1、有 機(jī) 化 學(xué)Organic Chemistry主講教師：姜慧君 張振琴 姜慧君聯(lián)系方式E-mail:huijun_第1頁(yè)，共41頁(yè)。課時(shí)安排 總學(xué)時(shí)：90 其中理論60學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)30學(xué)時(shí)2-5周 熔,沸點(diǎn)測(cè)定 水蒸氣蒸餾和減壓蒸餾 折射率測(cè)定和模型I 萃取,紙色譜7-10周 旋光度測(cè)定和薄層色譜 乙酰水楊酸的制備 模型作業(yè)II 部分化合物性質(zhì) 12-13周 實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)考查 第2頁(yè)，共41頁(yè)。一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)第一章 緒論(Introduction)17世紀(jì)，物質(zhì)按來(lái)源分為：動(dòng)物物質(zhì)植物物質(zhì)礦物物質(zhì)無(wú)機(jī)物（inorganic compound）有機(jī)物(org

2、anic compound)第3頁(yè)，共41頁(yè)。 1806年 瑞典化學(xué)家柏其里烏斯（Berzelius J）首次定義了有機(jī)化合物“有生機(jī)之物”?！癡ital force theory”唯心的理論第4頁(yè)，共41頁(yè)。1828 武勒（Friedrich Wohler）偶然用無(wú)機(jī)物合成了有機(jī)物尿素：no vital forceNH4Cl + AgOCNO NH4OCN - NH2-C-NH2 Ammonium cyanate Urea (無(wú)機(jī)物) (有機(jī)物)武勒“有機(jī)化學(xué)之父”第5頁(yè)，共41頁(yè)。 有機(jī)化合物有一個(gè)共同點(diǎn)，即都含有碳元素，葛梅林(L.Gmelin)和凱庫(kù)勒(A.Kekule)把有機(jī)化合物定

3、義為碳的化合物。第6頁(yè)，共41頁(yè)。 肖萊馬(C.Schorlemmer)提出，可以把碳?xì)浠衔?烴)看作有機(jī)化合物的母體，把含有其他元素的有機(jī)化合物看作是烴的衍生物，因此他把有機(jī)化合物定義為“烴及其衍生物”。第7頁(yè)，共41頁(yè)。有機(jī)化學(xué)（organic chemistry)： 有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成、變化以及伴隨這些變化所發(fā)生的一系列現(xiàn)象的一門學(xué)科。第8頁(yè)，共41頁(yè)。二、有機(jī)化合物的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子組成復(fù)雜，如 VB12：C63H90N14PCo 數(shù)目繁多，2600 萬(wàn)種以上 同分異構(gòu)體的普遍存在 具有相同的分子式而性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不相同的化合物叫做同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象叫做

4、同分異構(gòu)現(xiàn)象(Isomerism)。 它分為構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)兩大類。 第9頁(yè)，共41頁(yè)。第10頁(yè)，共41頁(yè)。三、為什么要學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)第11頁(yè)，共41頁(yè)。農(nóng) 業(yè)國(guó) 防工 業(yè)1.有機(jī)化學(xué)與現(xiàn)代人類的生活息息相關(guān)醫(yī)藥衛(wèi)生硝酸甘油感冒清古漢養(yǎng)生精第12頁(yè)，共41頁(yè)。第13頁(yè)，共41頁(yè)。2. 有機(jī)化學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的定位有機(jī)化學(xué)是許多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ) 相關(guān)學(xué)科:醫(yī)藥學(xué)（藥物化學(xué)，天然藥物化學(xué)、病理學(xué)、分子病理學(xué)，分子免疫學(xué)、分子遺傳學(xué)、藥理學(xué)、分子藥理學(xué)、生化分析等）農(nóng)業(yè)（農(nóng)業(yè)化學(xué)，農(nóng)用化學(xué)品等）生命科學(xué)（生物化學(xué)，分子生物學(xué)、組織化學(xué)等）石油（石油化工等）材料科學(xué)（高分子化學(xué)，功能材料等）食品（

5、食品化學(xué)，營(yíng)養(yǎng)學(xué)，添加劑等）日用化工（染料，涂料，化妝品等）第14頁(yè)，共41頁(yè)。3. 生命科學(xué)中的化學(xué)問(wèn)題是未來(lái)有機(jī)化學(xué)發(fā)展的重要資源和推動(dòng)力 有機(jī)化學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要作用 理論基礎(chǔ)、研究工具、闡明本質(zhì) 諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)最近絕大部分被生命科學(xué)工作者獲得第15頁(yè)，共41頁(yè)。2008年度 綠色熒光蛋白，監(jiān)控腦神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程2006年度 真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)研究 2004年度 蛋白質(zhì)控制系統(tǒng)研究2003年度 細(xì)胞膜通道方面研究2002年度 對(duì)生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和分析的方法研究2001年度 控制化學(xué)反應(yīng)方面研究，為發(fā)明治療心臟疾 病和帕金森病的藥物鋪平了道路第16頁(yè)，共41頁(yè)。 20世紀(jì)90年代出現(xiàn)

6、的新興學(xué)科化學(xué)生物學(xué) (Chemical biology) 化學(xué)與生命科學(xué)之間關(guān)系的新定位，用化學(xué)的語(yǔ)言去描述生命現(xiàn)象目的是鼓勵(lì)更多的化學(xué)家和生物學(xué)家參與利用化學(xué)手段研究生命體系的過(guò)程及調(diào)控。 (如：1995年哈佛大學(xué)化學(xué)系就更名為Department of Chemistry and Chemical Biology)第17頁(yè)，共41頁(yè)。四、怎樣學(xué)習(xí) 有機(jī)化學(xué) ？以有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系為主線第18頁(yè)，共41頁(yè)。Suggestions: Prepare lessons before class Take lecture notes Keep up with your studying W

7、ork studying questions第19頁(yè)，共41頁(yè)。五、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的表示方式 乙醇 甲醚 為書寫方便起見常簡(jiǎn)化為CH3CH2OH或C2H5OH，CH3OCH3或CH3OCH3。簡(jiǎn)化后的式子稱為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式或示性式。第20頁(yè)，共41頁(yè)。有時(shí)還采用更簡(jiǎn)單的鍵線式。如：第21頁(yè)，共41頁(yè)。書寫結(jié)構(gòu)式應(yīng)該規(guī)范，下列式子都是錯(cuò)誤的。 上述各種結(jié)構(gòu)式只反映出分子中各原子和基團(tuán)相互連結(jié)的順序和方式，并沒有反映出分子中各原子和基團(tuán)在空間的排布(稱為構(gòu)型)。 準(zhǔn)確應(yīng)稱為構(gòu)造式，它只能是有機(jī)化合物分子立體模型的投影式。第22頁(yè)，共41頁(yè)。結(jié)構(gòu)structure構(gòu)造 constitution分子中原子互

8、相連接的方式和次序構(gòu)型 configuration構(gòu)象 conformation甲烷原子在空間排布方式第23頁(yè)，共41頁(yè)。六、共價(jià)鍵理論 美國(guó)化學(xué)家鮑林(L.Pauling)在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上，提出了雜化軌道理論。雜化軌道的能量雜化軌道的形狀雜化軌道角度 第24頁(yè)，共41頁(yè)。 七、共價(jià)鍵的屬性鍵能打斷鍵所需能量，是化學(xué)鍵強(qiáng)度的主要標(biāo)志之一，鍵能越大鍵越穩(wěn)定。 2. 鍵長(zhǎng)成鍵原子的核間距離3. 鍵角共價(jià)鍵之間夾角 4. 鍵的極性與極化可了解成鍵原子間的電荷分布，進(jìn)而了解分子反應(yīng)時(shí)在什么部位發(fā)生反應(yīng) 決定分子空間構(gòu)型第25頁(yè)，共41頁(yè)。 鍵的極性大小取決于成鍵原子的電負(fù)性差，電負(fù)性差越大鍵的極性越

9、大。 的物理意義 ；微弱，相對(duì)，局部第26頁(yè)，共41頁(yè)。 在外界電場(chǎng)影響下發(fā)生鍵的極性改變的現(xiàn)象，稱為鍵的極化。 鍵的極性與鍵的極化不同：鍵的極性取決于兩個(gè)成鍵原子的電負(fù)性，是永久的現(xiàn)象鍵的極化是受外界電場(chǎng)影響產(chǎn)生的暫時(shí)現(xiàn)象，外界電場(chǎng)消失，鍵的極化也消失。分子極性的大小用偶極矩表示，它是分子中各個(gè)鍵鍵矩的向量和。第27頁(yè)，共41頁(yè)。極性和極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 極性影響物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) 極化則主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，極化度越大越易反應(yīng)。CX鍵的極性大小順序?yàn)椋?CFCClCBrCICX鍵的極化度大小順序?yàn)椋?CICBrCClCF； 第28頁(yè)，共41頁(yè)。斷裂的方式主要取決于反應(yīng)物的分子結(jié)構(gòu)

10、和反應(yīng)條件八、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的類型（一）共價(jià)鍵的斷裂方式均裂(homolysis)游離基反應(yīng)(free radical reaction) 特點(diǎn)：鍵合原子電負(fù)性相差小，氣相反應(yīng)或非極性溶劑中的液相反應(yīng)，被高溫、光，過(guò)氧化物催化，中性介質(zhì)。第29頁(yè)，共41頁(yè)。異裂(heterolysis)離子型反應(yīng)(ionic reaction) 特點(diǎn)：鍵合原子電負(fù)性相差大，極性溶劑，極性介質(zhì)，酸堿催化 第30頁(yè)，共41頁(yè)。反應(yīng)的中間體：碳正離子、碳負(fù)離子和碳游離基等特性： 非?；顫姡环€(wěn)定，壽命短促 碳正離子 碳負(fù)離子 碳游離基第31頁(yè)，共41頁(yè)。中間體和過(guò)渡態(tài):中間體處于能谷，能檢測(cè)出其的存在。而過(guò)渡態(tài)處于能

11、峰，是一種假想態(tài)第32頁(yè)，共41頁(yè)。AB+C（二）有機(jī)反應(yīng)的類型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)可簡(jiǎn)單表述如下:反應(yīng)底物 試劑 產(chǎn)物 有機(jī)反應(yīng)分為游離基反應(yīng)(free radical reaction) 、離子型反應(yīng)(ionic reaction)和協(xié)同反應(yīng)(concerted reaction)等三大類。第33頁(yè)，共41頁(yè)。 離子型反應(yīng)中，缺電子的碳正離子在反應(yīng)時(shí)需與能供給電子(富有電子)的試劑作用。如OH、RO、Br、CN、H2O、ROH、NH3、RNH2等，這些能供給電子的試劑稱為親核試劑。 由親核試劑的進(jìn)攻而引起的反應(yīng)稱為親核反應(yīng)。第34頁(yè)，共41頁(yè)。富有電子的碳負(fù)離子在反應(yīng)時(shí)需要與缺電子試劑作用，如H+、Cl+、Br+、NO2+、RN2+、R3C+等帶正電荷的試劑，這些缺電子試劑稱為親電試劑。 Note: 親電與親核是相對(duì)的 由親電試劑的進(jìn)攻而引起的反應(yīng)稱為親電反應(yīng)。第35頁(yè)，共41頁(yè)。九、有機(jī)化合物的分類 根據(jù)分子中碳原子的連接方式(碳鏈的骨架) 根據(jù)決定分子主要化學(xué)性質(zhì)的特殊原子或基團(tuán)(稱為官能團(tuán)或功能基)。(一) 根據(jù)碳鏈骨架分類1開鏈化合物(脂肪族化合物) 丁烷 1-丁烯 第36頁(yè)，共41頁(yè)。2碳環(huán)化合物 (1) 脂環(huán)族化合物 (2) 芳香族化合物 苯 甲苯 萘 聯(lián)苯1,3-環(huán)戊二烯 環(huán)己烷