐自辐HAHBH0第27页/共37页乙酸甲酯的NMR谱 第28页/共37页核环电子流磁力线H0核外电子流动产生感应磁场氢核外围电子对抗外加磁场所起的作用，称为屏蔽效应（shielding effect）。第29页/共37页低场 H0 高场屏蔽效应小 屏蔽效应大ppmTMS6010）（核磁共振仪所用频率）化学位移（样品TMS：四甲基硅烷值越大，表示屏蔽效应越小；值越小，表示屏蔽效应越大。第30页/共37页由于临近氢核对外磁场的干扰，造成峰的裂分称为自旋偶合（spin-spin coupling），自旋偶合产生的裂分称自旋裂分。一般规律：当氢核相邻碳上有n个同类氢时，吸收峰的裂分为n+1个。Ha Hb Hc相邻氢核数 2 3 0吸收峰的裂分数 3 4 1 值 逐渐增大图CH3CH3-CH2-CClCH3abc第31页/共37页ClCH2CH2CN 第32页/共37页有同种化学环境的相邻氢核，如：Br2CHCHBr2两个氢核不是在相邻的碳原子上。 吸收峰的组数等于氢核的类型 从各组峰的值大小可知各类型氢核所处的屏蔽效应的大小 各组峰的面积比提示各组氢的比例 每组峰的裂分数提示相邻氢核的数目 每组共振吸收峰的裂分数之间的距离称偶合常数（J）(4)峰面积与氢核的数目各组峰的面积比为各组氢核数之比（5）1H-NMR提示的信息第33页/共37页1、对于下列分子式，写出一种在1HNMR光谱中只显示单峰的结构式。（1）C5H12 (2) C5H10 (3)C3H6O (4)C4H9Cl2、一化合物分子式C4H8Br2为，其NMR光谱数据为： =1.7，双重峰，3H=2.3，四重峰，2H=3.5，三重峰，2H=4.2，多重峰，1H试推测其可能结构。CH3-CH-CH2-CH2BrBr第34页/共37页3、质谱（1）质谱的基本原理A:B + e-AB+ + 2e-分子离子分子离子的质量即等于化合物的质量。（2）质谱图86574329(M+)m/z020406080100第35页/共37页86574329(M+)m/z020406080100相对丰度/%CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3.+.+CH3CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH3.CH2CH3+.+m/z 86 分子离子峰m/z 71m/z 57 基峰第36页/共37页