药学专业有机化学.ppt

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1、有 机 化 学,课程设置,课时：9 6 学时授课人：菏泽医专化学教研室,教学的基本内容,第一章 绪论 第二章 链烃 第四章 芳香烃 第五章 卤代烃 第六章 醇酚醚 第七章 醛酮醌 第八章 羧酸及取代羧酸 第十章 立体异构 第十一章 有机含氮化合物 第十三章 糖类 第十四章 氨基酸,第一章 绪论,第一节 有机化合物和有机化学,一、有机化合物和有机化学,1828年 Whler试图用氯化铵与氰酸银反应来制备氰酸铵，但得到的却是组成相同，性质不同的尿素。,Wohler给瑞典化学家JBerzelius的信中这样写到：,氰酸铵,尿素,我应当告诉您的是：我制造出尿素，而且不求助于肾或动物无论是人或犬。,1、

2、有机物：,碳氢化合物及其衍生物。,研究碳氢化合物及其衍生物的一门科学。,3、有机化学研究的主要内容,组成、结构、性质、合成、应用,一、有机化合物和有机化学,二、有机化学与药学的关系,有机物除含C外，多数含有H元素，有的还含有N、O、S、P等元素。,2、有机化学：,三、有机物的特性,不同于无机化合物，1、结构复杂、种类繁多2、容易燃烧：由于含碳与氢，易燃生成CO2与H2O（天然气、汽油）、大部分无机物不燃烧3、熔点低：常温下为液体4、共价键5、有机化合物难溶于水6、有机化合物互相间反应速度缓慢,有机化合物中C原子的价,4 价,C与C或C与其他原子单键相连,C、C间双键相连,C、C间三键相连,C、

3、C间首位相连成环,（共价键）,一、碳原子的结构,第二节 有机化合物的共价键理论,二、杂化轨道理论,（一）碳原子杂化轨道的类型,基态,激发,激发态,碳原子的电子层结构：1S22S22P2,最外层轨道表示式：,激发态,杂化,SP3杂化轨道,1、sp3杂化,四个SP3杂化轨道，呈正四面体分布，以碳原子为中心，四个轨道分别指向正四面体的每一个顶点，轨道之间的夹角是10928,sp3杂化,正四面体,如:甲烷,单键碳原子 都是sp3杂化,2、sp2杂化,sp2杂化,激发态,2P,sp2杂化轨道,三个sp2轨道呈平面正三角形分布，轨道之间的夹角是120，未杂化的P轨道垂直于sp2轨道所在的平面。,sp2杂化

4、,单个sp2杂化轨道,sp2轨道呈平面正三角形，P轨道垂直于sp2轨道所在的平面,如:乙烯,构成双键的碳原子都是sp2杂化,3、sp杂化,sp杂化,激发态,2P,sp杂化轨道,2个sp轨道呈正直线型分布，轨道之间的夹角是180，且与未杂化的P轨道垂直。,sp杂化,单个sp杂化轨道,sp杂化轨道呈直线型，且与2个未杂化的P轨道垂直,如:乙炔,叁键碳原子都是sp杂化,碳原子杂化轨道的类型,碳原子杂化轨道的分布状态比较,SP,（二）杂化轨道理论的要点,1、杂化轨道有能量相近的原子轨道组合而成。,2、有几个原子轨道参加杂化，就形成几个杂化轨道。,4、杂化轨道有一定的空间构型：sp3杂化轨道为正四面体、

5、sp2杂化轨道正三角形 sp杂化轨道为直线形。,3、杂化轨道的成键能力增强。（成键能力：sp3sp2spps）,三、现代共价键理论,现代共价键理论指出：当两个原子互相接近到一定距离时，自旋方向相反的单电子相互配对（即两原子轨道重叠）。使电子云密集于两核之间，降低了两核间正电荷的排斥，增加了两核对电子云密集区域的吸引。因此使体系能量降低，形成稳定的共价键。,1、共价键的特点:,（1）共价键具有饱和性：每个原子所形成共价键的 数目取决于该原子中的单电子数目（2）轨道最大重叠原理：当形成共价键时，原子轨道 重叠越多，核间电子云越密集，形成的键就越牢固。（3）共价键具有方向性：共价键的形成必须尽可能沿

6、 着原子轨道最大程度重叠的方向进行。,2、共价键的类型:,根据形成共价键时原子轨道的重叠方式不同：可分为键和键,1.键:原子轨道沿键轴方向相互重叠而形成 的共价键。（头碰头）,SPx-SPx轨道形成的键,SPx-S轨道形成的键,凡是单键都是键,构成键的电子称为电子。电子云沿键轴对称分布，在两原子核之间电子云密度最大。,2、键：原子轨道从侧面相互平行重叠而形成 的共价键。（肩并肩）,形成键时只限于两个P轨道之间的重叠，即:P-P构成键的电子称为电子。电子云位于键所在平面的上下方，没有轴对称。键不能单独存在，只能与键共存,双键中有一个键，叁键中有两个键。,3、键与键的主要特点,成键轨道沿键轴重叠，

7、重叠程度大,1、电子云呈柱状，沿键轴呈圆柱形对称，电子云密集于两核之间,2、可绕键轴自由旋转,3、键能大，键稳定,4、不易被极化,不可以单独存在，只能与键同时存在,成键p轨道平行重叠，重叠程度较小,1、电子云呈块状，通过键轴有一对称面，电子云分布在平面上下方,2、不能自由旋转,3、键能小，键不稳定,4、易被极化,第三节 有机化合物分子中的电子效应,分子中原子与原子、原子与基团、基团与基团、化学键与化学键之间的相互影响，使分之中的电子云发生一定程度的移动，这种作用称为电子效应。电子效应分为诱导效应和共轭效应,一、诱导效应,1、诱导效应：在多原子分子中，由于成键原子或基团的电负性不同而引起分子中的

8、电子云沿着分子链向某一方向移动的效应。,2、诱导效应的特点：,（1）由近及远的依次传递，但减弱的很快。即作用是短程的，一般不超过3个碳原子,（2）是一种静电作用，是固有的永久性效应。,3、诱导效应的方向,电负性,X H,电子云,向X偏移,诱导效应,吸电诱导（-I）,X为吸电子基,Y H,向C偏移,斥电诱导（+I）,y为斥电子基,电负性大于H的基团为吸电子基,电负性小于H的基团为斥电子基,常见取代基的电负性大小次序：,-NO2-CN-COOH-F-Cl-Br-I-OCH3-OH-CHO-C6H5-CH=CH2-H-CH3-C2H5-CH(CH3)2-C(CH3)3,在H前面的是吸电子基，在H后面

9、的是斥电子基,（一）共轭.共轭双键：凡两个双键被一个单键隔开的键。2.共轭体系：分子内具有单双键交替 排列结构特征的化合物。如：1，3-丁二烯、苯,二、共轭效应,0.137,0.146,0.154,0.134,正常：,CH2=CH-CH=CH2,3、共轭效应：C,在共轭体系中，由于共轭双键的存在，而使分子中的原子间相互影响，以致引起电子云密度改变、键长平均化、体系稳定的效应。,4、共轭体系的特点：,（1）键长平均化，即电子云密度平均化；（2）体系能量降低，稳定性增加；（3）进行化学反应时，易产生交替极化。,（二）P共轭,1、P共轭体系：P轨道与轨道相互 平行重叠而形成的体系。,2、P共轭效应：

10、由于P电子的离域作 用，引起电子云密度平均化的现象。,第三节 有机反应的类型,一、共价键的断裂方式：,均裂,自由基,负碳离子,正碳离子,异裂,共价键断裂时共用电子对平均分给成键的两个原子，产生游离基，称为共价键的均裂,共价键断裂时共用电子对为成键两原子或基团的某一方所占有，生成离子，称为共价键的异裂。,二、反应类型：,例如：烷烃的卤化反应历程,1、自由基反应：通过共价键的均裂产生自由基，由自由基之间进行的反应。,2、离子型反应：通过共价键的异裂产生正、负离子，由正负离子与进攻试剂之间进行的反应。,离子型反应可分为亲电反应（包括取代和加成）和亲核反应（包括取代和加成）,（1）亲电反应：负碳离子与亲电试剂的反应。,（2）亲电加成反应：正碳离子与亲核试剂的反应。,亲电试剂：带正电荷的离子或缺电子的分子。,亲核试剂：带负电荷的离子或具有孤对电子的分子。,