有机化学林英杰课件1

1、,有机化学,Organic Chemistry,教材及主要参考书：,A.教材：基础有机化学,邢其毅 主编,高等教育出版社,（第二版）,B.主要参考书,1、有机化学,R.T. Morrison, R.N. Boyd 主编,复旦大学化学系有机化学组译 科学出版社,2、Introduction to Organic Chemistry,Andrew Streitwieser,(University of California , Berkeley) Macmillan Publishing Company,3、有机化学,黄化民 主编,吉林大学出版社,C.习题集：,1、 有机化学习题精解 樊 杰 2、有机化学纲要与习题 丁新腾 3、有机化学学习指导 R.T Morrison 4、有机化学提要与习题 李如松 5、有机化学例题与习题 齐万山,1,绪 论,1.1 有机化学发展简史,1、有机化学概念的提出:,19世纪以前：人们把自然界的物质分成动 物、植物和矿物三大类,19世纪初期：把来源于动物、植物的物质称 作有机物有生机的物质；把来源于矿物 的物质称作无机物无生机的物质。,定性分析表明：一般只含有

2、C、H、O、N、 S、P等很少的几种元素,定量分析表明：元素种类虽少，但原子数,目非常多。如：醋酸和硬脂酸都仅含C、 H、O三种元素，但醋酸有8个原子;硬脂酸 (十八碳酸)有56个原子,同分异构现象：元素的种类和数目相同， 但却是不同的化合物。,如：乙醇与二甲醚；丙酮和丙醛,一切现象都与无机物的现象不同，出现了 一系列用无机理论无法解释的矛盾：,A.组成元素的单一性与化合物性质多样性,之间的矛盾；,B.元素种类的稀少与构成分子的原子数目,众多之间的矛盾；,C.原子种类的有限性与形成化合物数目的,无限性之间的矛盾,1806年: 瑞典化学家柏则里(J .Berzelius)，为区别于 无机物及无机化学,第一个提出了有机化学 的概念：研究有机物的化学为有机化学，并 提出了第一个说明有机物产生的学说生命 力论(活力论)，认为:一切有机物只有在生命 力存在下才能形成，从无机物不能合成有机 物 1828年： 德国化学家维勒(F. Wohler) ，在合成异氰 酸胺时意外地合成了尿素,(NH4)2SO4 + KCNO,NH4CNO,NH2CONH2,1845年：柯尔伯(Kolbe H.) 合成CH3

3、COOH,1854年：柏赛罗(Berthelet M.) 合成油脂,1848年：葛美林(Gmelin L.) 提出新有机化学,概念：,有机化学是研究碳化合物的化学,1874年：肖莱马（Schorlemmer C.）完善了有机化学,概念：有机化学是研究碳氢化合物及其,衍生物的化学,有机化合物碳氢化合物及其衍生物,2. 有机化学发展趋势 A.定性- 定量,德国人李比希(18031873) 留学法国盖-吕萨克 实验室工作，1823年与维勒各自分离了一种氰 酸，盖-吕萨克认为分子式相同，提出同分异 构概念，并创立结构化学,1824 年李比希回到德国，在吉森大学建立有机,化学研究所，开始了定量分析工作，发明CuO 燃烧法测定C、H,B.分离- 合成,1805 分离得到第一个生物碱吗啡,但到1952 才鉴定结构。,C.事实 理论,在积累了大量的实验事实之后，人们开始 对有机化学的机理进行了总结研究，并创 建了一系列有机化学基本理论。,D.有机化学的次级学科,有机化学,有机合成化学 有机分析化学 天然有机化学 金属有机化学 物理有机化学,1.2 有机化合物的特性,1、数量多：900万种,主要原因：同

4、分异构现象及立体异构现象 同分异构体分子式相同，但结构和性质,不同的化合物,如：C2H6O 有两种异构体 乙醇和二甲醚,C10H22 有75种同分异构体,C20H42 有366319种同分异构体,2、结构复杂：,盐酸普鲁卡因,H2N,COOCH2CH2N+H(C2H5)2,Cl-,N,N,N,H3C,CH3,CH3,O,O,1,3,7-trimethyl-2,6-dioxgen-purine 咖啡因 Caffeine,N 1,3,7-三甲基2，6二氧嘌呤,N,CH3,COOCH3,O C,O,可卡因(Cocaine),3、易燃 烧：,绝大多数有机物易燃, (但也有例外,CCl4,是灭火剂),4、熔点低：,大多数有机物的熔点400C，一般以气,态、液态或低熔点的固态存在,5、难溶于水, 易溶于有机溶剂 6、反应速度慢： （乙酸乙酯放置十年才达到平衡）,常采取加热、加催化剂等方法 加快反应速度 7、反应复杂，副反应多： 反应部位不局限在分子的某一部分， 可以几个部位同时反应,CH3COOH + CH3CH2OH,CH3COOCH2CH3 + H2O,Cl2/,仅一氯代产物就有六种 若再考虑

5、立体异构则有九种,1.3有机化合物的分类,1、按照碳链分类:,2、按官能团分类:,官能团：能代表某一类化合物的特 殊物理、化学性质的原子或基团,可分为: 烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃,芳烃、醇、酚、醚、醛、酮 羧酸等等。,蛋白质,糖 (生物化学基础) 周环反应 硝基化合物, 胺,腈 (含氮有机物),负碳离子机理 亲核加成,羧酸及衍生物 (酯, 酰卤, 酰胺, 酸酐) 醛, 酮 醇,酚,醚,卤代烷,亲核取代,消除反应,亲电取代,芳香烃 烯烃,炔烃,二烯烃 亲电加成,烷烃,自由基机理,1.3 有机化学反应的分类 1.按反应类型分类： A.取代反应：分子中的原子或基团被其 它的原子或基团所替代的反应。,如：,CH2Br,H2O,CH2OH,C,CH,H2,C H,CH2,KMnO4,C,CH2,O,O,COCH3,COCH3,(CH3CO)2O H,H,C,CH2,OH,OH,Cat.,B.加成反应：由不饱和度相对较高的化合 物变成不饱和度相对较低的化合物的反 应。 不饱和度：使化合物变成开链的饱和烃， 理论上所需的氢分子的个数,H2,3 H2 2 H2,H2,C.消除反应： 由不饱和度相对较低

6、的化合物变成不饱 和度相对较高的化合物的反应。,Br OH,OH- H2SO4,D.重排反应： 仅仅是碳骨架发生变化的反应,OCH2-CH=CH2,OH,CH2-CH=CH2 Claisen重排反应 Cope重排反应,NH3 ,H2O CH ,OH,2.按进攻试剂的种类分类： A.亲核反应： 进攻试剂为亲核试剂(即富电子的 试 剂）,ROH,CH,如：OH-2Br, X- OH,2,特点：反应物提供成键轨道，进攻试剂提供成键电子,H,B.亲电反应：,进攻试剂为亲电试剂(即缺电子的 试剂）,如：H+ , C+ , X+,+,特点：反应物提供成键电子，进攻试剂提供成键轨道,C.游离基反应： 进攻试剂为游离基(即自由基） 如：,CH3Cl,CCl4,CH4 + Cl2 Cl2,2 Cl,Cl CH3,+ CH4 + Cl2,HCl + CH3 CH3Cl + Cl,X + Y+,1.4 有机化学结构理论 1、电子理论： 要点：A、化学键是由电子的配对形成的 B、参与反应的原子可失去或得到电子 C、化学键可断裂，方式有两种：,a、异裂：X Y b、均裂： X Y,- X +Y,CH3COO +

7、 H,如：,CH3COOH,- +,CH2Br,H2O,CH2OH,Cl2,2 Cl,2、价键 (VB）理论： 要点：A、化学键是由原子轨道的交盖形成的,如：C-H,C-C,B、共价键具有方向性和饱和性,C、轨道的交盖趋向于最大化,Br2,Br,Br,2s,2p,激发,2s,2p,D、能量相近的原子轨道可以发生杂化 而生成能量相同的杂化轨道 sp3杂化 sp3杂化轨道,sp2杂化,sp2杂化轨道,2p,sp杂化 sp杂化轨道,2p,sp3杂化轨道,sp2杂化轨道,2p,sp杂化轨道,2p,CH4,H,H,H H,C C,H H,H H,C C,H H,H H,C C H,H,价键理论核心思想定域 价电子定域在两个原子之间 （无法解释共轭状态）,Cl2/Fe,3、 共振论： 提出：由 L.Pauling 于19311933年提出 Cl,Cl,Cl,Cl,+,要点：,A、用经典的价键结构式不能描述的分子 的真实结构，可用几个或多个价键式描述 B、分子的真实结构可认为是几个或多个,价键式的杂化体,C、称经典的价键结构式为共振（结构）式,D、共振（结构）式是人们假想的，不是真实存在,共振（结构）式的四个基本原则 A、核不动：共振式中原子核的位置不能移动,B、数不变：未配对电子数及配对电子数不变,C、能量低：表观能量低的共振式对杂化体贡献大,D、共平面：所有参与共振的原子应在同一平面,H,O,O,A、核不动：共振式中原子核的位置不能移动,CH3C,O18,NaOH,?,CH3C,O18,+,OH O O18H,CH3C,OH CH3C,18 O-,18 O-Na+ CH3C,+ CH3C O O18-,CH3C,O18,- O,C H2Br,CH2=CH,CH3,Br2 hr,CH2=CH,CH2Br,CH2=CH,CH2,.,CH2=CH,14 Br2 C H3 hr,CH2=CH,14,14,CH2=CH,CH2Br,+,C H2,C H2,CH2 CH=C H2,C H2Br,CH2=CH,14,CH2=CH,14,14,14,14,CH2=CH,Br2,CH2Br CH2=CH,14,Br2,C H2,CH2 CH=C H2,CH3C,O,-,CH3C,18 O,O,18-,CH3C,O,18,- O,CH2=CH,14,14,14,

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