1、有有 机机 化化 学学Organic Chemistry广州中医药大学中药学院广州中医药大学中药学院2023年年2月月8日星期三日星期三主讲人主讲人:何建峰何建峰Phone:020-39358075Email:hejianfeng_有机化学成绩评定（理论课）有机化学成绩评定（理论课）分分(%)1 期末考试期末考试 2 实验部分实验部分 3 作业、课堂练习作业、课堂练习 4 出勤出勤707020205 55 5项目项目参考书：参考书：1)有机化学有机化学（第三版）（第三版）上、下册上、下册 邢其毅等编邢其毅等编,高教出版社高教出版社.2)有机化学有机化学(第六版第六版)倪沛洲倪沛洲 主编主编,人
2、民卫生出版社人民卫生出版社.3)有机化学习题集有机化学习题集 洪莜坤洪莜坤 等编等编,中国中医药出版社中国中医药出版社,2005.4)有机化学学习指导有机化学学习指导王礼琛王礼琛 等编等编,人民卫生出版社人民卫生出版社 2003,12 第一章第一章 绪论绪论 19世纪前世纪前-生命力学说占统治地位生命力学说占统治地位1828年，德国化学家年，德国化学家F.Wohler合成尿素。合成尿素。AgOCNNH4ClNH4OCN +KClNH4OCNH2NCNH2=O1 有机化学的发展有机化学的发展 一一 有机化学与有机化合物有机化学与有机化合物1845年，德国人年，德国人H.Kolber合成了醋酸合成
3、了醋酸1854年，法国人年，法国人M.Berthlot 合成了油脂合成了油脂结论结论:有机物不仅可以从有生命的东西获得有机物不仅可以从有生命的东西获得,而且可以从而且可以从无机物合成无机物合成.有机合成化学天然有机化学生物有机化学金属与元素有机化学物理有机化学有机分析化学药物化学香料化学农药化学有机新材料化学 等学科生命科学材料科学环境科学化学生物学能源、工业、农业 等方面.有机化学是一门迅速发展的学科有机化学是一门迅速发展的学科 2 有机化合物与有机化学的定义有机化合物与有机化学的定义有机化合物是含碳化合物（有机化合物是含碳化合物（CO,CO2,HCN,碳酸盐除外）碳酸盐除外）;有机化学有机
4、化学是研究碳的化学。是研究碳的化学。Gmelin（1848）有机化合物就是烃及其衍生物有机化合物就是烃及其衍生物;有机化学是研究碳氢化合物及其有机化学是研究碳氢化合物及其 衍衍生物的化学。生物的化学。C.Schorlemmer（1874）19012008年，诺贝尔化学奖共年，诺贝尔化学奖共100项，其中有机化学方面的项，其中有机化学方面的 化学奖化学奖58项，占化学奖项，占化学奖61%二二.学习有机化学的意义学习有机化学的意义(1)(1)新型有机材料的合成新型有机材料的合成 举例举例:国防工业上橡胶的需求量：国防工业上橡胶的需求量：一架飞机需橡胶一架飞机需橡胶 600 Kg （上万个零件）（上
5、万个零件）一艘一艘35,000吨的轮船吨的轮船 需橡胶需橡胶 60 T天然橡胶天然橡胶 占地占地3万亩，种树万亩，种树300万株，工人万株，工人5,000 6,000人人.生产生产1,000 T年年 橡胶：橡胶：合成橡胶合成橡胶 占地占地10亩，工人几十人。亩，工人几十人。(2)新药合成新药合成OCCH3COOHO 阿斯匹林（乙酰水杨酸）20世纪七八十年代由世纪七八十年代由R.B Woodward领导的研究组合成领导的研究组合成 位次位次公示名称公示名称国别国别销售金额销售金额增幅增幅 研发费用研发费用1234567891011121314151617181920辉瑞辉瑞葛兰素史克葛兰素史克默
6、克默克阿斯利康阿斯利康安万特安万特强生强生诺华诺华百时美施贵宝百时美施贵宝法玛西亚普强法玛西亚普强惠氏惠氏礼来礼来罗氏罗氏雅培雅培先灵葆雅先灵葆雅赛诺菲赛诺菲圣德拉堡圣德拉堡勃林格殷格翰勃林格殷格翰武田武田先令先令拜耳拜耳安进安进美国美国英国英国美国美国英国英国法国法国美国美国瑞士瑞士美国美国美国美国美国美国美国美国瑞士瑞士美国美国美国美国法国法国德国德国日本日本德国德国德国德国美国美国282.8282216.3178.4172.5172153.6147120.3117110.7108.192.78780.179.271.55451.249.9128191115.54-217-4313.441
7、4.8134.310-164051.742.926.730.636.727262223.220.821.424.2151413148.4310.110.911v药用植物药用植物 11,146 11,146 种种v药用动物药用动物 1,581 1,581 种种v药用矿物药用矿物 80 80 种种 合计合计 12,807 12,807 种种v常用药材常用药材 1,200 1,200 余种余种v药典药典(2000(2000版版)收载收载 602 602 种种v高等植物种类高等植物种类 3 3 万种，居世界第三位万种，居世界第三位v现状现状中成药出口遇到日韩等国的激烈竞争中成药出口遇到日韩等国的激烈竞
8、争中国药材、粗提物出口占中药出口中国药材、粗提物出口占中药出口80%以上以上质量无严格控制指标质量无严格控制指标v对策对策药材：产地、采收季节、加工方式 制剂：小型、方便、可控机理：阐述化学物质基础及作用模式临床：规范化研究上世纪上世纪70-8070-80年代，我国科学工作者根据中医药典籍，从青年代，我国科学工作者根据中医药典籍，从青蒿中提取蒿中提取青蒿素青蒿素，经，经结构改造结构改造研制成抗疟新药蒿甲醚，被研制成抗疟新药蒿甲醚，被世界卫生组织（世界卫生组织（WHOWHO）确定为抗疟首选药。）确定为抗疟首选药。石杉碱甲是我国科学工作者根据民间用药经验，从我石杉碱甲是我国科学工作者根据民间用药经
9、验，从我国特有的草药蛇足石杉中分离到的一种有效成分，现国特有的草药蛇足石杉中分离到的一种有效成分，现已发展成抗老年性痴呆新药，其疗效和安全性均优于已发展成抗老年性痴呆新药，其疗效和安全性均优于美国的同类药物他克林，引起国际广泛关注。美国的同类药物他克林，引起国际广泛关注。中药现代化研究中心中药现代化研究中心 从事现代中药的质量控制、药效物质基础和作用机理的研究。从事现代中药的质量控制、药效物质基础和作用机理的研究。(4)与生命科学相结合与生命科学相结合 (1)有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论
10、基础。理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础。(2)在蛋白质、核酸的组成和结构研究、顺序测定方法的建立、在蛋白质、核酸的组成和结构研究、顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面，有机化学为分子生物学的建立和发展合成方法的创建等方面，有机化学为分子生物学的建立和发展开辟了道路。开辟了道路。(3)确定确定DNA为生物体遗传为生物体遗传物质物质,是由生物学家和化学家共同是由生物学家和化学家共同完成完成；人类基因组；人类基因组“工作框架图工作框架图”组装组装后基因组计划后基因组计划(序列基序列基因因Sequence Genomics结构基因结构基因Structural Genomics功能基因功能基
11、因Functional Genomics。人类基因组学人类基因组学重要疾病致病基因序列重要疾病致病基因序列由其编码的蛋白产物由其编码的蛋白产物蛋白质的结构蛋白质的结构 蛋白质的功能蛋白质的功能药物设计药物设计v药物设计中最基本的原理是药物设计中最基本的原理是“锁钥原理锁钥原理”（Emil Fischer，1894年），即药物在体内与特年），即药物在体内与特定的靶标作用，并引起靶标分定的靶标作用，并引起靶标分子的结构和功能的变化子的结构和功能的变化KEYLOCK(一)凯库勒结构理论凯库勒结构理论 (1)原子之间结合靠“原子力”；(2)有机化合物中碳原子为四价；(3)碳原子除能与它元素结合外，还可
12、以和另外碳原子以单 键、双键或三键互相结合成碳链或碳环。HHCCHHHHHHCCHHHHCCCCCCCHHHHHHHHHH三三 有机化学结构理论有机化学结构理论H+HHHH-H4 H+CH C HHHHCHHH 原子的电子配对成键，形成稳定的电子构型原子的电子配对成键，形成稳定的电子构型表示出未共用电子对的结构式表示出未共用电子对的结构式 lewis电子结构式电子结构式HHH C C C H HHOHCHHCOCHHHH N HHNHHH(2)共价键的概念共价键的概念lewis电子结构式电子结构式（3）现代价键理论现代价键理论 原子轨道原子轨道 (1s),(2s 2Px 2Py 2Pz),(3
13、s 3Px 3Py 3Pz 3dxy 3dxz 3dyz 3dz2 3dx2-y2).原子轨道的能级1s2s2p能量3s3p3d原子轨道的形状xyzxyzxyzxyzs轨道px轨道py轨道pz轨道 碳原子电子排布碳原子电子排布 a 泡利（泡利（Pauli)Pauli)不相容原理：每个轨道可容纳不相容原理：每个轨道可容纳2 2个自旋方向相反个自旋方向相反的电子。的电子。b 能量最低原理：能量最低原理：6 6个电子首先排布能量较低的原子轨道，然后个电子首先排布能量较低的原子轨道，然后再占据高一级的原子轨道。再占据高一级的原子轨道。c c 洪德（洪德（HundHund）规则：如果轨道的能级相同，电子
14、将占据尽可）规则：如果轨道的能级相同，电子将占据尽可能多的轨道。能多的轨道。SS2Px2Py2Pz2能量SS2Px2Py2Pz2能量碳原子的电子排布为1S22S22Px12Py1 共价键的形成在于自旋方向相反的成键电子所在的原子轨道共价键的形成在于自旋方向相反的成键电子所在的原子轨道 的相互交盖。的相互交盖。现代价键理论本质现代价键理论本质l共价键具有饱和性共价键具有饱和性l 共价键具有方向性共价键具有方向性 共价键特点共价键特点:xyxy最大重叠原理不能最大重叠原理v按照原子轨道成键的方向不同，分为按照原子轨道成键的方向不同，分为键键和和键键。+1 s1 s分子轨道氢 分 子键和键和键键 键
15、：键：v原子轨道原子轨道“头碰头头碰头”重叠，重叠程度好，较稳定。重叠，重叠程度好，较稳定。v键可以沿轴线自由旋转键可以沿轴线自由旋转v键可以单独存在。键可以单独存在。键键v P轨道轨道“肩并肩肩并肩”成键成键.v 电子云重叠程度不及电子云重叠程度不及键，较活泼键，较活泼.v键不能自由旋转。键不能自由旋转。v键必须与键必须与键共存键共存.碳原子基态时的电子构型：1S2 2S2 2Px1 2py1 2pz0v杂化理论杂化理论:元素的原子在成键时元素的原子在成键时,能量相近的原子轨道可能量相近的原子轨道可 以重新组合新的原子轨道以重新组合新的原子轨道,称为杂化轨道称为杂化轨道.E2P2S基态激发2
16、P2Ssp3sp2sp杂化杂化杂化sp3sp3sp3sp3sp2sp2sp2pspsppp激发态 杂化轨道理论杂化轨道理论sp3杂化轨道杂化轨道(1/4s(1/4s成分成分,3/4p,3/4p成分成分)a sp3杂化杂化 C4个个sp3杂化轨道杂化轨道正四面体正四面体杂化理论结果杂化理论结果:v有多少个原子轨道参与杂化有多少个原子轨道参与杂化,就有多少个杂化轨道生成就有多少个杂化轨道生成v杂化轨道电子云密度更集中杂化轨道电子云密度更集中,成键能力更强成键能力更强.v杂化轨道的空间构型与原来轨道相比发生很大改变杂化轨道的空间构型与原来轨道相比发生很大改变.spsp3 3杂化轨道解释甲烷、乙烷的成
17、键杂化轨道解释甲烷、乙烷的成键CC+H6sp3sp3sCCHHHHHH甲烷分子的形成甲烷分子的形成乙烷分子的形成乙烷分子的形成C+H4sp3sCHHHH109.5o平面三角型平面三角型b sp2杂化杂化 120opxzyspsp2 2CCHHHH 平面型分子平面型分子 用用sp2杂化轨道解释乙烯的成键杂化轨道解释乙烯的成键c sp杂化杂化 单个单个sp杂化轨道杂化轨道直线直线spsp杂化轨道解释乙炔的成键杂化轨道解释乙炔的成键 CCHHCCHH乙炔的 键乙炔呈直线型.3 共价键的键参数共价键的键参数(1)键长键长:成键原子的原子核之间的平均距离成键原子的原子核之间的平均距离。nm or pm。
18、CHHHH109.5oCCH3CH3HH112o106oOH3CCH3111oCC CC CC CH nm 0.154 0.134 0.120 0.110 (2)键角键角：两个共价键之间的夹角两个共价键之间的夹角(3)(3)键能与离解能：键能是断裂分子中全部同类共价键的离解能的键能与离解能：键能是断裂分子中全部同类共价键的离解能的 平均值平均值;离解能是形成一个共价键过程中体系释放的能量或断裂离解能是形成一个共价键过程中体系释放的能量或断裂这个共价键所需吸收的能量这个共价键所需吸收的能量.CH4CH3+H 435CH3CH2+H 443CH2CH+H 443CHC+H 339Ed/kJ mol
19、-1H2H +H离解能=436 kJ/mol 键能=436 kJ/molC-H键键能键键能=(435+443+443+339)4=415kJ/molCC C H CN CO CF 347 415 305 360 485 kJ/mol-1CCl CBr CI CC CC 339 285 218 611 837 键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。1.4 共价键和分子的极性共价键和分子的极性v极性键的大小用偶极矩极性键的大小用偶极矩(C.m)表示表示.方向是从正电方向是从正电 荷指向负电荷荷指向负电荷v非极性共价键非极性共价键 H-H Cl-Cl v
20、极性共价键极性共价键 H-Cl HCl+-=1.03D=q.d.d 共价键的极性共价键的极性 多原子分子的偶极矩多原子分子的偶极矩,是各键偶极矩的矢量和是各键偶极矩的矢量和HClCHHClClCClCl由键的极性决定，由非极性键形成的分子为非极性分子；由极由键的极性决定，由非极性键形成的分子为非极性分子；由极性键组成的分子由分子的形状决定性键组成的分子由分子的形状决定,如果极性键的偶极矩的矢量如果极性键的偶极矩的矢量和为，则分子无极性，如不为，则具有极性和为，则分子无极性，如不为，则具有极性CCH3CCH3BrBrOCH3CH2CH2CH3分子的极性分子的极性练习练习:判断下列分子是否极性分子
21、？判断下列分子是否极性分子？O=C=O (CO2)I-I (I2)NH3SO2H2O1.5 分子间作用力分子间作用力v主要有：氢键、取向力、诱导力、色散力主要有：氢键、取向力、诱导力、色散力 H FH F+形成条件：较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原形成条件：较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原子。子。OH、NH2、COOH上的上的H原子，可与原子，可与O、N、S形成氢键。形成氢键。影响：影响：熔点、沸点、溶解度熔点、沸点、溶解度氢键氢键3 H2O+C2H5OH2 NH31 C2H5OH4.CH3COOH +H2O5.CH3COCH36.CH3OCH37.CH3COOC2H5练习练习:判断下列体系是否存在氢键？判断下列体系是否存在氢键？Thank You
