第一章 緒論-有機-檢驗

1、版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES Organic Chemistry主講：孟鐵宏Tel-mail:QQ:276727463版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES第一章第一章 緒論緒論 版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES有機化合物簡稱有機物，有機物廣泛存在于自然界中，與人類的生命活動密切相關(guān)1.1806年瑞典化學(xué)

2、家柏則利烏斯（Berzelius J）把從有生命的動植物體內(nèi)得到的化合物定義為有機化合物動物物質(zhì)植物物質(zhì)礦物物質(zhì) 無機物有機物 1 1、有機化學(xué)的發(fā)展、有機化學(xué)的發(fā)展一、有機化學(xué)研究對象一、有機化學(xué)研究對象版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES1845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)地合成了許多有機化合物NH4OCNH2NCNH2O2.1828年德國化學(xué)家維勒（F.Whler）在實驗室由氰酸銨（NH4OCN）合成尿素（NH2CONH2），促進了

3、有機化合物的人工合成 有機化合物是在“生命力”的影響下才能生成的神秘物質(zhì)，認為人工合成是不可能的 版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES 3. 4. 據(jù)統(tǒng)計：據(jù)統(tǒng)計：到目前為止，有機物已經(jīng)超過了三千到目前為止，有機物已經(jīng)超過了三千萬種，而無機物只有十幾萬種，每年新合成的化合萬種，而無機物只有十幾萬種，每年新合成的化合物中物中9090以上是有機物以上是有機物版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES2 2、有機化合物研究對象、有機化合

4、物研究對象 大量的研究證明，有機化合物的元素組成中都含有碳，又因為除了碳之外，絕大多數(shù)的有機化合物都含有氫元素，有的還含有O、S、N、P和鹵素等，所以將有機化合物定義如下：碳氫化合物及其衍生物稱為有機化合物碳氫化合物及其衍生物稱為有機化合物。注意事項：注意事項：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)和無機化合物性質(zhì)相似，所以將這些化合物都看作無機物。有機化學(xué)有機化學(xué) 是研究有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合是研究有機化合物的組成、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)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) 版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民

5、族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES3 3、有機化學(xué)與醫(yī)學(xué)關(guān)系、有機化學(xué)與醫(yī)學(xué)關(guān)系組成人體的物質(zhì)除水和一些無機鹽以外，絕大部分是有機物。生命中的許多化學(xué)問題離不開有機化學(xué)。有機化學(xué)為生物化學(xué)、生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、衛(wèi)生學(xué)以及臨床診斷等提供必要的基礎(chǔ)知識。有機化學(xué)與人類的生產(chǎn)和生活關(guān)系十分密切，國民經(jīng)濟的方方面面無不涉及有機化學(xué)。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES1、可燃性可燃性：絕大數(shù)有機化合物都可以燃燒，因而有時采用灼燒試驗可以區(qū)別有機物和

6、無機物。2、熔點低熔點低：許多有機化合物在常溫下為氣體、液體。太陽下的瀝青路太陽下的瀝青路3. 3. 難溶于水，易溶于有機溶劑。難溶于水，易溶于有機溶劑。4. 4. 反應(yīng)速度慢，反應(yīng)速度慢，常采用常采用加熱、光照、攪拌或加催加熱、光照、攪拌或加催化劑等措施提高反應(yīng)速率。化劑等措施提高反應(yīng)速率。5.5. 副反應(yīng)多，產(chǎn)物復(fù)雜：副反應(yīng)多，產(chǎn)物復(fù)雜：為了提高主產(chǎn)物的收率，為了提高主產(chǎn)物的收率，需要控制好反應(yīng)條件，產(chǎn)物需經(jīng)分離、提純的步驟需要控制好反應(yīng)條件，產(chǎn)物需經(jīng)分離、提純的步驟才能得較純凈的物質(zhì)才能得較純凈的物質(zhì)二、有機化合物的特性二、有機化合物的特性版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIAN

7、NAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES1 1、碳原子的結(jié)構(gòu)、碳原子的結(jié)構(gòu) 核外電子排布 1s22s22p2，碳原碳原子最外層有子最外層有4 4個電子，既不容易失去個電子，既不容易失去也不容易得到，可以跟其他原子共用也不容易得到，可以跟其他原子共用4 4對電子達到對電子達到8 8電子結(jié)構(gòu)電子結(jié)構(gòu)。 C C的原子結(jié)構(gòu)示意圖的原子結(jié)構(gòu)示意圖C+642 碳原子之間能夠單鍵、雙鍵和三鍵相互連接形成長碳原子之間能夠單鍵、雙鍵和三鍵相互連接形成長短不一的鏈狀或不同環(huán)狀，構(gòu)成有機化合物的骨架短不一的鏈狀或不同環(huán)狀，構(gòu)成有機化合物的骨架CCCCCCHHHHHHHHHHHH H

8、 - C - C - C - C- C - HHHHHHHHHHH 原子間通過共用電子對形成的化學(xué)原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵稱為共價鍵，用短線鍵稱為共價鍵，用短線“”“”表示表示三、有機化合物的結(jié)構(gòu)三、有機化合物的結(jié)構(gòu)版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES2 2、價鍵理論、價鍵理論l 當(dāng)兩個原子互相接近到一定距離時, 自旋方向相反的單電子相互配對, 使電子云密集于兩核之間, 降低了兩核間正電荷的排斥力, 增加了兩核對電子云密集區(qū)域的吸引力，因此, 使體系能量降低, 形成穩(wěn)定的共價鍵。 運用量子力學(xué)的方法對

9、共價鍵本質(zhì)的解釋，最常用的是價鍵理論和分子軌道理論，價鍵理論要點為：l共價鍵具有飽和性每個原子所形成共價鍵的數(shù)目取決于該原子中的單電子數(shù)目,一個未成對的電子一經(jīng)配對成鍵,就不能與其它未成對電子偶合。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIESl共價鍵具有方向性(最大重疊原理)：兩個電子的原子軌道的重疊部分越大,形成的共價鍵就越牢固. 因此, 共價鍵總是盡可能地沿著原子軌道最大重疊方向形成, 這就是共價鍵的方向性。2 2、價鍵理論、價鍵理論HCl分子分子形成形成時，圖時，圖(a) 為最大重疊為最大重疊版權(quán)所有：孟鐵宏黔

10、南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES 1.鍵長：指形成共價鍵的兩個原子核之間的距離，單位 nm 3.鍵能：雙原子分子的共價鍵裂解時所吸收的能量，稱為該共價鍵的鍵能，又稱為離解能共價鍵的鍵參數(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)鍵強度 3 3、共價鍵的參數(shù)、共價鍵的參數(shù) 2.鍵角（方向性）：原子與其他兩個原子形成共價鍵時，鍵與鍵之間的夾角稱為鍵角 版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES鍵長鍵長/pm 109 154 134

11、120 版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES（4 4）鍵的極性）鍵的極性 分子是由帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子組成的。分子的極性取決于整個分子的正、負電荷中心是否重合，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+ d d-極性鍵極性鍵 ：電子云未平均分配在兩個成鍵原子核之間的共價鍵電子云未平均分配在兩個成鍵原子核之間的共價鍵非極性鍵非極性鍵 ：電子云平均分配在兩個成鍵原子核之間的共價鍵電子云平均分配在兩個成鍵原子核之間的共價鍵版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QI

12、ANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES 鍵的鍵的極性極性大小取決于成鍵原子的電負性差大小取決于成鍵原子的電負性差, , 電負性電負性差越大鍵的極性越大。差越大鍵的極性越大。一般一般, , 兩個元素的電負性差值兩個元素的電負性差值1.71.7為離子鍵；為離子鍵；1.71.7為共價鍵，其中電負性差值在為共價鍵，其中電負性差值在0.70.71.61.6為極性共價鍵。為極性共價鍵。 CNOFClBrISP2.553.043.443.982.192.583.162.96電電負負性性增增強強電電負負性性減減弱弱H2.20版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIA

13、NNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES分子的極性大小通常用分子的分子的極性大小通常用分子的電偶極矩電偶極矩表示，表示，SI單單位為位為Cm(庫倫庫倫米）米）。偶極矩就是正或負電荷中心的電荷量（q）與兩電荷中心之間距離（d ）的乘積。 越大，分子的極性越大，反之，極性越小。越大，分子的極性越大，反之，極性越小。=0 的的分子為非極性分子。分子為非極性分子。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES偶極矩具有方向性，用 表示，箭頭指向帶負電荷一端，如 HF。CH3Cl =6.211

14、0-30CmCCl4 =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、熔點、溶解度等物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES由于外界電場作用而使共價鍵極性改變的現(xiàn)象叫做鍵的極化。鍵的極化難易程度稱為鍵的極化度，共價鍵的極化度的大小主要決定于成鍵原子電子云的流動性的大小，電子云的流動性越大，鍵的極化度也越大，反之則小。例如碳鹵鍵的極化度大?。篊-IC-BrC-ClC-F鍵的極

15、化和鍵的極性的區(qū)別：鍵的極性由成鍵兩原子的電負性決定，為鍵的固有本性；鍵的極化是受外界電場影響產(chǎn)生的暫時現(xiàn)象，外界電場消失，鍵的極化也消失。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES（1 1）同分異構(gòu)現(xiàn)象）同分異構(gòu)現(xiàn)象 同分異構(gòu)現(xiàn)象：同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有相同的分子式，但具化合物具有相同的分子式，但具有不同的結(jié)構(gòu)式的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象。有不同的結(jié)構(gòu)式的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象。分子式相同，結(jié)構(gòu)式不同的化合物互稱為分子式相同，結(jié)構(gòu)式不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體。如：。如：4 4、有機物的異構(gòu)現(xiàn)象和表示有

16、機物結(jié)構(gòu)的方法有機物的異構(gòu)現(xiàn)象和表示有機物結(jié)構(gòu)的方法 版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES（2 2）表示結(jié)構(gòu)的方法）表示結(jié)構(gòu)的方法（1 1）分子式）分子式(2)(2)結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式（3 3）簡化式）簡化式（4 4）鍵線式）鍵線式（5 5）立體結(jié)構(gòu)式）立體結(jié)構(gòu)式-楔形式楔形式C2H6CH3CH3常用分子模型常用分子模型球棍模型球棍模型比例模型比例模型版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES1.均裂和自由基反應(yīng)均裂和自由基反應(yīng)自由基自

17、由基 共價鍵的均裂共價鍵的均裂: :共價鍵斷裂時共用電子對平均共價鍵斷裂時共用電子對平均分給成鍵的兩個原子分給成鍵的兩個原子, ,產(chǎn)生產(chǎn)生( (游離基游離基) )自由基自由基.C:YC+均 裂Y.經(jīng)過均裂生成自由基的反應(yīng)叫作自由基反應(yīng)經(jīng)過均裂生成自由基的反應(yīng)叫作自由基反應(yīng)。一。一般在光、熱或過氧化物存在下進行。般在光、熱或過氧化物存在下進行。四、共價鍵的斷裂方式和有機反應(yīng)類型四、共價鍵的斷裂方式和有機反應(yīng)類型帶有單電子的原子或基團稱為帶有單電子的原子或基團稱為自由基自由基 。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIE

18、S烷烴的鹵化反應(yīng)歷程：烷烴的鹵化反應(yīng)歷程：由游離基（自由由游離基（自由基）引起的、連基）引起的、連續(xù)循環(huán)進行的反續(xù)循環(huán)進行的反應(yīng)稱應(yīng)稱游離基（自游離基（自由基）反應(yīng)由基）反應(yīng)版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES2.異裂和離子型反應(yīng)異裂和離子型反應(yīng)C:Y異裂CC+:Y異裂CYY+碳正離子碳正離子碳負離子碳負離子 共價鍵的異裂共價鍵的異裂：共價鍵斷裂時共用電子對為成：共價鍵斷裂時共用電子對為成鍵兩原子或原子或基團的鍵兩原子或原子或基團的某一方所占有某一方所占有，生成離子，生成離子，稱為，稱為異裂異裂。常發(fā)生在極性

19、分子上。常發(fā)生在極性分子上。+ + -離子型反應(yīng)：通過共價鍵異裂產(chǎn)生離子型反應(yīng)：通過共價鍵異裂產(chǎn)生正、負離子引起正、負離子引起的的反應(yīng)的的反應(yīng)。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES 正碳離子和負碳離子都是非常不穩(wěn)定的正碳離子和負碳離子都是非常不穩(wěn)定的中間體中間體，都，都只能在瞬間存在，但它對反應(yīng)的發(fā)生起著不可替代的作只能在瞬間存在，但它對反應(yīng)的發(fā)生起著不可替代的作用。用。親電反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)親核反應(yīng)親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)親電加成反應(yīng)親電加成反應(yīng)親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)親核加成反應(yīng)親核加成反應(yīng)離子型反應(yīng)離

20、子型反應(yīng)版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES五、研究有機化合物的一般步驟五、研究有機化合物的一般步驟1.分離、提純：常用的方法有：重結(jié)晶、蒸餾、萃取、升華、層析、色譜法等 2.純度檢驗：通過測定有機物的熔點、沸點、相對密度和折射率等物理常數(shù)就能檢驗其純度。3.實驗式和分子式的確定：測定元素的相對百分含量確定實驗式根據(jù)有機化合物的分子量和實驗式的式量之比確定分子式4.結(jié)構(gòu)式的確定：目前應(yīng)用最廣泛的物理方法有：紅外光譜、紫外光譜、核磁共振及質(zhì)譜等。版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDIC

21、AL COLLEGE FOR MATIONALITIES（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3.雜環(huán)化合物：吡咯，噻吩CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 六六.有機化合物的分類有機化合物的分類版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES官能團：決定有機化合物的化學(xué)特性的原子或原子團。官能團：決定有機化合物的化學(xué)特性的原子或原子團。 （特征化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)）進行分類（特征化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)）進行分類:原子原子 (

22、如鹵素原子如鹵素原子)原子團原子團 (如如:羥基羥基 - -OH 、醛基醛基-CHO 、羰基羰基C=O 、 羧基羧基 - -COOH 、硝基硝基- -NO2，氨基氨基- -NH2 、腈基腈基-CN等等) 某些特征化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)某些特征化學(xué)鍵結(jié)構(gòu) (如如雙鍵雙鍵 C=C 、 叁鍵叁鍵- - C C - - )等分類等分類. 含有相同官能團的有機化合物具有類似的物理化學(xué)性質(zhì)，含有相同官能團的有機化合物具有類似的物理化學(xué)性質(zhì)，所以按官能團分類為研究復(fù)雜的有機化合物提供了系統(tǒng)方所以按官能團分類為研究復(fù)雜的有機化合物提供了系統(tǒng)方便的研究方法便的研究方法,確定了有機化學(xué)的知識結(jié)構(gòu)主線確定了有機化學(xué)的知識結(jié)構(gòu)主

23、線.（二）（二） 按官能團分類按官能團分類版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES有機化學(xué)教材的主線有機化學(xué)教材的主線: 根據(jù)根據(jù)官能團官能團的不同，可以將有機化合的不同，可以將有機化合物分為烷烴、烯烴、炔烴、脂環(huán)烴、芳物分為烷烴、烯烴、炔烴、脂環(huán)烴、芳香烴、鹵代烴、醇和醚、酚和醌、醛和香烴、鹵代烴、醇和醚、酚和醌、醛和酮、羧酸及其衍生物、硝基化合物、胺酮、羧酸及其衍生物、硝基化合物、胺和腈、重氮和偶氮化合物、雜環(huán)化合物和腈、重氮和偶氮化合物、雜環(huán)化合物等等等等.版權(quán)所有：孟鐵宏黔南民族醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校QIANNAN MEDICAL COLLEGE FOR MATIONALITIES1.有機化學(xué)：（研究碳氫化合物及其衍生物的化學(xué)）是研究有機化合物的組成、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.有機化合物的特性：容易燃燒；熔點較低；難溶于水,易溶于有機溶劑；反應(yīng)速度較慢；副反應(yīng)多，產(chǎn)物復(fù)雜；3.共價鍵：碳的雜化軌道；鍵長，鍵角，鍵能，鍵的極性版權(quán)所有：孟