《有机化学绪论》PPT课件.ppt

1 有机化学绪论 09级化学闫晓义 指导教师 王彬彬老师 2 1 分离提纯1769年从葡萄汁里取得酒石酸1773年从尿液中取得尿素1780年从酸牛奶中取得乳酸1805年从鸦片中取得第一个生物碱 吗啡1815年从动物脂肪中取得胆固醇 有机化学简史 3 2 人工合成 1828年氰酸铵合成尿素1845年柯尔伯 H Kolbe 合成醋酸1854年柏赛罗 Berthelot 合成油脂 见这两个字一面好难呀 1960年美国R B 伍德沃德合成叶绿素1962年美国R R 梅里菲尔发明肽的固相合成法1965年中国全合成结晶牛胰岛素 4 3 结构理论1858年凯库勒 德 库柏 英 提出 a 有机物中碳为四价 b 碳碳相连接成碳链 1865年凯库勒提出苯的构造式1874年范德荷夫 荷兰 提出 碳的四面体结构 对映异构概念 1885年拜尔提出环状化合物的张力学说 至此 经典的有机结构理论基本建立起来 有机化学成为一门学科 20世纪30年代建立量子化学 提出化学键的微观本质 出现诱导效应 共轭效应 共振论等理论1928年英国W H 海特勒 F W 伦敦和奥地利E 薛定谔创立分子轨道理论1953年美国J D 沃森和英国F H C 克里克提出脱氧核糖核酸的双螺旋结构模型20世纪60年代霍夫曼提出分子轨道守恒原理 5 有机化学的学习方法 1 重视实验 2 抓主线 结构决定性质 主要官能团的反应类型 3 多看参考书 1 北京大学邢其毅院士主编 基础有机化学 高等教育出版社 2 南京大学胡宏纹院士主编 有机化学 高等教育出版社 3 南开大学王积涛主编 有机化学 高等教育出版社 4 勤做习题 预习 复习 习题 4 洪盈主编 有机化学 人民卫生出版社 牛群主编 有机化学习题精解 6 授课计划 第一章绪论第二 五 章 烃类 烷 烯 炔 芳香 第六章立体化学第七章卤代烃第八 十五章各种类型有机物 醇 酚 醚 醛 酮 羧酸及衍生物 含氮 含硫 含磷化合物 第十六 十八 二十章特殊类型化合物 杂环 蛋白质 核酸 甾萜 合成高分子 第十九章周环反应 7 第一章绪论 一 有机化学定义 含碳化合物 碳氢化合物及其衍生物 1 有机物的定义 含碳的化合物 2 有机化学 研究含碳化合物的化学 3 有机化学的分支 有机合成化学 大部分西药是通过合成得到 生物有机化学 生命现象的化学本质和生物技术在化学中的应用 如生物体内的酶促化学反应 生物制药工程 金属有机化学 有机配体形成的配合物 如手性催化剂 天然有机化学 如中药活性成分的提取 8 4 有机化学与药学的关系 1 药物合成与设计 对羟基苯胺 对羟基乙酰苯胺 解热镇痛药 扑热息痛 扑炎痛 前药 给药剂量减少 降低了毒副作用 拼合原理 9 2 药物分析与检验 药物检验 定量分析 如何测定阿司匹林的含量 氧化反应 沉淀反应 颜色反应 3 药物制剂 稳定性 溶解性等 如何判断阿司匹林的纯度 95 以上的药物为有机化合物 质量控制 贮存 作用机制 代谢都与有机化学相关 10 二 化学键与分子结构 1 离子键 原子间通过电子转移产生正负离子 两者相互吸引形成的化学键 2 共价键 两原子通过共用一对电子相互结合形成的化学键 特点 共价键是电子配对或原子轨道重叠形成的 共价键具有饱和性 方向性 常见的原子轨道 2S轨道 P轨道 11 电子在整个分子中运动 电子是离域的 原子轨道线性组合成分子轨道 分子轨道数与原子轨道数相等 成键三原则 握手 能量相近原则 电子进入成键的分子轨道 形成化学键 使体系能量降低而稳定 电子云重叠最大原则 对称性匹配原则 3共价键理论之一 分子轨道理论 MO法 成键 反键 12 1 分子轨道A 分子中每个电子的运动状态用单个电子的波函数 i来描述 B 每个 i对应有一确定能值Ei C 每个 i至多容纳2个自旋相反的电子 D 电子尽量先占据能量最低的 i 2 原子轨道线性组合成分子轨道 13 1 C1 A C2 B 2 C1 A C2 B 位相相同的波函数互相作用位相相反的波函数互相作用 14 4共价键理论之二 杂化轨道理论 SP3杂化1S 3P 四个SP3杂化轨道 四面体结构 烷烃 SP2杂化1S 2P 三个SP2杂化轨道 平面三角形 烯烃 SP杂化1S 1P 两个SP杂化轨道 直线形 炔烃 3 杂化的结果 1 如何杂化 2 为什么杂化 原子轨道杂化成数量相等的杂化轨道 杂化轨道成键的能力增强 决定了分子的空间结构 分三种情形 15 基态 2S 2P 激发 杂化 SP3杂化 SP2杂化 SP杂化 2S 2P SP3杂化轨道 SP2杂化轨道 SP杂化轨道 Pz Py Pz 激发态 16 杂化轨道理论对碳原子空间构型的解释 17 键 头碰头 式重叠形成 略呈圆柱形 具有轴对称 对称轴沿键轴方向 特点 电子云藏在分子内部 重叠程度大 很稳定 可绕轴自由旋转 仍然保持最大重叠 18 键 两个原子以相互平行的P轨道 以 肩并肩 式侧面重叠所形成的共价键 具有面对称 对称面为分子所在平面 特点 肩并肩 侧面重叠 电子云外露 重叠程度小 很活泼 不可以沿键轴自由旋转 否则破坏最大重叠 19 键型 键 键 肩并肩 头碰头 形成 对称性 轴对称 面对称 位置 能否自由旋转 反应活性 能 不能 低 高 分子内 分子外 键与 键的比较 重叠程度 大 小 20 5 共价键的几个重要参数 1 键长 成健原子核间的平衡距离单位 pm 2 键角 键与间之键的夹角 3 键能单位 KJ mol 双原子分子 键能 离解能 多原子分子 键能 有关键能总和的平均值 键能与键牢固程度的关系 键能越大 键就越牢固 键能 1661 88 4 415 47KJ CH44H C 1661 8KJ H22H 435 3KJ 21 6 化学键与分子的极性 1 键的极性 极性共价键 非极性共价键 2 偶极矩 q d单位 德拜 偶极矩与键的极性关系 偶极矩值越大 键的极性越大 3 分子的极性 整个分子的极性 是各键的极性的矢量和 取决于 A 各键偶极矩B 分子空间构型 H HCl ClH Cl 22 极性分子 非极性分子 0 极性分子 判断下列分子是否极性分子 O C O CO2 I I I2 NH3 非极性 非极性 极性 SO2 极性 23 三 分子间的作用力 范德华力 1 取向力 产生于具有用固有偶极的极性分子之间 3 色散力 存在于非极性分子间的极弱的引力 4 氢键 活泼氢与F N O等原子间的作用 判断下列体系是否存在氢键 那些存在分子内氢键 1C2H5OH 有 2 CH3COOH H2O 有 2 诱导力 诱导偶极与固有偶极之间的相互作用力 3 邻硝基苯酚 有 分子内氢键 4 维C 抗坏血酸 有 分子内氢键 24 四 有机化合物的一般特性及研究方法 1 可燃性 2 熔沸点低 3 大多数难溶于水 易溶于极性小的有机溶剂 4 反应速度慢 常需加热或加催化剂 5 反应复杂 常有副产物生成 6 存在同分异构现象 研究方法 1 分离提纯 蒸馏 结晶 色谱 2 推测结构 四大光谱 红外 紫外 质谱 核磁共振谱 25 五 有机反应的基本类型 共价键的断裂方式 1 均裂 自由基反应 反应条件 光照 辐射或加热 2 异裂 离子型反应 反应条件 催化剂 极性试剂或极性溶剂 一个电子的转移 两个电子的转移 26 1 按骨架分类 链状化合物 脂肪族化合物 环状化合物 脂环族化合物 芳香族化合物 杂环化合物 六 有机化合物的分类 27 2 按官能团分类 烷烃 Alkanes 羧酸 Acid 烯烃 Alkenes 酯 Ester 炔烃 Alkynes 酰卤 Carbonylhalide 芳烃 Aromaties 酸酐 Anhydride 卤烃 Alkylhalide 酰胺 Amide 醇 Alcohol 胺 Amine 酚 Phenol 磺酸醚 Ether 醛酮 Carbonylcompounds 28 蛛网式 结构简式 键线式 3 构造式的表示 七 有机酸碱理论 1 阿累尼乌斯酸碱理论 2 勃朗斯德酸碱理论 凡产生H 酸 凡产生OH 碱 29 1 凡给出质子 酸 凡接受质子 碱 3 酸碱的强度表示 共轭酸 共轭碱 2 共轭酸与共轭碱 酸 Ka或pKa碱 Kb或pKb 30 pKa或pKb越大 酸或碱性越小 应用 A 判断化合物酸碱性次序 B 预测酸碱反应发生的可能性 酸性判断 酸离解后的负离子越稳定 其酸性越强 共轭酸 碱 的酸性 碱性 越强 其共轭碱 酸 的碱性 酸性 越弱 31 1