有机化学 第1章- 绪论

有机化学

Organic

Chemistry课程时间安排课时：理论课48；学分3分；实验课24。章节课时安排：第一章绪论4;第二章链烃6;第三章环烃6;第四章对映异构2;第五章卤代烃2;第六章醇、酚2;第七章醚和环氧化合物1;第八章醛酮醌3;第九章羧酸及衍生物3；第十章羟基酸和酮酸2;第十一章胺3;第十二章含硫磷砷有机化合物自学第十三章杂环化合物2;第十四章油脂和磷脂1；第十六章天然生物活性有机化合物1；第十五章糖类2；第十七章氨基酸和肽第18章蛋白质2；第十九章核酸自学；第二十章有机波谱学简介6;有机化学成绩评定理论考试:70%(各章节分数分布基本按课时比例)实验:30%课前预习—上课认真听讲、记笔记—课后复习、做题（以书本章节练习和课件练习为主;参考书为辅;）选择合适的参考书：医学院校使用认真做实验：理论和实际相结合主要参考书：

1)《有机化学》魏百琪等

人民卫生出版社

2）

《有机化学》林瑞余等编中国农业大学出版社2006.3）《基础有机化学习题解答与解题示例》邢其毅等编北京大学出版社1998.4）《有机化学》杨丽敏主编人民卫生出版社2006.5）《有机化学学习指导》魏百琪等东南大学出版社

2000.第一章——绪论1.1、有机化合物和有机化学1.2、有机化学与生命科学的关系1.3、有机分子结构和共价键(杂化轨道理论，键参数，键的极性和极化性)1.4、有机化合物结构的表示方法1.5、有机化合物的分类1.6、分子间作用力和氢键(增加内容)1.7、有机化学反应类型及条件1.8

、有机化学中的酸碱概念

(增加内容)1.9、研究有机化合物的一般步骤1.1、有机化合物和有机化学有机化合物人工合成有机物分离提纯有机物“有机”和“生命力”酒石酒石酸尿液尿素鸦片吗啡来自动植物来自矿物有机物无机物1770年——1806年——1828年——1848年——1874年——含碳化合物碳氢化合物及其衍生物1828年尿素1845年醋酸1854年油脂NH4OCN(氰酸铵)NH2–C–NH2(尿素)O△维勒(德国)×有机化合物特点1、与人类关系密切2、数量众多3、性质特点不同于无机物有机物上千万种无机物几百万种每年新增有机物上万种①易燃②熔、沸点低③难溶于水④反应速度慢⑤副反应多性质特点

组成有机物的元素不多(C、H、O、N、X、S、P)，但结构繁杂。有机化学：是研究有机化合物的来源、结构、组成、性质、制备、应用和功能以及相关理论和方法的一门科学。农业医药卫生工业。国防硝酸甘油感冒清古汉养生精有机化合物和有机化学化学与现代人类的生活息息相关。1.2有机化学和生命科学的关系当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。1980年(DNA)~1997年(ATP)与生命科学有关的化学诺贝尔奖八项；有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础；在蛋白质、核酸的组成和结构的研究、顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面，有机化学为分子生物学的建立和发展开辟了道路；确定DNA为生物体遗传物质,是由生物学家和化学家共同完成；人类基因组“工作框架图”组装—后基因组计划

三羧酸循环1.2有机化学和生命科学的关系1.2有机化学和生命科学的关系靶向治疗药物1.3、有机分子结构与共价键1、有机物分子结构有机分子的组成、分子中原子的连接顺序和方式、分子立体形状同分异构现象——分子组成相同，但结构、性质不同。构造(异构):指组成分子的原子或基团相互连接的顺序。如C2H4Cl2有CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2构型(异构):

:指组成分子的原子或基团的固有空间排列，其排列状态的改变，必须靠共价键的断裂和新的化学键的形成。如：构象(异构):

：指组成分子的原子或基团的相对空间排列，其排列状态可因化学键的转动而复原。自旋方向相反的单电子饱和性两个原子的未成键电子相互配对后，不可能再与第三个原子配对方向性最大重叠原理2、共价键理论两原子的原子轨道，相互交叠即形成——共价键S轨道和Px轨道的重叠

键——沿轨道轴平行方向成键。重叠大、稳定、可沿键轴自由旋转。

键——沿轨道轴垂直方向成键。重叠小、不稳定、不能沿键轴旋转。头碰头肩并肩共价键的类型轨道轴键轴能量相近的原子轨道可以杂化（美国.鲍林）碳原子杂化轨道3.杂化轨道理论杂化后轨道形状改变更有利于化学键(

键)的形成碳原子形成共价键的杂化方式：sp3杂化甲烷键角109º28'碳原子形成共价键的杂化方式：sp2杂化乙烯杂化轨道

键平面键角约为120º三个等同杂化轨道在同一个平面上，互成120°角未杂化p轨道垂直于这个平面未参与杂化的两个p轨道用侧面互相重叠形成一个π键碳原子形成共价键的杂化方式：sp杂化两个相同的sp杂化轨道对称地分布在碳原子两侧，二者之间夹角为180°180°直线型分子乙炔π键练习键长（

bondlength）成键原子核中心间的距离一般用纳米（nm）表示成键原子及成键的类型不同，其键长也不相同单键最长，双键次之，叁键最短4、共价键参数键能（bondenergy）和离解能键能：标准状况下,两个原子（气态）以共价键结合成分子时所释放的能量键能愈大，键愈牢固共价键的离解能：一个共价键断裂所消耗的能量双原子分子：键能=离解能多原子分子：键能≠离解能，为同一类的共价键的离解能的平均值。例如：甲烷（键能：415kJ.mol-1)键角(bondangle)分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间中的夹角它的大小与分子的空间构型有关。sp3杂化键角接近109°28′sp2杂化键角接近120°sp杂化键角为180°键的极性与极化性定义：组成共价键的两个原子间共用电子对的电子云的分布对称（非极性）共价键：电子云对称分布不对称（极性）共价键：电子云靠近电负性较大的原子，带部分负电荷（用δ－表示）；电负性较小的原子则带部分正电荷（用δ+表示）。μ=q.dq

:正电荷或者负电荷中心电量单位：Cd:正负电荷中心间距离单位：m偶极距是向量,用一箭头表示指向键的负电荷端偶极矩μ

（单位：德拜D/C.m

）极性键与极性分子双原子分子：非极性键－－非极性分子，极性键－－极性分子，成键原子的电负性相差愈大，键的极性愈强。

多原子分子：正负电荷的中心重叠，则μ＝0

，非极性分子

正负电荷的中心不重叠，则μ≠

0

，极性分子例如：练习键的极化极化：在外电场作用下，共价键的的电子云发生改变，引起共价键的极性发生变化。极化度：极化的难易程度极化度极化度与成键原子的体积、电负性、键的种类、外电场强度有关。体积大、电负性小，键的极化度大。极化度顺序：C-I

＞C-Br＞C-Cl＞C-F，

C=C＞C-C，π键＞σ键外电场越强（带电荷多）键的极化度越大。极性溶剂＞非极性溶剂练习分子式——组成——表示无机物(H2O)构造式——分子中原子的连接方式和次序。如：C2H6OCH3CH2–OHCH3–O–CH3乙醇(bp：78.3℃)甲醚(bp：-24.5℃)其它表示式见后。1.4有机化合物结构的表示方法（1）路易斯式——一对电子表示一根共价键H..HCHH........HCCH..........HCOH......（2）凯库勒式——一条短线表示一根共价键H－C≡C－HH－C＝OHH－C－HHH甲烷乙炔甲醛路易斯式凯库勒式标出外层电子....（3）构造简式——省略C－H键和(主链)中的单键相同的部分可以用括号表示：左端相同基团，写在连接C之前；其他写在连接C之后。(CH3)2CHCH2CH(CH3)

CH＝CH2C–C–C–C–C＝CCC（4）骨架式——省略凯库勒式中的HCH3CH3CH3CHCH2CHCH＝CH2CH3CH2CH2CH3CH3(CH2)2CH3(CH3)2CHCH3CH3CHCH3CH3C–C–CCC–C–C–C（5）键线式——省略C、H原子，画出C之间的价键线，线的端点和交点代表一个C。CH3CH2CH2CH2CH2CH3ClCH2CH2CH2CH2OO先主后支CCCCCCClCH3CH＝CHCH2CHC≡CH12345612345612345671234567CH3CHCH2CH2CCH2CH3CH3CH2CH3CH3？1、根据C的骨架分类（1）链状化合物(脂肪族化合物)（2）环状化合物①脂环烃②芳香烃③杂环(heterocycliccompound)2、根据官能团(functionalgroup)分类官能团——决定一类有机物特性的基团官能团是学习有机化学的切入点CH3CH2CH2OHOS1.5、有机化合物的分类

官能团的排列顺序是系统命名中作母体的资格顺序。有机物烃烃的衍生物链烃环烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃卤代烃含氧化合物含氮化合物醇、酚、醚醛、酮羧酸和羧酸衍生物杂环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、分子间作用力（补充内容）[定义]分子之间弱的相互作用力;范德华力和氢键范德华力(1)色散力：非极性分子间或极性分子间分子内电子运动产生瞬间偶极矩的相互作用；无方向性和饱和性；大小与极化率和接触面积有关；有机分子最主要方式．(2)诱导力：非极性分子在极性分子的诱导下产生的诱导偶极作用；(3)定向力：偶级－偶级作用；偶级分子之间正负端相互吸引；氢键较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原子。如Ｆ、Ｏ、Ｎ有和以上种类原子成键的氢原子；氢键用虚线表示：

X—H----Y属于偶级－偶级作用；分子间氢键具有方向性、饱和性。强度介于范德华力和共价键之间元素的电负性越大、原子半径越小，形成的氢键越强。O–HRO–HRO–HH蛋白质氢键示意图

DNA双螺旋结构和碱基配对形成氢键示意图分子间作用力和氢键对有机物物理性质的影响熔点沸点(1)有氢键，熔点沸点高如：醇＞烃(2)极性大，偶级－偶级作用大，熔点沸点高如：醛酮＞烃(3)极性同（近），分子量大，色散力大，熔点沸点高如：戊烷＞丙烷醇＞熔点沸点(4)极性和分子量同（近），接触面积大，熔沸点高如：沸点正戊烷异戊烷新戊烷

36

℃

28

℃

9.5℃

(5)极性和分子量同（近），对称性高，熔点高

如：熔点正戊烷异戊烷新戊烷

－129.7

℃-159.9℃

-16.6℃

练习1.6、有机化学反应类型及条件有机反应的本质——旧键的断裂和新键的生成1、根据反应形式：取代、加成、聚合、消除……2、根据反应机理：协同反应和分步反应。⑴协同反应——旧键的断裂和新键的生成同时完成⑵分步反应——旧键的断裂和新键的生成分步完成A··BA··BA·+B·A++B-①均裂②异裂自由基正离子、负离子由自由基引发的反应——自由基反应由正、负离子引发的反应——亲电、亲核反应自由基取代反应亲电加成反应亲核消除反应活泼中间体游离基加成反应游离基取代反应亲核取代反应亲核加成反应亲电取代反应亲电加成反应取代反应加成反应游离基型反应协同反应(周环反应)离子型反应亲电反应亲核反应类型游离基：FreeRadical取代：Substitution加成：Addition亲电反应：ElectrophilicReaction亲核反应：NucleophilicReactionReagent消除：Elimination碳正离子(补充内容)平面形结构sp2杂化三个sp2轨道与其它原子形成三个σ键，处于一个平面内未杂化的pz轨道是空的，无电子

碳负离子(补充内容)四面体结构sp3杂化（有时sp2

）三个sp3轨道与其它原子形成三个σ键另一个sp3轨道中有一对电子，角锥形碳自由基(补充内容)平面结构sp2杂化三个sp2轨道与其它原子形成

σ

键，在一个平面内单电子处于未杂化的p轨道亲电试剂:正离子、缺电子化合物

亲电反应：由亲电试剂的进攻而发生的反应亲核试剂：负离子、有孤对电子

亲核反应：由亲核试剂的进攻而发生的反应——有机化学中亲电试剂是路易斯酸——亲核试剂是路易斯碱练习1.7、有机化学中的酸碱概念(2)、质子理论（勃朗斯德酸碱理论）：(3)、电子理论（路易斯酸碱理论）(1)、解离理论：在水中，解离离子全部是的是H+OH-阳阴酸碱凡能质子(H+)的物质是给出接受酸碱凡能电子对的物质是接受给出酸碱勃朗斯德(BrÖnsted)酸碱质子理论

酸是质子的给予体，碱是质子的接受体平衡主要趋向形成更弱的酸和更弱的碱。

酸碱强度表示：酸或碱越强，其pK值越小（离解常数K值越大）。

酸性越强，解离出质子后的共轭碱的碱性越弱。如何判断化合物的酸性强弱？主要取决于化合物离解出H+后的负离子稳定性。负离子越稳定则原来的化合物酸性越强。Lewis酸碱电子理论酸：电子对的接受体。分子：BF3

、AlCl3

、FeCl3

、SnCl4

金属离子：Li﹢、Ag﹢、Cu﹢

正离子：R﹢、Br﹢、NO2﹢、H﹢碱：电子对的给予体。与质子碱相同。负离子；含具有未共用电子对原子的分子；富有

电子的分子如烯和芳香化合物。路易斯(lewis)酸碱电子论酸是电子对的接受体，碱是电子对的给予体。lewis酸碱反应形成配位键，产生加合物。练习分离提纯元素分析确定分子式确定结构式IR