第六章 重要的有机化合物

1、有机化学是研究有机化合物的一门有机化学是研究有机化合物的一门学科学科。 有机化合物分类：有机化合物分类： 合成有机化合物合成有机化合物 小分子有机化合物小分子有机化合物 天然有机化合物天然有机化合物 大分子有机化合物大分子有机化合物 （高聚合物、生物大分子）（高聚合物、生物大分子）有机化学研究的目的：有机化学研究的目的： 认识有机化合物的种类、性质、结构认识有机化合物的种类、性质、结构 获取利用有机化合物获取利用有机化合物（天然物分离提取，人工合成）（天然物分离提取，人工合成）第六章第六章 重要的有机化合物重要的有机化合物（与生命相关的有机化学）（与生命相关的有机化学）有机化学有机化学学科学科

2、领域领域 合成（小分子）有机化学合成（小分子）有机化学（通常通常“有机化学有机化学”课程课程的主要内容的主要内容） 天然有机化学天然有机化学（寻找天然动植物中（寻找天然动植物中有生理活性的有效成分有生理活性的有效成分 ） 生物有机化学（生物有机化学（核酸、蛋白质和多糖及参与生命过程的其他有机化合物）。核酸、蛋白质和多糖及参与生命过程的其他有机化合物）。 物理有机化学（有机反应理论，有机物立体化学）物理有机化学（有机反应理论，有机物立体化学） 金属有机化学（含金属碳键的化合物）金属有机化学（含金属碳键的化合物） 元素有机化学（含硅、氟、磷等非金属元素的有机物元素有机化学（含硅、氟、磷等非金属元素

3、的有机物） 有机波谱学（红外、核磁、紫外、质谱，有机波谱学（红外、核磁、紫外、质谱，X X光衍射）光衍射） 有机光化学（光引发的有机反应）有机光化学（光引发的有机反应） 有机固体化学有机固体化学( (有机导体有机导体) )* *高聚物化学（有机高分子化合物）高聚物化学（有机高分子化合物） 本章主要讨论与生命现象关系较密切的有机化合物。本章主要讨论与生命现象关系较密切的有机化合物。 有机化合物有机化合物按碳链分类按碳链分类_ 直链直链 如如 CHCH3 3-CH-CH2 2CHCH3 3链状化合物链状化合物 支链支链 如如 _ 脂环化合物脂环化合物 如如 （环戊烷二甲酸）环戊烷二甲酸）环状化合物

4、环状化合物 芳香化合物芳香化合物 如如 （苯甲醇）（苯甲醇） 杂环化合物杂环化合物 如如 （氨基吡啶）氨基吡啶）_CH3CHCH2CH2OHCH3CH2OHNNH26.1 有机化合物的分类有机化合物的分类醚键醚键 O 醚醚 乙醚乙醚 CH3CH2OCH2CH3卤素卤素 X 卤代物卤代物 溴乙烷溴乙烷 CH3CH2Br 巯基巯基 SH 硫醇硫醇 乙硫醇乙硫醇 CH3CH2SH氨基氨基 NH2 胺胺 苯胺苯胺酰胺基酰胺基 酰胺酰胺 乙酰胺乙酰胺硝基硝基 NO2 硝基化合物硝基化合物 硝基苯硝基苯磺酸基磺酸基 SO3H 磺酸磺酸 苯磺酸苯磺酸肽键肽键 肽肽 二甘肽二甘肽酯基酯基 酯酯 乙酸乙酯乙酸乙

5、酯氰基氰基 腈腈 丙烯腈丙烯腈有机化合物有机化合物按官能团分类按官能团分类名称名称 官能团官能团 类别类别 化合物举例化合物举例 碳碳双键碳碳双键 C=C 烯烯 乙烯乙烯 CH2=CH2 碳碳三键碳碳三键 CC 炔炔 乙炔乙炔 HCCH 羟基羟基 OH 醇、酚醇、酚 乙醇乙醇 CH3CH2OH 苯酚苯酚 羰基羰基 醛、酮醛、酮 丙酮丙酮 羧基羧基 羧酸羧酸 乙酸乙酸COOHHOOCOOHO6.2 有机化合物命名有机化合物命名 (英文）英文）IUPAC系统命名系统命名（International Union of Pure and Applied Chemistry) （中文）（中文）系统命名系

6、统命名（中国化学会）（中国化学会） 命名的基本原则：命名的基本原则： 基本名称基本名称 （烷烯醇酚醚酮（烷烯醇酚醚酮,苯苯,萘萘,吡啶吡啶,嘧啶嘧啶) 根据链、环命名根据链、环命名 （甲乙丙丁戊己庚辛壬癸（甲乙丙丁戊己庚辛壬癸,十一十一,十二十二,) 根据官能团位置命名根据官能团位置命名 例如例如： 2,42,4二羟基苯甲酸甲酯二羟基苯甲酸甲酯 Methyl 2,4-dihydroxybenzoate5,6,7,8-Tetrahydro-1,2,3,13-tetramethoxy-6,7-dimethylbenzo3,4cycloocta1,2-f1,3benzodioxole-5,6-dio

7、l-5-benzoateOOOHHOCH3 1) 1) 单键单键 单键是单键是 键。由键。由s s轨道、轨道、p p轨道或者杂化轨道等形成。轨道或者杂化轨道等形成。 单键两端基团可绕单键旋转而不影响成键轨道重叠。单键两端基团可绕单键旋转而不影响成键轨道重叠。 两端基团可绕单键旋转，两端基团可绕单键旋转，导致分子的不同导致分子的不同构象构象。 交叉式构象能量最低，重叠式构象能量最高交叉式构象能量最低，重叠式构象能量最高。 交叉式构象交叉式构象 重叠式构象重叠式构象CCHHHHHHHCHHCHHH6.3 有机分子结构规律有机分子结构规律 1. 共价键的类型与物质性质的关系共价键的类型与物质性质的关

8、系2 2）双键）双键 由一个由一个 键和一个键和一个 键组成。键组成。 双键两端基团不能绕双键自由旋转；双键两端基团不能绕双键自由旋转； 含双键的分子可能存在顺式、反式异构体。含双键的分子可能存在顺式、反式异构体。 CCCCHCH3H3CHHCH3H3CH 顺-2-丁烯 反-2-丁烯3 3）叁键）叁键（略）（略）丁烯中2、3位C原子采取spsp2 2杂化方式：1个s轨道与2个p轨道组合，得到3 3个spsp2 2杂化轨道，电子云概率最大值方向的夹角为120120o o。杂化轨道理论要点杂化轨道理论要点1)同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道，可以相互叠加组成杂化的原子轨道，简称杂化轨道；2)

9、杂化过程轨道总数不变，即新组成的杂化轨道数目等于原先原子轨道的总数；3)同一类型杂杂化轨道能级相同；杂化前后轨道总能量不变；4)未参与杂化的原子轨道仍保持原有形状。C原子sp2杂化轨道形成过程示意三个三个sp2杂化轨道杂化轨道4) 4) 离域键离域键 X X射线晶体衍射实验证实：射线晶体衍射实验证实： 酸酸中酸酸中CO与与CO键长不同，键长不同， 事实上在羧酸根（阴离子）中事实上在羧酸根（阴离子）中 两个两个C- -O键长键长基本相等（键长基本相等（键长 介于双键与单键之间）。介于双键与单键之间）。 这样的键称为这样的键称为离域键离域键。 羧酸根的离域键羧酸根的离域键 用杂化轨道解释离域键：用

10、杂化轨道解释离域键： C原子的原子的2p轨道有轨道有1电子，电子， O原子的原子的2p轨道有轨道有1电子，电子， O原子的原子的2p轨道有轨道有2电子；电子； 3个个2p轨道重叠，共用轨道重叠，共用4个电子，形成离域键。个电子，形成离域键。 5）苯的离域大）苯的离域大 键键 X射线晶体衍射证实，射线晶体衍射证实， 苯分子中苯分子中C- -C键长都约为键长都约为0.14 nm， 介于单链与双键键长之间。介于单链与双键键长之间。 用杂化轨道解释：用杂化轨道解释： 苯分子中的离域大苯分子中的离域大 键键 苯分子中苯分子中6个个C原子以原子以sp2杂化轨道杂化轨道 两两重叠形成两两重叠形成6个个 键，

11、组成键，组成6元环；元环； 6个个C原子的垂直于环平面的原子的垂直于环平面的6个个p 轨道互相平行重叠，共用轨道互相平行重叠，共用6个个p电子，电子， 形成一个离域大形成一个离域大 键。键。 苯环的范德华半厚苯环的范德华半厚 0.18nm“芳香化合物芳香化合物” 苯具有特殊的芳香。苯具有特殊的芳香。 苯分子中没有典型双键，不易发生加成反应，却易发生取代反应。苯分子中没有典型双键，不易发生加成反应，却易发生取代反应。 苯这样的化学性质称为芳香性。苯这样的化学性质称为芳香性。 具有芳香性的环状化合物称为芳香性化合物（或称具有芳香性的环状化合物称为芳香性化合物（或称“芳环化合物芳环化合物”）。）。

12、单环芳香化合物的分子结构特征：单环芳香化合物的分子结构特征： 具有具有4n+2个个p电子，可以形成离域大电子，可以形成离域大 键。键。 环上所有原子共平面。环上所有原子共平面。 例如，例如， 苯苯 吡啶吡啶 嘧啶嘧啶 benzene pyridine pyrimidineHHHHHHNHHHHHNNHHHH苯苯CCCCC-H+sp3sp2HH 环戊二烯与强碱作用，亚甲基上失去一个质子，成为环戊二烯阴离子，环戊二烯与强碱作用，亚甲基上失去一个质子，成为环戊二烯阴离子，p电子数为电子数为6，符合，符合4n+2，所以环戊二烯阴离子具有芳香性。，所以环戊二烯阴离子具有芳香性。人们已合成了许多含环戊二烯

13、人们已合成了许多含环戊二烯阴离子的化合物，用做催化剂阴离子的化合物，用做催化剂。环戊二烯（略）环戊二烯（略） 环状化合物的环上有非碳原子的，称为杂环化合物，其中的非碳原环状化合物的环上有非碳原子的，称为杂环化合物，其中的非碳原子叫杂原子，常见杂原子有氧、氮、硫等。子叫杂原子，常见杂原子有氧、氮、硫等。 生物体中含有很多种类的杂环化合物，他们对于生命过程起着重要生物体中含有很多种类的杂环化合物，他们对于生命过程起着重要的作用。的作用。 1. 杂环化合物的分类杂环化合物的分类 可以可以按杂原子的种类分类，或按杂原子的数目分类，也按杂原子的种类分类，或按杂原子的数目分类，也可按环的大小分类。可按环的

14、大小分类。 五元杂环化合物和六元杂环化合物，是最常见的两类五元杂环化合物和六元杂环化合物，是最常见的两类杂环化合物。杂环化合物。6.4 6.4 杂环化合物杂环化合物 1)1) 呋喃呋喃 呋喃是五元杂环化合物，呋喃是五元杂环化合物，环上有一个氧原子。环上有一个氧原子。 呋喃呋喃具有芳香性。具有芳香性。 5 5个成环原子都采取个成环原子都采取spsp2 2方式进行方式进行杂化，彼此以杂化，彼此以键连接，形成键连接，形成平面结构的分子。平面结构的分子。 4 4个个C原子各有一个电子在原子各有一个电子在p pz z轨道上，轨道上，O O原子则有两对电子分别原子则有两对电子分别在在p pz z轨道和轨道

15、和spsp2 2杂化轨道上。杂化轨道上。 5 5个个p pz z轨道平行重叠，轨道平行重叠，O O原子一对电子参与原子一对电子参与大大 键键的形成。的形成。呋喃呋喃 (Furan)2.2.典型杂环化合物举例典型杂环化合物举例OHHHHCHCHCCOO2NCHNNCOCH2H2CO合成药物中有不少呋喃类化合物，合成药物中有不少呋喃类化合物，如抗菌药物呋喃唑酮如抗菌药物呋喃唑酮(痢特灵痢特灵)。2）吡咯）吡咯 吡咯是五元杂环化合物，环上有一个吡咯是五元杂环化合物，环上有一个氮杂原子（其氮杂原子（其pz轨道上有一对电子）。轨道上有一对电子）。 吡咯是芳香性化合物。吡咯是芳香性化合物。 叶绿素和血红素

16、都是吡咯的衍生物。叶绿素和血红素都是吡咯的衍生物。胆红素，维生素胆红素，维生素B12分子中都含有吡咯分子中都含有吡咯或四氢吡咯环。或四氢吡咯环。NHHHHHNNHNHN 四个吡咯环通过四个次甲基四个吡咯环通过四个次甲基(一一CH)连接而成的平面共轭体系，称为卟吩。连接而成的平面共轭体系，称为卟吩。 卟吩的取代物称为卟吩的取代物称为卟啉卟啉。吡咯吡咯(Pyrrole)卟吩卟吩卟啉易与金属原子形成卟啉易与金属原子形成配合物配合物（吡咯吡咯N原子与金属离子形成配位键）原子与金属离子形成配位键）。 血红素：血红素： 卟啉卟啉和铁的配合物，和铁的配合物， 叶绿素：叶绿素： 卟啉和镁的配合物，卟啉和镁的配

17、合物， 维生素维生素B B1212：卟啉和钴的配合物。：卟啉和钴的配合物。 氯化血红素氯化血红素 叶绿素叶绿素 a a3) 咪唑咪唑 咪唑是咪唑是5元杂环化合物，环上有元杂环化合物，环上有2个氮杂原子。个氮杂原子。 咪唑是芳香化合物。咪唑是芳香化合物。 环上的环上的5个原子以个原子以sp2杂化轨道形成杂化轨道形成5个个 键。键。 5个个pz轨道相互重叠形成离域大轨道相互重叠形成离域大 键。键。 一个一个氮原子氮原子提供提供一对一对p电子，电子， 另一氮原子另一氮原子提供提供一个一个p电子。电子。 咪唑咪唑是组氨酸的侧链，蛋白质中大量存在。是组氨酸的侧链，蛋白质中大量存在。超氧化物歧化酶的活性中

18、心就含有咪唑超氧化物歧化酶的活性中心就含有咪唑。NNHHHH咪唑咪唑 (Imidazole)组氨酸组氨酸NH2CCCH2HOONHNH4）吡啶）吡啶 (Pyridine) 六元杂环化合物，环上有一个氮原子。六元杂环化合物，环上有一个氮原子。 吡啶是芳香性化合物。吡啶是芳香性化合物。 氮原子的氮原子的sp2杂化轨道上有一对孤对电子，杂化轨道上有一对孤对电子，能与质子结合，具有弱碱性和较强的配位能力。能与质子结合，具有弱碱性和较强的配位能力。 3-吡啶甲酸吡啶甲酸(烟酸烟酸)，是，是B族维生素之一族维生素之一,其衍生物是很好的药物。其衍生物是很好的药物。NHHHHH5）嘧啶）嘧啶 （Pyrimid

19、ine) 六元杂环化合物，环上有六元杂环化合物，环上有2 2个氮原子。个氮原子。嘧啶的衍生物广泛分布于生物体内。嘧啶的衍生物广泛分布于生物体内。嘧啶衍生物可以与核糖组成核苷酸，嘧啶衍生物可以与核糖组成核苷酸，核苷酸是核酸的重要成份。核苷酸是核酸的重要成份。嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶 胞嘧啶OPOHOONHNNH2OCH2HOO嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸NNNNHNNNNHNNNNHNH2OHH2N 嘌呤 腺嘌呤 鸟嘌呤6）嘌呤）嘌呤 (Purine) 嘌呤由一个嘧啶环和一个咪唑环稠合而成嘌呤由一个嘧啶环和一个咪唑环稠合而成。 嘌呤衍生物与核糖组成核苷酸。嘌呤衍生物与核糖组成核苷酸。CH2OHOHOPOO

20、ONNNNNH2嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸核苷酸组成核酸核苷酸组成核酸1.1.手性化合物手性化合物 1) 对映异构体对映异构体 若四面体碳原子上连接的若四面体碳原子上连接的4 4个基团全不相同，这个基团全不相同，这4 4个基团在四面体顶个基团在四面体顶点上可以有两种不同的排列方式，构成物体与镜像的关系，这两种分点上可以有两种不同的排列方式，构成物体与镜像的关系，这两种分子构成一对子构成一对对映异构体对映异构体。 对映异构体性质相近。对映异构体性质相近。 对映异构体的分子结构相似但不能重叠，类似于左右手的关系，对映异构体的分子结构相似但不能重叠，类似于左右手的关系，所以，对映异构体的分子称为所以，对映

21、异构体的分子称为手性分子手性分子。*6.5 有机化合物的手性有机化合物的手性连接着连接着4 4个不同基团的碳原子，称为个不同基团的碳原子，称为不对称碳原子不对称碳原子，也称为，也称为手性碳原子手性碳原子。结构式中用。结构式中用* *表示手性碳原子。表示手性碳原子。含有手性碳原子的化合物，称为含有手性碳原子的化合物，称为手性化合物手性化合物。氨基酸是手性化合物，由氨基酸构成的多肽和蛋白质也是手氨基酸是手性化合物，由氨基酸构成的多肽和蛋白质也是手性化合物。性化合物。 （R-丙氨酸丙氨酸） （S丙氨酸丙氨酸） COOHHOOCHHNH2H2NCH3H3CCC*2) 手性化合物手性化合物氯霉素分子中含

22、有两个手性碳原子氯霉素分子中含有两个手性碳原子 R-S标记法标记法, , 根据手性碳原子上连接的根据手性碳原子上连接的4 4个不同基团的空个不同基团的空间位置关系来确定手性异构体的构型间位置关系来确定手性异构体的构型。 1 1）手性碳上相连接基团的）手性碳上相连接基团的“大小大小”。 按与手性碳相连的原子的原子序数规定基团的大小。按与手性碳相连的原子的原子序数规定基团的大小。 例如，例如，Br Cl CH3 H 基团从大到小分别用基团从大到小分别用a a、b b、c c、d d表示。表示。 如果有多个与手性碳相连的原子的原子序数相同，则根据该原如果有多个与手性碳相连的原子的原子序数相同，则根据

23、该原子相邻原子确定基团的大小。子相邻原子确定基团的大小。 例如，丙氨酸中手性碳上例如，丙氨酸中手性碳上4 4个基团个基团 的大小顺序为的大小顺序为 NH2 COOH CH3 H a b c d 2.2.手性化合物的手性化合物的构型构型2 2）根据）根据4 4个基团的空间排列情况确定手性分子的构型。个基团的空间排列情况确定手性分子的构型。 把手性碳原子置于纸面上，让最小的基团把手性碳原子置于纸面上，让最小的基团d d处于纸面后方（图中处于纸面后方（图中用虚楔形线表示），其余用虚楔形线表示），其余3 3个基团个基团a a、b b、c c处于纸面前方（图中用实处于纸面前方（图中用实楔形线表示）。楔形

24、线表示）。 如果观测者看到如果观测者看到a a、b b、c c基团按顺时针方向轮转，则该化合物基团按顺时针方向轮转，则该化合物构型为构型为R R； 如果如果a a、b b、c c基团按逆时针方向轮转，则该化合物构型为基团按逆时针方向轮转，则该化合物构型为S S。abcdacbdRS 对映体对偏振光作用显著不同，可对映体对偏振光作用显著不同，可利用偏振光来区分对映异构体。利用偏振光来区分对映异构体。 如果一束光的电场强度矢量的方向是单一的，则称为如果一束光的电场强度矢量的方向是单一的，则称为偏振光偏振光。偏振光。偏振光的电场强度矢量与光波行进方向构成的平面，称为偏振光的的电场强度矢量与光波行进方

25、向构成的平面，称为偏振光的偏振面偏振面。 3. 3. 手性化合物的旋光性手性化合物的旋光性 偏振光经过手性化合物或它的溶液时，偏振光经过手性化合物或它的溶液时，偏振面会发生旋转；偏振面改变的角度偏振面会发生旋转；偏振面改变的角度 ，称为溶液的，称为溶液的旋光度旋光度。溶液的旋光度。溶液的旋光度的正负及大小，与溶质的种类、浓度以的正负及大小，与溶质的种类、浓度以及溶液厚度等因素有关。及溶液厚度等因素有关。 对映的对映的R R异构体和异构体和S S异构体都能使偏振光的偏振面偏转，但是偏异构体都能使偏振光的偏振面偏转，但是偏转的方向相反。转的方向相反。 由等量的由等量的R R和和S S对映异构体组成

26、的混合物，被称为对映异构体组成的混合物，被称为外消旋混合物外消旋混合物，他，他们使偏振面不发生旋转。们使偏振面不发生旋转。4.4.手性拆分（外消旋体的拆分）手性拆分（外消旋体的拆分） 许多药物是手性的有机化合物。药物分子在人体中常与蛋白许多药物是手性的有机化合物。药物分子在人体中常与蛋白质发生作用。构成人体蛋白质的氨基酸，除了甘氨酸无手性、半质发生作用。构成人体蛋白质的氨基酸，除了甘氨酸无手性、半胱氨酸是胱氨酸是R R构型以外、其余氨基酸都是构型以外、其余氨基酸都是S S构型。构型。 不同构型药物的药效很不同。不同构型药物的药效很不同。 合成的手性化合物，往往是等量的对映异构体的混合物合成的手

27、性化合物，往往是等量的对映异构体的混合物（外消旋混合物），把它们拆分成两种对映异构体，是十（外消旋混合物），把它们拆分成两种对映异构体，是十分有意义的。分有意义的。1 1）手性拆分的意义）手性拆分的意义COOCCCHCOHOHHOHCOHHH*维生素维生素C C的分子结构的分子结构 为了拆分手性化合物为了拆分手性化合物R-(A)和和S-(A)，需要选择合适的手性，需要选择合适的手性拆分剂拆分剂S-(B)。 在合适的条件下使两种在合适的条件下使两种A分子与拆分剂分子与拆分剂B的分子的分子“结合结合”成新的物质成新的物质AB, , 得到两种新物质得到两种新物质 R-(A)S-(B) 和和 S-(A

28、)S-(B) 这两种新物质不构成对映异构体，它们的某些性质（例这两种新物质不构成对映异构体，它们的某些性质（例如溶解度）可能差别较大。如溶解度）可能差别较大。 利用这种性质的差别，可以把利用这种性质的差别，可以把R-(A)S-(B)和和S-(A)S-(B)分离开；然后再设法使分离开；然后再设法使AB间的间的“结合结合”断开，即达到手断开，即达到手性拆分目的。性拆分目的。2 2）手性拆分的基本原理）手性拆分的基本原理CCOOHHOHHOOCOHHR-Madelic AcidS-Madelic AcidH3CCCOONH3HS-Alanine例例. .用用S- -丙氨酸丙氨酸拆分拆分S- -扁桃酸

29、扁桃酸与与R- -扁桃酸扁桃酸的外消旋混合物。的外消旋混合物。R-Madelic acid / / S-Alanine扁桃酸（又名羟基苯乙酸）是一种较重要的医药中间体。扁桃酸（又名羟基苯乙酸）是一种较重要的医药中间体。5.5.对映异构体的转化对映异构体的转化ClCH3CH-Cl-H3CCHCl-Cl-ClCH3CHClCH3CH 对于某一对映异构体，如果拆开手性碳原子与某一基对于某一对映异构体，如果拆开手性碳原子与某一基团（例如团（例如Cl）间的化学键，则手性碳原子由）间的化学键，则手性碳原子由spsp3 3杂化方杂化方式转变成式转变成spsp2 2杂化方式，分子成为平面杂化方式，分子成为平面

30、Y形结构。形结构。 如果让该基团（如果让该基团（Cl）重新与重新与Y形分子中的形分子中的C原子成键，原子成键，由于基团从平面两侧接近由于基团从平面两侧接近C原子的概率相同，所以得到原子的概率相同，所以得到含等量的对映异构体的含等量的对映异构体的混合物（混合物（外消旋混合物）。外消旋混合物）。 手性碳原子手性碳原子spsp3 3杂化杂化手性碳原子手性碳原子spsp2 2杂化杂化（R构型）构型）（R构型）构型）（S构型）构型） 1) 1) 加成反应加成反应 烯烃加成反应6.6 有机化合物的反应规律有机化合物的反应规律1.官能团的转变官能团的转变CH3-CH=CH2 + HBrCH3-CH-CH3B

31、rCH3CH2NH2NH4BrCH3CH2Br+CH3CH2OCH3NH32NaOCH3CH3CH2Br+NaBrNaBr+CH3CH2OHNaOH+CH3CH2Br+CH3CH2BrNaCNCH3CH2CNNaBr2) 取代反应取代反应 卤代烃取代反应 不同取代试剂，得到不同的产物不同取代试剂，得到不同的产物 。3）氧化反应）氧化反应 有机物分子加入氧或者失去氢的反应，都称为氧化反应。有机物分子加入氧或者失去氢的反应，都称为氧化反应。 例如，醇的氧化反应 4）还原反应）还原反应 有机物分子失去氧或者加入氢的反应，都称为还原反应。有机物分子失去氧或者加入氢的反应，都称为还原反应。 例如，酮的还

32、原反应RCOHHH0RCOHRCOOH0（醇）（醇） 失去氢失去氢 （醛）（醛） 加入氧加入氧 （酸）（酸） RCCH3OZnRCCH3OHRCCH3OHClH（酮）（酮） 获取电子获取电子 （中间产物）（中间产物） 获取质子获取质子 （醇）（醇） 5）消去反应）消去反应 有机物失去小分子（水分子）的反应。有机物失去小分子（水分子）的反应。 例如，羧酸与醇的酯化反应OCROH + HORH+OCROR+H2OCHH3CCNH2OOHNHH2CCOOHCHH3CCNH2ONH2CCOOHHH- H2O例如，氨基酸“缩合”形成肽6）水解反应）水解反应 “水分子消去反应水分子消去反应”的反向反应。的

33、反向反应。【消去反应与水解反应，会引起碳链长度的改变】酰氨CON1) 链增长的反应链增长的反应 例. 乙烯聚合（催化剂）2) 链断裂的反应链断裂的反应 例. 石油裂解（加氢裂解）（加热） CCHHHHCCHHHH+CCCC2H3CCCCCCCCCCCCCCH3CCCCCCCC+.H22.2.碳链的转变碳链的转变 在合适的条件下在合适的条件下, ,链状化合物和环状化合物可以发生链状化合物和环状化合物可以发生互变反应。互变反应。 可以是消去反应，取代反应或加成反应。可以是消去反应，取代反应或加成反应。 例如，葡萄糖的成环反应。CHCHOHCHOHCCHOHOHHH2CCOHOHHOHHOHCH2O

34、HHCH2OHOHOOHOHOHHOHOHOOHOHHHHCH2OHOHOOHH3) 成环反应与开环反应成环反应与开环反应 综合应用例综合应用例 药物普鲁本辛的人工合成药物普鲁本辛的人工合成（用于治疗胃溃疡）用于治疗胃溃疡） ClCOOHOH2SO4OOZn,NaOHOOHNaCNAcOHOCN1.NaOH2.HClOCOOHCH(CH3)2CH(CH3)2HOCH2CH2N2.CH3BrOCOOCH2CH2NCH(CH3)2CH(CH3)2CH3Br1.OH 吨酮 吨醇 吨-9-羧酸普鲁本辛HONaOHOHH2O（消去）（消去）3. 反应中反应中官能团的保护官能团的保护 反应过程中采取措施，

35、保护不希望发生转变的官能团。反应过程中采取措施，保护不希望发生转变的官能团。例如，用苯胺和硝酸合成例如，用苯胺和硝酸合成对硝基苯胺对硝基苯胺，硝酸会氧化氨基。，硝酸会氧化氨基。为保护氨基不被硝酸氧化，用醋酸与苯胺反应生成酰胺（酰胺基不会为保护氨基不被硝酸氧化，用醋酸与苯胺反应生成酰胺（酰胺基不会被硝酸氧化）。被硝酸氧化）。取代得到对硝基产物以后，水解除去酰基，得到对硝基苯胺取代得到对硝基产物以后，水解除去酰基，得到对硝基苯胺。NH2CH3COOHNHCOCH3HNO3H2SO4NHCOCH3NO2H2OH+ or OH-NH2NO2对硝基苯胺苯胺肽合成过程中的基团保护肽合成过程中的基团保护氨基

36、的保护氨基的保护：羧基的保护羧基的保护：NCHCOHR1OCH3COCH3CCH3ClOCH3COCH3CH3NCHCOHR1OCO+HHH+H2NCHCOHR2OH2CH2NCHCOR2OCH2OH目标产物目标产物（二肽二肽）H2NCHCR1ONHCHCOHR2OCHH2NR1COHOCHNR2COHO+HH缩合生成肽缩合生成肽水解去酯基水解去酯基CH3COCH3CH3NCHCOHR1OCOHHNCHCOR2OH2CH+CH3COCH3CH3HNCHCR1OCONHCHCOR2OCH2OH-CH3COCH3CH3HNCHCR1OCONHCHCOR2OH2/catH2NCHCR1ONHCHCO

37、HR2OH催化氢化去羰基催化氢化去羰基二肽（目标产物）二肽（目标产物）6.7 6.7 关于牛胰岛素（蛋白质）关于牛胰岛素（蛋白质）Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-AsnSSSSPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-GluSSAla-Lys-Pro-Thr-Tyr-Phe-Phe-Gly-Arg5101520253035404550N-端C-端N-端

38、C-端A链B链H2NCHCCH2OHONNH1.1. 牛胰岛素是一种牛胰岛素是一种5151肽，含两条肽链：肽，含两条肽链：A A链链2121肽，肽，B B链链3030肽。肽。 两条肽链通过两个二硫键两条肽链通过两个二硫键“桥桥”连接。连接。H2NCHCCH2OHOSH组氨酸组氨酸（Histidine）（咪唑基丙氨酸）（咪唑基丙氨酸）半胱氨酸半胱氨酸（Cysteine）（巯基丙氨酸）（巯基丙氨酸）胰岛素分子结构（胰岛素分子结构（A、B两条肽链，两条肽链，51肽，肽，451原子）原子）2. 牛胰岛素在中国牛胰岛素在中国的合成的合成19551955年，桑格测定年，桑格测定 胰岛素化学结构（氨基酸序列

39、）。胰岛素化学结构（氨基酸序列）。19561956年，年，NatureNature评论文章预言：评论文章预言：“人工合成胰岛素还有待于遥远的将来人工合成胰岛素还有待于遥远的将来”。19581958年，中科院上海生化所提出年，中科院上海生化所提出“人工合成胰岛素人工合成胰岛素”项目。项目。19591959年年3月，生化所和北大化学系签定了合作协议。月，生化所和北大化学系签定了合作协议。19591959年底，未能按计划完成胰岛素工作，但获得拆合天然胰岛素的成果。年底，未能按计划完成胰岛素工作，但获得拆合天然胰岛素的成果。19601960年初，胰岛素合成工作的领导班子被彻底改组，年初，胰岛素合成工作

40、的领导班子被彻底改组，“革命师革命师 生生”共约共约 人人开始开始“科研大会战科研大会战” 。19601960年年4 4月月2222日，北京大学日，北京大学“合成了链合成了链” 。19601960年月，年月，“在整风反右倾的基础上在整风反右倾的基础上”，上海生化所也开始大量抽调工作人，上海生化所也开始大量抽调工作人 员，经过几次员，经过几次“苦战十昼夜苦战十昼夜”，他们也在月，他们也在月2020日日“合成了链肽合成了链肽”。19601960年年1 1月，复旦生物系有人组织了名师生月，复旦生物系有人组织了名师生“边干边学边干边学”，热火朝天、，热火朝天、不不 分昼夜地进行胰岛素合成，分昼夜地进行

41、胰岛素合成，4 4月月2222日日“完成了链肽合成完成了链肽合成”。 19601960年年4 4月下旬，三单位向中科院学部大会月下旬，三单位向中科院学部大会“献礼献礼”。聂荣臻、郭沫若举行盛聂荣臻、郭沫若举行盛大大 庆功宴，庆功宴，等着等着A A、B B链的结合成功。链的结合成功。新华社也写好了报道稿新华社也写好了报道稿 。19601960年年4 4月底，复旦大学爆出喜讯：得到了具有生物活性的人工胰岛素！月底，复旦大学爆出喜讯：得到了具有生物活性的人工胰岛素！ 上海市长随即在人民广场宣布了这件大喜事。北京市委给北大发指示：上海市长随即在人民广场宣布了这件大喜事。北京市委给北大发指示： 咱们搞北

42、京牌的胰岛素，中国那么大，搞两个胰岛素也不算多。咱们搞北京牌的胰岛素，中国那么大，搞两个胰岛素也不算多。19601960年年5 5月月1 1日，北京大学日，北京大学 “ “又开辟了第二个战场又开辟了第二个战场”，开始合成，开始合成B B链。链。19601960年年5 5月月5 5日，上海分院各研究所共派出人参加日，上海分院各研究所共派出人参加“特大兵团作战特大兵团作战”。19601960年年7 7月，科学院的大兵团作战偃旗息鼓。月，科学院的大兵团作战偃旗息鼓。19601960年年1010月，北京大学化学系的大兵团作战鸣金收兵。月，北京大学化学系的大兵团作战鸣金收兵。19601960年下半年，复

43、旦大学生物系停止研究。年下半年，复旦大学生物系停止研究。19611961年，队伍精干到多人，工作方式恢复冷清而脚踏实地的状态。年，队伍精干到多人，工作方式恢复冷清而脚踏实地的状态。19631963年底，北大化学系和中科院有机所、生化所又开始重新合作。北大年底，北大化学系和中科院有机所、生化所又开始重新合作。北大 化学系主要负责合成链前肽。化学系主要负责合成链前肽。19651965年月年月1717日，成功完成牛胰岛素的人工合成。日，成功完成牛胰岛素的人工合成。 以上内容以上内容引自南方周末（引自南方周末（.） 1 1）血红蛋白分子含）血红蛋白分子含578578个肽及个肽及4 4个血红素辅基（个血红素辅基（44144414原子）原子）6.8 6.8 生命体系中的有机合成生命体系中的有机合成几乎所有其他蛋白质都比胰岛素更复杂。几乎所有其他蛋白质都比胰岛素