第一章：緒論-有機(jī)-中藥學(xué)

,有機(jī)化學(xué)OrganicChemistry,黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)教研室,主講：孟鐵宏Tel-mail:276727463QQ:276727463,第一章緒論,學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)的定義；有機(jī)化合物的特性和分類2.有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的表示方法；共價(jià)鍵的鍵參數(shù)和共價(jià)鍵的斷裂方式3.研究有機(jī)化合物的一般程序,第一章緒論,第一節(jié)有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)第二節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)第三節(jié)有機(jī)化合物的分類第四節(jié)研究有機(jī)化合物的一般程序,有機(jī)化學(xué)是源自于生命體，發(fā)展于生命體，并融合在化學(xué)學(xué)科的發(fā)展中逐步形成的一門獨(dú)立分支學(xué)科，它所涵蓋的有機(jī)化合物已達(dá)1000多萬種,第一節(jié)有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué),有機(jī)化合物簡稱有機(jī)物，有機(jī)物廣泛存在于自然界中，與人類的生命活動(dòng)密切相關(guān),1.1806年瑞典化學(xué)家柏則利烏斯（BerzeliusJ）把從有生命的動(dòng)植物體內(nèi)得到的化合物定義為有機(jī)化合物,動(dòng)物物質(zhì)植物物質(zhì),礦物物質(zhì),無機(jī)物,有機(jī)物,一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué),1845年Kolbe合成了醋酸；1854年，柏賽羅合成油脂類化合物等。生命力學(xué)說才被徹底否定。此后人們又陸續(xù)地合成了許多有機(jī)化合物,2.1828年德國化學(xué)家維勒（F.Whler）在實(shí)驗(yàn)室由氰酸銨（NH4OCN）合成尿素（NH2CONH2），促進(jìn)了有機(jī)化合物的人工合成,有機(jī)化合物是在“生命力”的影響下才能生成的神秘物質(zhì)，認(rèn)為人工合成是不可能的,4.20世紀(jì)40年代發(fā)展了以石油為主要原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè),特別是生產(chǎn)合成纖維、合成橡膠、合成樹脂和塑料為主的有機(jī)合成材料工業(yè),3.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)有機(jī)化合物的廣泛研究發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)初建立了以煤焦油為原料合成染料、藥物和炸藥為主的有機(jī)化學(xué)工業(yè),大量的研究證明，有機(jī)化合物的元素組成中都含有碳，又因?yàn)槌颂贾?，絕大多數(shù)的有機(jī)化合物都含有氫元素，有的還含有O、S、N、P和鹵素等，所以將有機(jī)化合物定義如下：,碳?xì)浠衔锛捌溲苌锓Q為有機(jī)化合物。,注意事項(xiàng)：CO、CO2、碳酸、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物、硫氰化物等化合物由于性質(zhì)和無機(jī)化合物性質(zhì)相似，所以將這些化合物都看作無機(jī)物。,有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成、應(yīng)用以及它們之間的相互關(guān)系和變化規(guī)律的科學(xué),二、有機(jī)化合物的特性,有機(jī)化合物與無機(jī)化合物比較，有以下特點(diǎn):,2.有機(jī)化合物熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低。許多有機(jī)化合物在常溫下為氣體、液體。,1.大多數(shù)有機(jī)化合物可以燃燒（如汽油）。燃燒時(shí)主要生成二氧化碳和水,3.有機(jī)化合物難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑。,4.有機(jī)化合物一般為非電解質(zhì)。在水溶液或熔化狀態(tài)下難電離，不導(dǎo)電,5.有機(jī)化合物反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)復(fù)雜，常伴有副反應(yīng)。,6.有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多。,三、有機(jī)化學(xué)與藥學(xué)的關(guān)系,藥學(xué)與有機(jī)化學(xué)密切相關(guān)。人類用于防病治病的藥物絕大部分是有機(jī)化合物，如:對(duì)乙酰氨基酚(撲熱息痛)、乙酰水楊酸（阿司匹林），特別是中草藥的有效成分幾乎全部是有機(jī)化合物,中藥具有非常復(fù)雜的成分。一種中藥往往具有多種功效，這與中藥本身含有多種有效成分有關(guān)。為了達(dá)到治療疾病的目的，就必須對(duì)中藥采用化學(xué)方法進(jìn)行炮制。必須熟悉有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)和方法，才能選擇合理的合成路線,有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)包括分子的組成、分子內(nèi)原子間的連接順序、排列方式、化學(xué)鍵和空間構(gòu)型，及分子中電子云的分布等。有機(jī)化合物有上千萬種，這與碳原子的結(jié)構(gòu)及其獨(dú)特的成鍵方式是分不開的,第二節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu),絕大多數(shù)有機(jī)物只是由碳、氫、氧、鹵素、硫和磷等少數(shù)元素組成，但種類繁多碳元素：核外電子排布1s22s22p2碳原子相互結(jié)合能力很強(qiáng)（碳鏈和碳環(huán)）,1.碳原子總是4價(jià)在有機(jī)化合物分子中碳有4個(gè)共價(jià)鍵,一、碳原子的成鍵特點(diǎn),鍵的形成,鍵的形成,2.共價(jià)鍵的類型成鍵時(shí)由于原子軌道重疊方式的不同，共價(jià)鍵分為鍵和鍵,3.碳原子之間的連接方式碳原子不僅能與氫、氧、氮、鹵素等原子形成共價(jià)鍵，碳原子之間的連接形式更多。碳原子之間可以通過共用電子對(duì)形成單鍵、雙鍵或叁鍵,單鍵,雙鍵,叁鍵,三鍵（CC中一個(gè)鍵，兩個(gè)鍵）,單鍵（CC鍵）,雙鍵（CC中一個(gè)鍵，一個(gè)鍵）,碳原子之間也可以連接成各種不同的鏈狀和環(huán)狀。這就是有機(jī)化合物的基本骨架,鏈狀,環(huán)狀,環(huán)狀,1.鍵長：指形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核之間的距離，單位pm2.鍵角（方向性）：原子與其他兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí)，鍵與鍵之間的夾角稱為鍵角3.鍵能：雙原子分子的共價(jià)鍵裂解時(shí)所吸收的能量，稱為該共價(jià)鍵的鍵能，又稱為離解能,二、共價(jià)鍵的鍵參數(shù),碳元素：核外電子排布1S22S22P2，不易獲得或失去價(jià)電子，易形成共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的鍵參數(shù)包括鍵長、鍵角、鍵能和鍵的極性等物理量,決定分子空間構(gòu)型,化學(xué)鍵強(qiáng)度,鍵長/pm109154134120,4.鍵的極性,影響理化性質(zhì),分子是由帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的電子組成的。分子的極性取決于整個(gè)分子的正、負(fù)電荷中心是否重合，若兩者重合，就是非極性分子，兩者不能重合為極性分子.如,非極性分子,極性分子,d+d-,極性鍵：電子云未平均分配在兩個(gè)成鍵原子核之間的共價(jià)鍵,非極性鍵：電子云平均分配在兩個(gè)成鍵原子核之間的共價(jià)鍵,鍵的極性大小取決于成鍵原子的電負(fù)性差,電負(fù)性差越大鍵的極性越大。一般,兩個(gè)元素的電負(fù)性差值1.7為離子鍵；1.7為共價(jià)鍵，其中電負(fù)性差值在0.71.6為極性共價(jià)鍵。,分子的極性大小通常用分子的電偶極矩表示，SI單位為Cm(庫倫米）。偶極矩就是正或負(fù)電荷中心的電荷量（q）與兩電荷中心之間距離（d）的乘積。,=qd,越大，分子的極性越大，反之，極性越小。=0的分子為非極性分子。,偶極矩具有方向性，用表示，箭頭指向帶負(fù)電荷一端，如HF。,CH3Cl=6.2110-30Cm,CCl4=0,非極性分子,極性分子,雙原子分子中，鍵的偶極矩就是分子的偶極矩。在多原子組成的分子中，分子的偶極距是分子中各個(gè)鍵的偶極距的向量和。,化合物分子的極性大小直接影響其沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。,由于外界電場作用而使共價(jià)鍵極性改變的現(xiàn)象叫做鍵的極化。,鍵的極化難易程度稱為鍵的極化度，共價(jià)鍵的極化度的大小主要決定于成鍵原子電子云的流動(dòng)性的大小，電子云的流動(dòng)性越大，鍵的極化度也越大，反之則小。例如碳鹵鍵的極化度大?。?C-IC-BrC-ClC-F,鍵的極化和鍵的極性的區(qū)別：鍵的極性由成鍵兩原子的電負(fù)性決定，為鍵的固有本性；鍵的極化是受外界電場影響產(chǎn)生的暫時(shí)現(xiàn)象，外界電場消失，鍵的極化也消失。,三、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的表示方法,（1）分子式,(2)結(jié)構(gòu)式,（3）簡化式,（4）鍵線式,（5）立體結(jié)構(gòu)式-楔形式,C2H6,CH3CH3,常用分子模型,球棍模型,比例模型,共價(jià)鍵斷裂時(shí)，兩個(gè)原子共用的電子對(duì)由兩個(gè)原子各保留一個(gè)，這種共價(jià)鍵的斷裂方式稱為均裂。由均裂引起的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)或均裂反應(yīng)，一般在光、熱或過氧化物存在下進(jìn)行。,四、共價(jià)鍵的斷裂方式及有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型,（一）均裂自由基反應(yīng),有機(jī)反應(yīng)實(shí)質(zhì)是原有化學(xué)鍵的斷裂和新鍵的形成。鍵的斷裂有均裂和異裂兩種方式,例如：烷烴的鹵化反應(yīng)歷程：,由游離基（自由基）引起的、連續(xù)循環(huán)進(jìn)行的反應(yīng)稱游離基（自由基）反應(yīng),共價(jià)鍵斷裂時(shí)，兩個(gè)原子共用的電子對(duì)歸一個(gè)原子所有，產(chǎn)生正、負(fù)離子，這種共價(jià)鍵的斷裂方式稱為異裂。由異裂引起的反應(yīng)稱為離子型反應(yīng)或異裂反應(yīng),（二）異裂離子型反應(yīng),正碳離子和負(fù)碳離子都是非常不穩(wěn)定的中間體，都只能在瞬間存在，但它對(duì)反應(yīng)的發(fā)生起著不可替代的作用。,親電反應(yīng),親核反應(yīng),親電取代反應(yīng),親電加成反應(yīng),親核取代反應(yīng),親核加成反應(yīng),離子型反應(yīng),第三節(jié)有機(jī)化合物的分類,一、按基本骨架分類,1.鏈狀化合物（脂肪族化合物）：正丁烷，異丁烷,2.碳環(huán)化合物（1）脂環(huán)族化合物：環(huán)戊烷，環(huán)己烷（2）芳香族化合物：苯，萘,3.雜環(huán)化合物：吡咯，噻吩,CH3CH2CH2CH3,二、官能團(tuán)分類,有機(jī)化合物分子中最容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原子或原子團(tuán)（基團(tuán)），稱之為官能團(tuán)。含有相同官能團(tuán)的有機(jī)化合物，其主要化學(xué)性質(zhì)相似,常見的官能團(tuán)及化合物的類別,一、分離、提純,無論是天然產(chǎn)物還是人工合成的有機(jī)化合物，一般都是含有多種雜質(zhì)的混合物。所以在進(jìn)行分析之前，首先必須進(jìn)行分離和提純。常用的方法有：重結(jié)晶、蒸餾、萃取、升華、層析、色譜法等,分析研究有機(jī)化合物或測定中草藥中有效成分一般有以下的步驟和方法,第四節(jié)研究有機(jī)化合物的一般程序,二、元素分析,分離提純得到純度較高的有機(jī)化合物后，再進(jìn)行元素的定性分析和定量分析，確定該有機(jī)化合物的元素組成及各組成元素的相對(duì)含量,三、確定分子式,化合物的實(shí)驗(yàn)式的計(jì)算是將各元素的百分含量除以相應(yīng)元素原子的原子量，得出各元素原子的數(shù)值比例。將這些數(shù)值分別除以其中最小的一個(gè)數(shù)值，就得到該化合物中各元素原子的最小個(gè)數(shù)比實(shí)驗(yàn)式,再根據(jù)有機(jī)化合物的分子量和實(shí)驗(yàn)式的式量之比，就可以確定該有機(jī)化合物的分子式,測定有機(jī)化合物分子量常用方法經(jīng)典方法：蒸氣密度法，凝固點(diǎn)下降法和滲透壓法；現(xiàn)代方法：質(zhì)譜測定法,四、結(jié)構(gòu)式的測定,有機(jī)化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象普遍存在，因此確定了分子式之后，還需測定其結(jié)構(gòu)。過去確定結(jié)構(gòu)通常是用經(jīng)典的化學(xué)方法，通過化學(xué)反應(yīng)證實(shí)其官能團(tuán)，然后經(jīng)降解、合成或衍生物制備等方法來確定結(jié)構(gòu),1.有機(jī)化學(xué)：（研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)）是研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成、應(yīng)用以及它們之間的相互關(guān)系和變化規(guī)律的科學(xué)有機(jī)化合物：含碳（除CO、CO2、碳酸及碳酸鹽外）的化合物,學(xué)習(xí)小結(jié),2.有機(jī)化合物的特性：容易燃燒；熔點(diǎn)較低；難溶于水；大多為非電解質(zhì)；反應(yīng)速度較慢，產(chǎn)物復(fù)雜；