医用化学醛和酮基本知识

医用化学醛和酮基本知识第六章有机化合物概述张悦张掖医学高等专科学校医用化学2020/12/192第六章有机化合物概述第六章有机化合物概述1.掌握：有机物和有机化学概念；碳原子结构特征；共价键类型。2.熟悉：有机物的特征、分类；共价键断裂方式及反应类型；系统命名原则；核外电子的运动状态。3.了解：次序规则；核外电子的排布规律；有机分子中的电子效应；杂化轨道理论。4.能力要求：理解单键、双键成键特征；从电子效应解释有机物性质。5.素质要求：对有机化学基础知识的理解能力迁移至各类有机物中。【学习目标】2020/12/193第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识1第二节有机化合物的结构理论2基础与临床3学习要点42020/12/194张悦张掖医学高等专科学校第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述一、有机化合物和有机化学二、有机化合物的特征四、有机化学反应类型三、有机化合物的分类五、有机化合物的命名2020/12/195一、有机化合物和有机化学有机化合物：含碳的化合物。有机化学：研究有机物的组成、结构、性质及其变化规律、合成方法和应用的一门科学。二、有机物的特征有机物的成键方式，以形成共价键为主。有机物的特点：可燃性（CCl4等除外），熔点较低（一般在400℃以下），难溶于水而易溶于有机溶剂，一般不导电，分子结构复杂，反应速率小且常伴有副反应发生，存在多种异构现象等。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/196三、有机物的分类（一）按碳架分类1.链状化合物（开链化合物）这类有机物分子中的碳原子相互连接形成链状结构，碳链可以是直链，也可带有支链，它们最早是从动物脂肪中发现的，所以又称为脂肪族化合物。2.环状化合物这类化合物分子中的原子相互连接形成环状结构，根据成环原子的不同，又可分为碳环化合物和杂环化合物两类。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/197（1）碳环化合物这类化合物分子中的碳原子相互连接形成环状结构，根据环中碳原子间的成键方式不同，又可分为脂环族化合物和芳香族化合物两类。1）脂环族化合物：从结构上可以看做是链状化合物首尾相连形成闭合环状结构，由于它们的性质类似于脂肪族化合物，所以称为脂环族化合物。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/1982）芳香族化合物：分子中含有苯环或稠苯体系的碳环化合物。最初，它们是从植物中最早得到的具有芳香气味的物质，所以称为芳香族化合物。后来发现，含有苯环结构的化合物并不一定有香味，甚至有难闻的气味，因而“芳香”二字已失去其原有的意义，并赋予了新的含义。（2）杂环化合物：在具有环状结构的化合物中，组成环的原子除碳原子以外，还有其他元素的原子，常见的有O、S和N等原子。

吡啶吡咯呋喃噻吩第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/199（二）按官能团分类官能团：有机物分子中能决定某一类化合物主要化学性质的原子或基团。常见官能团及其对应的有机物类别第一节有机物的基本知识有机物类别

官能团实例结构名称结构简式名称烯烃双键乙烯炔烃三键乙炔卤代烃―X(Cl,Br,I)卤素CH3CH2Br溴乙烷醇、酚―OH羟基CH3CH2OHC6H5OH乙醇苯酚醛―CHO醛基CH3CHO乙醛酮酮基CH3COCH3丙酮羧酸―COOH羧基CH3COOH乙酸胺―NH2氨基CH3CH2NH2乙胺第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/1910四、有机化学反应类型均裂：当有机分子的共价键断裂后，形成共价键的2个电子平均分给2个原子或基团，各带有1个未配对电子，这种键的断裂方式。异裂：当有机分子的共价键断裂后，共用电子对由原来形成共价键的两个原子中的某一方获得，产生正、负离子，这种键的断裂方式。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/1911（一）自由基反应自由基：由均裂产生的带有单电子的原子或基团。自由基反应：经过均裂生成自由基，自由基之间再碰撞结合所进行的反应。其反应机制分为链引发、链传递和链终止3个阶段。（二）离子型反应离子型反应：经过异裂生成正碳离子或负碳离子中间体，再进一步与进攻试剂之间所进行的反应。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/1912五、有机化合物的命名（一）次序规则次序规则：确定某个原子或基团大小排列次序的方法。（二）有机物的系统命名原则有机物系统命名法的基本原则为：选母体—标位次（编号）—定名称。首先选定有机物的母体——链状或环状化合物，并以此母体名称为主体名；其次对母体进行编号，以便确定官能团和取代基的位次；最后按规定的顺序将取代基和官能团的位次、数目和名称写到母体名称的前面，得到有机物的名称。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/19131.选母体（1）烃类化合物：以烃为母体，确定其为链烃或环烃。（2）对于单官能团的化合物：以官能团对应的化合物为母体，称为某类化合物。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/1914（3）对于复合官能团化合物：以主体官能团对应的化合物为母体，另外的官能团作为取代基，称为某类化合物。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/19152.标位次对选定的母体用1、2、3……（或α、β、γ…）进行编号，标出母体上官能团和取代基的位次，首先使主体官能团的编号尽可能小，其次再考虑取代基的位次之和最小。3.定名称写出有机物的名称时，其顺序为：取代基（次序规则定大小）的位次—数目—名称—主体官能团的位次—母体名称。第一节有机物的基本知识第六章有机化合物概述第一节有机物的基本知识2020/12/1916张悦张掖医学高等专科学校第二节有机化合物的结构理论第六章有机化合物概述一、原子核外电子的运动状态和排布规律二、碳原子的结构四、共价键的类型三、杂化轨道理论五、有机分子中的的电子效应2020/12/1917第二节有机化合物的结构理论一、原子核外电子的运动状态和排布规律（一）原子核外电子的运动状态电子在原子核外运动的不同区域可以看成不同的电子层，习惯上常用K、L、M、N、O、P、Q等字母来表示。电子离核的平均距离越近，受核的引力大，电子能量小，反之越大。同一电子层又可分为不同状态的电子亚层。s亚层（也称s轨道）的电子云形状为球形对称，p亚层（也称p轨道）的电子云形状为哑铃形，分为px、py、pz3种。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论

球形S轨道哑铃型P轨道

2020/12/1918第二节有机化合物的结构理论（二）原子核外电子的排布电子总是尽先占据能量最低的原子轨道，只有当能量较低的原子轨道排满后，电子才能依次进入能量较高的轨道；并且在每一个原子轨道中，最多只能容纳自旋方向相反的2个电子；如果是能量相同的轨道，电子总是尽可能以自旋相同的方向，分占不同的轨道，因为这样的排布方式总是能量最低。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论原子电子构型轨道排布式2020/12/1919第二节有机化合物的结构理论二、碳原子的结构在元素周期表中，碳原子的原子序数是6，位于第2周期第Ⅳ主族，其基态电子层结构为1s22s22p2。碳原子核外的6个电子是分层排布的，2个电子能量较低，在离核较近的区域运动，分布在1s轨道上；另外4个电子能量较高，在离核较远的区域运动，其中2个电子分布在2s轨道上，剩余的2个电子自旋方向相同，分占能量相同而伸展方向不同的2个2p轨道。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1920第二节有机化合物的结构理论三、杂化轨道理论（一）杂化轨道理论的要点1.在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中类型不同（如s和p）、能量相近（如2s、2p）的原子轨道“混杂”起来，重新组成数目相等的新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程称为轨道杂化，简称杂化，所形成的新原子轨道称为杂化轨道。

2.杂化前后轨道数目不变。杂化轨道和原子轨道相比，能量平均化，形态和方向都发生了变化。3.杂化轨道的成键能力增强。杂化后的轨道形状变得一头大一头小，类似宝葫芦形。成键时在较大一头重叠，有利于最大程度的重叠。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1921第二节有机化合物的结构理论（二）杂化轨道类型1.sp3杂化轨道碳原子的sp3杂化轨道甲烷的结构第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1922第二节有机化合物的结构理论2.sp2杂化轨道碳原子的sp２杂化轨道第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1923第二节有机化合物的结构理论3.sp杂化轨道碳原子的sp杂化轨道第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1924第二节有机化合物的结构理论碳原子杂化轨道特点杂化类型参与杂化的原子轨道未参与杂化的p轨道数杂化轨道成分杂化轨道数目空间构型轨道间夹角sp31个s+3个p01/4s+3/4p4个sp3正四面体109°28′sp21个s+2个p11/3s+2/3p3个sp2平面三角形120°sp1个s+1个p21/2s+1/2p2个sp直线形180°第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1925第二节有机化合物的结构理论四、共价键的类型1.σ键成键轨道沿着键轴（成键原子核间连线）方向以“头碰头”的方式相互重叠所形成的共价键称为σ键。σ键的特征：原子轨道重叠部分沿键轴呈圆柱状对称分布，两原子核间的电子云密度最大，能沿键轴自由旋转，这也是有机分子产生构象异构的主要原因。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1926第二节有机化合物的结构理论烷烃分子中的各原子之间均以σ键相连。C―Cσ键是由成键碳原子的1个sp3杂化轨道和另1个碳原子的1个sp3杂化轨道重叠而成的；C―Hσ键是由碳原子的1个sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠而成的。乙烷分子的形成第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1927第二节有机化合物的结构理论2.π键若由2个相互平行的p轨道以“肩并肩”的方式发生重叠所形成的共价键称为π键。π键的特征：原子轨道重叠部分不呈圆柱状对称分布，而是具有1个对称面，由C―Cσ键所在平面的上下两部分组成，既不能单独存在，也不能自由旋转。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1928第二节有机化合物的结构理论乙烯分子中的2个碳原子，各形成3个sp2杂化轨道，其中1个碳原子的1个sp2杂化轨道和另1个碳原子的1个sp2杂化轨道重叠形成1个C―Cσ键，每个碳原子剩余的2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个C―Hσ键，而未参与杂化的2个2p轨道对称轴彼此平行，从侧面以“肩并肩”的方式互相重叠形成1个π键，这样就形成了碳碳双键。乙烯分子的结构示意图第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1929第二节有机化合物的结构理论乙炔分子中的2个碳原子，各形成2个sp杂化轨道，其中1个碳原子的1个sp杂化轨道和另1个碳原子的1个sp杂化轨道重叠形成1个C―Cσ键，每个碳原子剩余的1个sp杂化轨道与1个氢原子的1s轨道重叠形成1个C―Hσ键，而每个sp杂化的碳原子还各有2个未参与杂化的相互垂直的2p轨道，分别从侧面以“肩并肩”的方式互相重叠形成2个π键，相互垂直地分布在σ键周围，这样就形成了碳碳三键。乙炔分子的结构示意图第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1930第二节有机化合物的结构理论σ键的电子云重叠程度较大，键结合得比较牢靠，不易断裂，性质较稳定，是构成有机分子的骨架；而π键的电子云重叠程度较小，在2个原子核之间的电子云密度为零，在外电场的影响下容易发生共价键的断裂，从而发生化学反应。σ键π键存在形式性质可以独立存在轨道沿键轴以“头碰头”方式较大程度重叠1.电子云沿键轴呈圆柱形对称分布2.成键的2个原子可沿键轴自由旋转3.键能较大，较稳定4.不易断裂不能独立存在，只能与σ键同时存在p轨道以“肩并肩”方式较小程度重叠1.电子云沿键轴上下分布2.成键的2个原子不可沿键轴自由旋转3.键能较小，不稳定4.容易断裂σ键和π键的的主要特点第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1931第二节有机化合物的结构理论五、有机化合物分子中的电子效应电子效应：分子中电子云密度分布的改变对物质性质所产生的影响。立体效应：分子中的空间结构对物质性质所产生的影响。电子效应可分为诱导效应和共轭效应。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论原子间的相互作用电子效应诱导效应共轭效应立体效应有机分子中原子间的相互影响是有机化学中极为重要并普遍存在的现象2020/12/1932第二节有机化合物的结构理论（一）诱导效应1.诱导效应（I效应）由于某成键原子或基团的电负性不同，引起分子中的电子云沿着分子链向某一方向传递而导致分子中的电子云密度分布发生改变的现象称为诱导效应。1-氯丁烷分子中电子云密度分布第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1933第二节有机化合物的结构理论诱导效应分为吸电子诱导效应和斥电子诱导效应。以C―H键中的H为比较标准，当电负性不同的原子或基团（X或Y）取代C―H键的H后，其电子云密度分布不同于C―H键，X的电负性大于H，C―X键的电子云偏向X，X称为吸电子基，由它引起的诱导效应称为吸电子诱导效应，也称-I效应；Y的电负性小于H，C―Y键的电子云偏离Y，Y称为斥电子基，由它引起的诱导效应称为斥电子诱导效应，也称+I效应。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1934第二节有机化合物的结构理论2.诱导效应的应用——马氏规则不对称烯烃与不对称试剂发生加成反应时，不对称试剂中带正电的部分总是加到不对称烯烃碳碳双键含氢较多的碳原子上，而带负电的部分则加到碳碳双键含氢较少的碳原子上，这一规律称为马尔柯夫尼柯夫规则，简称马氏规则。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1935第二节有机化合物的结构理论（二）共轭效应1.共轭π键的形成及共轭体系共轭体系：在有机分子中，3个或3个以上的p轨道相互平行重叠形成的共轭π键体系。1,3-丁二烯分子中的共轭π键示意图第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1936第二节有机化合物的结构理论2.共轭体系特点（1）形成共轭体系的原子均在同一个平面上；（2）必须有可以平行重叠的p轨道，有一定数量的供成键用的p电子；（3）键长平均化；（4）体系能量降低。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论

苯环中的大π键2020/12/1937第二节有机化合物的结构理论3.共轭效应（C效应）共轭效应：在共轭体系中，由于共轭π键的形成而使分子内的原子间相互影响，以致引起电子云密度改变，键长平均化，体系能量趋于稳定的电子效应。（1）π-π共轭：π-π共轭体系：具有单、双键交替排列的结构体系。π-π共轭效应：发生在2个π键之间的共轭效应，简称π-π共轭。（2）p-π共轭：p-π共轭体系：分子中含p轨道的原子通过单键与形成π键的原子相连时，该p轨道与π轨道相互平行重叠形成的体系。p-π共轭效应：在p-π共轭体系中，p电子产生离域，引起电子云密度平均化的现象，简称p-π共轭。第六章有机化合物概述第二节有机化合物的结构理论2020/12/1938第二节有机化合物的结构理论（3）σ-π共轭（超共轭）：σ-π共轭体系：分子中的σ轨道（通常是C―Hσ轨道）与π