有機(jī)化學(xué)胡揚(yáng)根主講Tel.(8875301)E-mail:.cn教材：《有機(jī)化學(xué)》陸濤主編whatisorganicchemistry?whyweshouldbestudyit?Theanswersareallaroundyou!有機(jī)化學(xué)與藥學(xué)A有機(jī)化學(xué)與生活B有機(jī)化學(xué)與醫(yī)學(xué)C序言食用色素Clothing:wool,cotton,nylon,polyesteretcMaterialsGasolineRubberandplasticFarmchemicalsFoodMedicinesHouseholdchemicalsWeliveinanageoforganicchemistry塑化劑(DEHP)塑化劑“肉機(jī)”

20世紀(jì)50年代全球人類平均壽命為46歲

20世紀(jì)90年代提高到66歲

預(yù)期到2025年全球平均壽命將達(dá)到73歲幫醫(yī)生提供新藥藥是人類戰(zhàn)勝疾病的武器有機(jī)化學(xué)與醫(yī)學(xué)

藥物作用的體內(nèi)過(guò)程藥物口服給藥胃腸道非腸道給藥血液吸收代謝代謝物消除排除組織血漿蛋白分布有機(jī)化學(xué)與藥學(xué)藥物先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾提高藥物藥效、降低毒性等減小副作用“Me-too”藥物內(nèi)源性受體激動(dòng)劑先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的修飾味覺(jué)不良，通過(guò)結(jié)構(gòu)修飾改變藥味從中藥青蒿中分離出的抗瘧有效成分青蒿素，對(duì)耐氯喹的瘧原蟲有極高的殺滅作用。后采用結(jié)構(gòu)修飾的方法合成了抗瘧效果更好的蒿甲醚和青蒿素琥珀酸酯，療效比青蒿素高5倍，且毒性比青蒿素低先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾吩噻嗪類抗精神失常藥氯丙嗪及其類似物，是由結(jié)構(gòu)類似的抗組胺藥異丙嗪的鎮(zhèn)靜副作用發(fā)展而來(lái)的抗抑郁藥丙咪嗪和阿米替林的代謝物去甲丙咪嗪和去甲阿米替林，抗抑郁作用比原藥強(qiáng)，且有副作用小、生效快的優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)隨著生理生化機(jī)制的了解，得到了一些疾病治療的突破性的藥物，稱原型藥物（PrototypeDrug）。隨之出現(xiàn)了大量的“Me-too”藥物?！癕e-too”藥物特指具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的藥物，其藥效和同類的突破性的藥物相當(dāng)。這種旨在避開(kāi)“專利”藥物的產(chǎn)權(quán)保護(hù)的新藥研究，大都以現(xiàn)有的藥物為先導(dǎo)物進(jìn)行研究。例如蘭索拉唑及其它拉唑的研究是以?shī)W美拉唑?yàn)橄葘?dǎo)結(jié)構(gòu)，其活性比奧美拉唑活性更強(qiáng)“Me-too”藥物氟脲嘧啶的研究以核酸合成的核苷酸尿嘧啶作為先導(dǎo)化合物，將5位的氫換成氟，使之成為生物體的正常代謝物的代謝拮抗劑，用做抗腫瘤藥內(nèi)源性受體激動(dòng)劑先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的修飾許多藥物由于味覺(jué)不良而限制其應(yīng)用。例如抗瘧藥奎寧具有強(qiáng)烈的苦味，利用奎寧分子中的羥基使其成為碳酸乙酯，由于水溶性下降而成為無(wú)味奎寧，適合于小兒應(yīng)用。許多抗生素都有強(qiáng)烈的苦味，例如氯霉素、紅霉素等，就是利用結(jié)構(gòu)中的羥基酰化作用來(lái)遮蔽苦味的，常用的前體藥物有氯霉素棕櫚酸酯和琥珀酸酯，紅霉素碳酸乙酯和硬脂酸酯等味覺(jué)的變化新藥設(shè)計(jì)新技術(shù)…教學(xué)安排*理論72學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)48學(xué)時(shí)；6學(xué)分*評(píng)定成績(jī)辦法:

總評(píng)成績(jī)=期末考試---60%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)---30%+平時(shí)(上課、作業(yè)）---10%第1章有機(jī)化學(xué)緒論1.1有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)

1.2有機(jī)結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)

1.3有機(jī)化合物的分類

1.4有機(jī)分子結(jié)構(gòu)式的表示方法

1.5研究有機(jī)化合物的步驟和方法

一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)早期——從來(lái)源定義有機(jī)化合物生命論(Vitalism)認(rèn)為：有機(jī)化合物只能由有機(jī)體產(chǎn)生無(wú)機(jī)化合物則存在于無(wú)生命的礦藏中，也可由有機(jī)體產(chǎn)生有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展

17世紀(jì)中期,把從自然界中取得的各種物質(zhì),按照來(lái)源分為:動(dòng)物物質(zhì)植物物質(zhì)礦物物質(zhì)隨后又將礦物物質(zhì)稱為無(wú)機(jī)物,而將動(dòng)物物質(zhì)和植物物質(zhì)稱為有機(jī)物。在化學(xué)發(fā)展史的長(zhǎng)河中曾經(jīng)有過(guò)一段時(shí)期,有機(jī)化合物被認(rèn)為只能來(lái)源于有生命的機(jī)體,不可能由無(wú)機(jī)物合成。天然有機(jī)化合物的提純十八世紀(jì)末,化學(xué)家提純了許多有機(jī)化合物酒石酸酢（cù）漿草中提取草酸酸牛奶中提取乳酸尿液中提取尿酸檸檬中提取檸檬酸蘋果中提取蘋果酸在這之前，人們只知道四種有機(jī)酸：蟻酸、醋酸、琥珀酸（丁二酸）、安息香酸（二苯基羥乙酸）辛可寧堿Cinchonine

F.Wohler教授的早期工作氰草酸銨草酸氰酸鉀氯化銨氰酸銨（1824年）（1828年）尿素有機(jī)化合物及其特點(diǎn)組成上的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)性質(zhì)上的特點(diǎn)有機(jī)化合物---有機(jī)化學(xué)

有機(jī)化學(xué)（OrganicChemistry）

——

研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)

有機(jī)化合物——

含碳的化合物HCNOFPSClBrISiB有機(jī)化合物中常見(jiàn)的元素一、有機(jī)化合物的組成二.有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有機(jī)分子中的化學(xué)鍵——共價(jià)鍵碳是四價(jià)的碳與碳之間可以成鍵（單鍵、雙鍵、三鍵）各種形狀的碳骨架,形成復(fù)雜化合物直鏈帶側(cè)鏈環(huán)狀二.有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）碳原子相互結(jié)合能力強(qiáng)，它們之間通過(guò)共價(jià)鍵可相互結(jié)合

成碳鏈或碳環(huán)（2）同分異構(gòu)現(xiàn)象:分子式相同,結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分

異構(gòu)體同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)立體異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)幾何異構(gòu)對(duì)映異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)交叉式重疊式（一）

經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論八隅體(Octet)：原子總是傾向獲得與惰性氣體相同

的價(jià)電排布(價(jià)電子層達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu))

離子鍵(ionicbond)：原子間通過(guò)電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的

正負(fù)離子相互結(jié)合而成鍵共價(jià)鍵(covalentbond)：原子間通過(guò)共用電子對(duì)相

互結(jié)合而成鍵（電子共享）共價(jià)鍵的類型1.成鍵重疊方式：

σ鍵、π鍵2.成鍵數(shù)目： 單鍵、雙鍵、叁鍵3.鍵的極性： 極性、非極性4.共價(jià)鍵的鍵參數(shù)（屬性或性質(zhì)）鍵長(zhǎng)（bondlength）鍵能（bondenergy）鍵角（bondangle）σ鍵、π鍵共價(jià)鍵：兩原子的原子軌道，相互交疊鍵--沿軌道軸平行方向成鍵：重疊大、穩(wěn)定、可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)

鍵--沿軌道軸垂直方向成鍵：重疊小、不穩(wěn)定、不能沿鍵軸旋轉(zhuǎn)頭碰頭肩并肩共價(jià)鍵的類型最大重疊原理：

交疊越大，成鍵越牢固軌道軸鍵軸例如：H2分子√×共價(jià)鍵的類型σ鍵π鍵比較根據(jù)形成共價(jià)鍵時(shí)原子軌道的重疊方式不同：可分為σ鍵和π鍵

σ鍵

π鍵存在可以單獨(dú)存在，存在于任何共價(jià)鍵中不可以單獨(dú)存在，只能與σ鍵同時(shí)存在形式成鍵軌道沿鍵軸重疊，重疊程度大成鍵p軌道平行重疊，重疊程度較小性質(zhì)1、電子云呈柱狀，沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱，電子云密集于兩核之間2、自由旋轉(zhuǎn)3、鍵能大，鍵穩(wěn)定4、不易被極化1、電子云呈塊狀，通過(guò)鍵軸有一對(duì)稱面，電子云分布在平面上下方2、不能自由旋轉(zhuǎn)3、鍵能小，鍵不穩(wěn)定4、易被極化（一）電子激發(fā)（promotion）碳原子的電子激發(fā)過(guò)程示意圖基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)（二）

雜化軌道理論與有機(jī)分子結(jié)構(gòu)電子雜化（hybridzation）

象似葫蘆狀的雜化軌道由不同類型的原子軌道經(jīng)“混雜”后“重新組合”成新軌道的過(guò)程叫雜化；經(jīng)雜化而形成的新軌道叫雜化軌道(hybridorbital)。S電子云P電子云碳原子的雜化類型

碳原子外層電子排布為1s22s22px12py1,有2個(gè)未成對(duì)電子，應(yīng)該是二價(jià)的，但碳原子實(shí)際上是四價(jià)的.(一)sp3雜化價(jià)電子層：由于2S軌道的能量與2p

較接近,2s上的1個(gè)電子可以激發(fā)到2pz空軌道上.基態(tài)：激發(fā)態(tài)的碳原子有4個(gè)單電子,可以形成4個(gè)共價(jià)單鍵。處于激發(fā)態(tài)的碳原子可以與4個(gè)H結(jié)合形成CH4，但這樣形成的甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)會(huì)是怎樣？假想的甲烷結(jié)構(gòu)事實(shí)上,甲烷分子具有正四面體的空間結(jié)構(gòu)：甲烷的比例模型甲烷的棍球模型sp3雜化1s22(sp3)12(sp3)12(sp3)12(sp3)1

雜化軌道電子排布

四面體結(jié)構(gòu),軌道間夾角為

109.5o.實(shí)際上碳原子并不直接以激發(fā)態(tài)的原子軌道參與形成共價(jià)鍵,而是先雜化，再成鍵。形成烷烴時(shí)，碳原子取sp3雜化頭碰頭重疊形成C－Cσ鍵

σ鍵:旋轉(zhuǎn)不影響軌道重疊程度,即σ鍵可沿鍵軸“自由”轉(zhuǎn)動(dòng);重疊程度大,穩(wěn)定性高;鍵的極化度小.乙烷(CH3CH3)（二）sp2雜化(以乙烯為例來(lái)說(shuō)明)sp2雜化3個(gè)sp2雜化軌道取平面正三角形分布，與未雜化的p軌道垂直。sp2雜化軌道之間的夾角為120o.

1s22(sp2)12(sp2)12(sp2)12pz1

軌道雜化后電子排布頭碰頭重疊形成C—Cσ鍵鍵:

284kJ/mole鍵鍵能357kJ/mole烯鍵的三個(gè)特性

共平面性雙鍵的不等性

σ鍵、π鍵不可旋轉(zhuǎn)性0.134nm

π鍵的不可旋轉(zhuǎn)性:

打開(kāi)π鍵約需要268kJ/mol能量,因而室溫下無(wú)法旋轉(zhuǎn),由此產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)體。旋轉(zhuǎn)90°268kJ/mol（三）sp雜化(以乙炔為例說(shuō)明)

sp雜化2個(gè)sp雜化軌道取直線形分布,與2個(gè)未雜化的p軌道相互垂直。sp

雜化軌道之間的夾角為180o.

1s22(sp)12(sp)12py12pz1

軌道雜化后電子排布πC≡Cπ鍵C—Cσ鍵C—Hσ鍵H—C≡C—H180°120pm106pm有機(jī)物同分異構(gòu)現(xiàn)象很普遍，同一個(gè)分子式可代表許多結(jié)構(gòu)，因此，必須掌握有機(jī)物結(jié)構(gòu)的表示方式構(gòu)造式（constitutionalformula）：分子中原子互相連接的方式和次序的式子有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的表示方法有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的表示方法

實(shí)線式（價(jià)鍵式）

示性式（簡(jiǎn)化式）

骨架式（多用于環(huán)狀物、長(zhǎng)鏈脂肪酸）

立體式（討論立體化學(xué)用）

有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的常用表達(dá)方式Lewis電子式價(jià)鍵式縮寫式甲烷乙烯乙炔單鍵雙鍵叁鍵氯甲烷乙醇丙酮Lewis電子式價(jià)鍵式縮寫式有機(jī)化合物的幾何形狀與立體結(jié)構(gòu)化學(xué)烷烴：四面體型HCClIBrHCBrClIHCBrClIHCClIBrHCClIBr平面模型四面體模型傘形式HCBrClI鍵向后鍵向前在平面上CHBrClI用鍵線式簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)式省略了什么？烯烴：平面型炔烴：直線型凱庫(kù)勒模型斯陶特模型有機(jī)化合物模型

三、有機(jī)化合物的性質(zhì)特點(diǎn)

1、可燃性

2、低熔點(diǎn)

3、溶解度

4、不導(dǎo)電性

5、反應(yīng)速度慢

6、反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜四、有機(jī)化合物的反應(yīng)類型有機(jī)反應(yīng)游離基反應(yīng)離子性反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)親電取代親電加成親核加成親核取代共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)類型離子型反應(yīng)：親電反應(yīng)、親核反應(yīng)五、有機(jī)化合物的分類（一）按官能團(tuán)分類（二）按碳架分類

開(kāi)鏈化合物

碳環(huán)化合物

雜環(huán)化合物

脂環(huán)化合物

芳環(huán)化合物按碳架分類鏈狀化合物環(huán)狀化合物

直鏈

支鏈不飽和飽和

碳環(huán)

雜環(huán)芳環(huán)按有機(jī)官能團(tuán)分類

還原硝基苯C6H5NO2硝基化合物親核加成乙腈CH3CN腈化物堿或親核試劑乙胺CH3CH2NH2胺含氮有機(jī)物親核取代、消除氯乙烷CH3CH2Cl鹵代物芳香親電取代苯芳烴親電加成丁二烯CH2=CHCH=CH2二烯親電加成乙炔HCCH炔烴親電加成乙烯CH2=CH2烯烴自由基取代乙烷CH3CH3烷烴碳?xì)浠衔锏湫头磻?yīng)類型名稱舉例開(kāi)環(huán)環(huán)氧乙烷環(huán)氧化合物乙醚CH3CH2OCH2CH3醚芳香親電取代苯酚C6H5OH酚親核取代N-甲基乙酰胺CH3CONH(CH3)酰胺親核取代乙酸乙酯CH3COOCH2CH3酯親核取代乙酸酐(CH3CO)2O酸酐親核取代乙酰氯CH3COCl酰鹵羧酸衍生物親核加成、取代乙酸CH3COOH羧酸親核加成丙酮CH3COCH3酮親核加成乙醛CH3CHO醛親核取代、消除乙醇CH3CH2OH醇含氧有機(jī)物典型反應(yīng)類型名稱舉例親核取代、消除試指出結(jié)構(gòu)式中官能團(tuán)的名稱想一想六、研究有機(jī)化合物的步驟和方法

混合物（提取、合成）

分離、純化（蒸餾、升華、重結(jié)晶、層析等）

測(cè)定物理常數(shù)（熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、旋光度、折光率等）

元素定性分析（高分辨質(zhì)譜議可直接測(cè)出分子組成）

元素定量分析

確定經(jīng)驗(yàn)式

測(cè)定分子量

確定分子式（質(zhì)譜法）

確定結(jié)構(gòu)式【X－射線、電子衍射、四大光譜