浙大有機(jī)化學(xué)講義市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、參考書(shū)：胡宏紋主編有機(jī)化學(xué)(第三版)上、下冊(cè)。教材：李景寧主編有機(jī)化學(xué)(第五版) 上、下冊(cè)。任課教師：王常清邢其毅等基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)(第二版)上、下冊(cè)， (第三版)上、下冊(cè) 。美福爾哈特肖爾有機(jī)化學(xué)-結(jié)構(gòu)與功效(原著第四版)，戴立信等譯。第1頁(yè)有機(jī)化學(xué)涵義其發(fā)展簡(jiǎn)史；有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、特征和分類(lèi)；共價(jià)鍵理論、共價(jià)鍵參數(shù)及其應(yīng)用；研究有機(jī)物普通方法；有機(jī)物分類(lèi)。有機(jī)化合物特征，共價(jià)鍵參數(shù)。 第一章 緒論第2頁(yè)1 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)(1) 有機(jī)化合物 1848年L.Gmelin ：有機(jī)化合物定義為含碳化合物。 十幾年后，C.Schorlemmer：有機(jī)化合物是碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩?有機(jī)化合物中除C、

2、H以外，還含有O、N、S、P、鹵素等少數(shù)幾個(gè)元素。 碳和簡(jiǎn)單碳化合物，如CO、CO2、CS2、HCN等習(xí)慣上仍歸屬為無(wú)機(jī)化合物。 1-1 有機(jī)化學(xué)研究對(duì)象第3頁(yè)有機(jī)化合物與人們生活親密相關(guān)：有機(jī)化合物種類(lèi)繁多，數(shù)量巨大，且增加很快。19651970年，年均新增26.2萬(wàn)種，1995，年均新增130萬(wàn)種。衣、食、住、行都離不開(kāi)有機(jī)化合物。動(dòng)植物體和人類(lèi)本身也是由有機(jī)化合物組成。第4頁(yè)(2) 有機(jī)化學(xué) 研究有機(jī)化合物起源、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用，以及相關(guān)理論、改變規(guī)律和方法科學(xué)。 有機(jī)化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容：分離：從自然界或反應(yīng)產(chǎn)物中，得到單一純凈有機(jī)物；慣用蒸餾、結(jié)晶、吸附、萃取、升華等操作。結(jié)構(gòu)：對(duì)

3、分離出有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)和物理行為了解，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)和特征。 反應(yīng)和合成：從原料經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成已知或新有機(jī)化合物(產(chǎn)物)。 第5頁(yè)有機(jī)化學(xué)是一門(mén)快速發(fā)展學(xué)科。與有機(jī)化學(xué)有親密關(guān)系：主要分支：有機(jī)合成化學(xué)、天然有機(jī)化學(xué)、生物有機(jī)化學(xué)、元素有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、有機(jī)分析化學(xué)等。 1901，Nobel化學(xué)獎(jiǎng)共91項(xiàng)，其中有機(jī)化學(xué)方面有56項(xiàng)，占61.5%。 藥品化學(xué)、香料化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)、食品化學(xué)等學(xué)科，以及生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)。 能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面。 第6頁(yè)有機(jī)化學(xué)正處于富有活力發(fā)展時(shí)期，趨勢(shì)和特點(diǎn)是： 與生命科學(xué)親密結(jié)合。有機(jī)化學(xué)為分子生物學(xué)建立和發(fā)展開(kāi)辟了道路：價(jià)鍵理論、構(gòu)象理論

4、、各種反應(yīng)及其反應(yīng)機(jī)理，成為當(dāng)代生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)理論基礎(chǔ)。確定DNA為生物體遺傳物質(zhì)，是由生物學(xué)家和有機(jī)化學(xué)家共同完成。 蛋白質(zhì)、核酸組成和結(jié)構(gòu)研究，次序測(cè)定方法建立，合成方法創(chuàng)建等。第7頁(yè)有機(jī)合成依然占有獨(dú)特關(guān)鍵地位。1973年Woodward等完成維生素B12全合成，分子式為C63H88CoN14O14P。1989年Kishi等完成?？舅厝铣桑？舅亟Y(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，分子式為C129H223N3O54。選擇性反應(yīng)，尤其是不對(duì)稱(chēng)合成，已成為有機(jī)化學(xué)熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域。 從20世紀(jì)下半葉起，化學(xué)主要任務(wù)不再是發(fā)覺(jué)新元素，而是合成新分子，尤其是人們感興趣明星分子。 徐光憲第8頁(yè)分子式：C129

5、H223N3O54有64個(gè)手性中心，可能異構(gòu)體271。 ?？舅氐?頁(yè)分子識(shí)別和分子設(shè)計(jì)正在滲透到有機(jī)化學(xué)各領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)引入，在結(jié)構(gòu)測(cè)定、分子設(shè)計(jì)和合成設(shè)計(jì)等方面，都發(fā)揮著主要作用。 有機(jī)化學(xué)在農(nóng)用化學(xué)品、藥品和醫(yī)用化學(xué)品，以及分子電子材料開(kāi)發(fā)中，起著主導(dǎo)作用。綠色有機(jī)合成：原料簡(jiǎn)單、條件溫和，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單步驟，快速、高選擇性、高效地轉(zhuǎn)化為目標(biāo)分子。 使用環(huán)境友好催化劑和介質(zhì)，采取潔凈電合成技術(shù)，發(fā)展和應(yīng)用安全化學(xué)產(chǎn)品。第10頁(yè)有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物之間沒(méi)有絕對(duì)分界。2 有機(jī)化合物特點(diǎn) 碳原子與其它原子成鍵，以共價(jià)鍵為主。(1) 結(jié)構(gòu)上特點(diǎn)有機(jī)化學(xué)之所以成為化學(xué)中一個(gè)獨(dú)立學(xué)科，是因?yàn)橛袡C(jī)物確有

6、其內(nèi)在聯(lián)絡(luò)和特征。 經(jīng)過(guò)與其它元素原子共用外層電子，而到達(dá)惰性氣體電子構(gòu)型。第11頁(yè)已知有機(jī)化合物有多萬(wàn)種，其中絕大多數(shù)由碳、氫、氧、氮等幾個(gè)元素組成。少數(shù)還含有鹵素、硫、磷等元素和周期表中其它元素。 原因：碳原子相互結(jié)合形成份子骨架，別元素原子就連在這個(gè)骨架上。 分子骨架有各種形式，有直鏈、支鏈、環(huán)狀等。第12頁(yè)含5個(gè)碳原子化合物，開(kāi)鏈分子骨架有： 若三個(gè)骨架都和氫結(jié)合話，分子式是相同(C5H12)。含有相同分子式而結(jié)構(gòu)不一樣化合物，稱(chēng)為同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象稱(chēng)為同分異構(gòu)現(xiàn)象。 有機(jī)化學(xué)中，不能只用分子式來(lái)表示一個(gè)有機(jī)化合物，而必須用結(jié)構(gòu)式。 第13頁(yè)有機(jī)化合物在物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)

7、低，揮發(fā)性大；常溫下多為氣體，液體或低熔點(diǎn)固體(mp. 雙鍵 三鍵。0.1456nm相同共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)隨中心原子雜化狀態(tài)不一樣而不一樣。0.120nm 0.1510nm0.1530nm 0.134nm0.153nm第27頁(yè)118(2) 鍵角三個(gè)或三個(gè)以上原子成鍵時(shí)，兩個(gè)共價(jià)鍵之間夾角。鍵角大小伴隨分子結(jié)構(gòu)不一樣而有所改變，反應(yīng)了分子空間結(jié)構(gòu)。 10928105121第28頁(yè)普通相同類(lèi)型化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小。(3) 鍵能是化學(xué)鍵形成時(shí)放出能量，或化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收能量，可用來(lái)標(biāo)志化學(xué)鍵強(qiáng)度。雙原子分子鍵能和鍵解離能數(shù)值相等；多原子分子如CH4鍵能為相同鍵平均解離能。第29頁(yè)一些共價(jià)鍵鍵能：鍵能能夠

8、用熱化學(xué)法、光譜法等方法來(lái)測(cè)定。 第30頁(yè)破裂鍵： 生成鍵： 反應(yīng)熱為：687.5-862-183.5 kJmol-1 利用共價(jià)鍵鍵能，能夠估算反應(yīng)中熱效應(yīng)。第31頁(yè)(4) 鍵極性不一樣原子形成共價(jià)鍵含有極性，用偶極矩表示。偶極矩為矢量，方向從正電荷指向負(fù)電荷。多原子分子偶極矩是分子中各鍵偶極矩矢量和。 = 0 0= q d第32頁(yè)(1) 兩種斷裂方式 均裂：成鍵電子平均分給兩個(gè)原子或原子團(tuán)。 3 共價(jià)鍵斷裂 自由基CH3表示甲基自由基，R表示烷基自由基。第33頁(yè)異裂：成鍵電子全在一個(gè)碎片上，異裂有兩種情況。 自由基、碳正離子、碳負(fù)離子都是有機(jī)反應(yīng)進(jìn)程中活性中間體。碳正離子 碳負(fù)離子 第34頁(yè)

9、(2) 有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型 自由基反應(yīng)：反應(yīng)活性中間體是自由基，經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵均裂進(jìn)行反應(yīng)，普通在光和熱作用下進(jìn)行。 離子型反應(yīng)：經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵異裂進(jìn)行反應(yīng)，普通在酸堿或極性物質(zhì)催化下進(jìn)行。 周環(huán)反應(yīng)：舊鍵斷裂和新鍵生成同時(shí)發(fā)生。 離子反應(yīng)依據(jù)反應(yīng)試劑類(lèi)型不一樣又可分為親電反應(yīng)和親核反應(yīng)。 第35頁(yè)1 分離提純 2 純度檢測(cè)研究一個(gè)新有機(jī)化合物，首先要把它分離提純。純有機(jī)化合物有固定物理常數(shù)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、相對(duì)密度、折射率等。分離提純方法慣用有：重結(jié)晶、蒸餾、升華、色譜法、離子交換法等。 測(cè)定有機(jī)化合物物理常數(shù)就能夠檢定它純度。 1-3 研究有機(jī)化合物普通步驟第36頁(yè)3 元素分析和分子式確定C質(zhì)量 = 4.

10、7412/44 = 1.29g H質(zhì)量 = 1.922/18 = 0.213g O質(zhì)量 = 3.261.290.213 = 1.76g 試驗(yàn)式為CH2O ，分子式為C2H4O2。 例：3.26g樣品含C、H、O三種元素，燃燒后得到CO2為4.74g，H2O為1.92g，測(cè)得相對(duì)分子量為60。 第37頁(yè)4 結(jié)構(gòu)確定 分子結(jié)構(gòu)包含分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)象。 結(jié)構(gòu)：分子中原子相互連結(jié)方式和次序。構(gòu)型：在結(jié)構(gòu)式基礎(chǔ)上，分子中原子空間排列方式。 構(gòu)象：因?yàn)閲@單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生分子在空間不一樣排列形式。 確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)方法：化學(xué)方法，物理方法。 第38頁(yè)5 結(jié)構(gòu)式寫(xiě)法價(jià)鍵式(Kekul結(jié)構(gòu)式)：點(diǎn)電子式(Lewis結(jié)構(gòu)式)：在多數(shù)場(chǎng)所中，常使用價(jià)鍵式及其簡(jiǎn)略寫(xiě)法。 第39頁(yè)(2) 碳環(huán)化合物：含有完全由碳原子組成環(huán)。脂環(huán)化合物，性質(zhì)上和開(kāi)鏈化合物相同。 1 按碳架分類(lèi) (1) 開(kāi)鏈化合物：碳原子相互結(jié)合形成鏈狀。 1-4 有機(jī)化合物分類(lèi)丙烷 丙烯 乙醇 環(huán)戊烷 環(huán)己烷 環(huán)己烯第40頁(yè)芳香族化合物，結(jié)構(gòu)中大多含有苯環(huán)，性質(zhì)上和脂環(huán)化合物不一樣。苯 甲苯 萘 (3) 雜環(huán)化合物，分子中含有碳原子和其