《基础化学下册》有机化学(2020年整理).ppt

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1、2020 5 24 第一章绪论 1 基础化学 下册 有机化学 主讲人 邹筠 2020 5 24 第一章绪论 2 学习目标 1 回顾并学习有机化学及有机化合物的定义 了解有机化学的神奇发展史 了解有机化学与专业课的联系 了解有机化合物的特性和结构 掌握有机化合物结构的几种表示方法 2020 5 24 第一章绪论 3 教材简介 第一章绪论第二章脂肪烃 链烃 第三章脂环烃第四章芳香烃第五章卤代烃第六章醇 酚 醚第七章醛 酮 醌第八章羧酸及其衍生物第九章含氮有机化合物 2020 5 24 第一章绪论 4 参考资料 A 高等学校工程专科教材 有机化学 尹玉英主编高等教育出版社B 教育部高职高专规划教材

2、有机化学 第二版 高职高专化学教材编写组编高等教育出版社C 21世纪高职高专规划教材 基础化学 潘亚芬 张永士主编清华大学出版社 北京交通大学出版社联合出版2005 7D 高等学校化学及化工类专业教学辅导用书 有机化学学习指导 王世润 郭艳玲 胡详正编著南开大学出版社 2020 5 24 第一章绪论 5 教法简介 1 理论课 多媒体 讲授 2 实验课 先理论后实验 请同学们实验前接收实验指导书 课程简介 2020 5 24 第一章绪论 6 学法简介 1 理论课用心听 勤做笔记 2 实验课认真观察 细心记录 3 学会在互联网上查阅资料 课程简介 2020 5 24 第一章绪论 7 考核简介 1

3、理论课 参加学院统一期末考试 考试内容100 涵盖学习的内容 其成绩占总成绩50 2 实验课 每一次的实验报告完成情况将记入实验成绩 其成绩占总成绩20 3 平时成绩考核 上课到课率100 作业完成率100 占总成绩30 课程简介 2020 5 24 第一章绪论 8 讨论 有机化学与专业课学习的联系 2020 5 24 第一章绪论 9 有机化学与专业课的联系 2020 5 24 第一章绪论 10 有机化学是一门研究有机化合物结构和性能 合成原理和方法等的基础理论学科 有机化学基础知识和纺织工业的联系十分紧密 特别是纺织品的染整加工生产 纺织工业从纺丝 纺纱 织布 印染至成品的各道加工工序中 都

4、要用到各种辅助的化学品 以提高纺织品质量 改善加工效果 提高生产效率 简化工艺过程 降低生产成本 赋予纺织品各种优异的应用性能 纺织工业所涉及的纤维 浆料 染料 表面活性剂及其它助剂多数为有机化合物 它们都是纺织工业的重要原料 2020 5 24 第一章绪论 11 要掌握现代纺织品加工技术和方法 研究纺织品加工原料的物质结构和性能 必须用到有机化学基础理论知识 纺织品的原料 纤维 都是由高分子化合物制成的 熟悉和掌握纺织纤维的基本性质 对染整工作者来说是十分重要的 印染助剂在纺织品染整加工中应用十分广泛 目前已渗透到印染加工的各个角落 在纺织品加工中 助剂用量最多 品种变化最大的产品当数表面活

5、性剂 表面活性剂的两亲性结构使得其用途非常多 主要有润湿 渗透 乳化分散 净洗 匀染等 2020 5 24 第一章绪论 12 纺织品的染色过程是染料或颜料在一定条件下 通过助剂的作用直接或间接地与纤维分子发生物理的或化学的结合后 均匀而牢固地附着在纤维上 有的染色过程实际上可以理解为在纤维上合成染料的过程 如不溶性偶氮染料是偶合组分和芳伯胺的重氮盐在纤维上偶合生成的不溶性偶氮染料 不同的纤维材料结构不同 与之相适应的染料和染色工艺条件也不同 欲想得到理想的色彩和染色牢度 就必须熟悉各种纤维 染料和助剂的结构 性能及相互作用的本质 因此 只有掌握了有机化学的基础知识 才有利于学好专业课程 202

6、0 5 24 第一章绪论 13 现代纺织品染整加工中使用的染料大多数是合成染料 有机物的结构和染料颜色有一定的关系 目前已知不同化学结构的染料品种有六千余个 主要国家经常生产的染料品在2000个以上 在合成染料的结构中大约70 为偶氮结构 具偶氮结构的染料是通过有机合成的方法制备的 以芳烃 苯 甲苯 萘和蒽醌等 为原料 经过一系列化学反应把它们制成各种芳烃衍生物获得染料 中间体 然后再进一步通过合成 精制等工艺制成染料 可见 有机化合物的性质和制备是合成染料的基础 2020 5 24 第一章绪论 14 此外 有机化学基本原理的掌握 对研究其他学科也是不可少的 它与无机化学 生物化学 物理化学等

7、学科是相互联系 相互渗透 相互促进的 因此 我们一定要努力学好有机化学这门课程 熟悉有机化合物的结构 性质 合成方法及有关规律和理论 2020 5 24 第一章绪论 15 第一节有机化合物和有机化学 1828年 德国化学家维勒在研究氰酸盐的过程中 意外地发现了有机物尿素的生成 打破了唯生命力论学说 2020 5 24 第一章绪论 16 有机化合物的涵义 在有机化合物中 绝大多数都含有碳 氢两种元素 有些还含有氧 硫 氮 磷 卤素等其他元素 所以 现在人们认为 在有机化合物中 绝大多数都含有碳 氢两种元素 有些还含有氧 硫 氮 磷 卤素等其他元素 所以 现在人们认为 有机化合物就是碳氢化合物 烃

8、 及其衍生物 2020 5 24 第一章绪论 17 有机化学的涵义 有机化学就是研究碳氢化合物及其衍生物的化学 在化学上 通常把含有碳氢两种元素的化合物称为烃 因此 有机化学也就是研究烃及其衍生物的化学 2020 5 24 第一章绪论 18 有机化学发展简史 萌芽 造纸术 本草学产生 有机化合物的提纯生命力论的破产 2020 5 24 第一章绪论 19 发展 近代 有机化合物分类系统的建立有机合成的发展 煤焦油的工业利用 有机化合物结构理论的建立 2020 5 24 第一章绪论 20 发展 现代 有机化学原料路线的转变天然有机合成的发展现代分子结构理论的建立分子结构测定技术 2020 5 24

9、 第一章绪论 21 有机化学的基本内容 结构 命名 制备 物理性质 化学性质 官能团之间的相互转化 应用 在此基础上建立起来的规律和理论 2020 5 24 第一章绪论 22 有机化学的地位 有机化学是化学的一个重要分支 有机化学是有机化学工业的一个重要基础 有机化学是其它学科的重要基础 生命科学 材料科学 环境科学 2020 5 24 第一章绪论 23 有机化学的面临的机遇和挑战 生命科学 材料科学 2020 5 24 第一章绪论 24 有机化学在生命科学中的地位和意义 化学生物学研究目前大致包括以下几个部分 1 从天然化合物和化学合成的分子中发现对生物体的生理过程具有调控作用的物质 并以这

10、些生物活性小分子作为探针和工具 研究它们与生物靶分子的相互识别和信息传递的机理 2 发现自然界中生物合成的基本规律 从而为合成更多样性的分子提供新的理论和技术 2020 5 24 第一章绪论 25 有机化学在生命科学中的地位和意义 3 作用于新的生物靶点的新一代的治疗药物的前期基础研究 4 发展提供结构多样性分子的组合化学 5 对于复杂生物体系进行表态和动态分析的新技术等 2020 5 24 第一章绪论 26 基因的全部核苷酸序列 挑战化学家 从序列基因转移到结构基因和功能基因 2020 5 24 第一章绪论 27 有机化学为基础的分子材料具有以下特点 1 化学结构种类繁多 给人们提供了很多发

11、现新材料的机遇 2 运用现代合成化学的理论和方法 能够有目的的改变功能分子的结构 进行功能组合和集成 3 运用组装和自组装的原理 能够在分子层次上组装功能分子 调控材料的性能 有机化学在材料科学中的地位和意义 2020 5 24 第一章绪论 28 微电子 分子材料显示出来的光电磁特性 光电子 2020 5 24 第一章绪论 29 有机化学的重要分支 物理有机化学 有机合成化学 天然产物化学 金属有机化学 2020 5 24 第一章绪论 30 第二节有机化合物的特点 一 有机化合物的结构特点 碳原子是以激发态共用电子对的形式与其他原子形成分子的 即以共价键形成分子的 所以有机物的主要键型是共价键

12、 2020 5 24 第一章绪论 31 碳原子可以与其他原子相结合 也可以自身相结合 碳原子间的连接方式可以是链状 也可以是环状 通过共用电子对形成共价键时 可以以单键 双键或三键结合 例如 2020 5 24 第一章绪论 32 同分异构现象 在有机化合物中 同一分子式可以代表原子间几种不同的排列次序和连接方式的几个不同物质 如分子式C2H6O可以代表以下两种化合物 乙醇二甲醚 这种分子式相同而结构式不同的化合物称为同分异构体 这种现象称为同分异构现象 2020 5 24 第一章绪论 33 二 性质上的特点 除少数例外 一般有机化合物都含有碳和氢两种元素 因此容易燃烧 生成二氧化碳和水 同时放

13、出大量的热量 大多数无机化合物 如酸 碱 盐 氧化物等都不能燃烧 因而有时采用灼烧试验可以区别有机物和无机物 1 易燃烧 2020 5 24 第一章绪论 34 无机化合物 静电力有机化合物 范德华力 2 熔点 沸点低 2020 5 24 第一章绪论 35 3 难溶于水 易溶于有机溶剂 水是强极性化合物 大部分无机化合物是离子键型化合物 易溶于水 不易溶于有机溶剂 有机化合物是共价键型化合物 极性小 不溶于水 易溶于有机溶剂 相似相溶 原理 2020 5 24 第一章绪论 36 4 反应速率慢无机反应是离子型反应 一般反应速率都很快 有机反应大部分是分子间的反应 反应过程中包括共价键旧键的断裂和

14、新键的形成 所以反应速率比较慢 2020 5 24 第一章绪论 37 5 副反应多 产物复杂 有机化合物的分子大多是含多个原子结合而成的复杂分子 所以在有机反应中 反应中心可以在不同部位同时发生反应 得到多种产物 反应生成的初级产物还可继续发生反应 得到进一步的产物 因此在有机反应中 除了生成主要产物以外 还常常有副产物生成 2020 5 24 第一章绪论 38 有机化合物的结构特点 分子中的化学键一般为共价键分子间一般为范德华力分子结构复杂组成分子的原子种类不多组成分子的方式复杂 2020 5 24 第一章绪论 39 2020 5 24 第一章绪论 40 哈佛大学的Kishi小组于1994年

15、最终完成 这是迄今为止通过全合成获得的具有最大分子量 最多手性中心的次生代谢产物 堪称有机合成历史上最浩大的工程之一 也是天然产物合成的一个里程碑 2020 5 24 第一章绪论 41 了其结构紫杉醇 Taxol 是从太平洋红豆杉中分离出来的化合物 1971年报道 具有独特的抗癌机制 1992年被美国食品和药品管理局批准为抗乳腺癌和抗卵巢癌的药物 NicolaouandHolton小组同时于1994年率先报道了其全合成 2020 5 24 第一章绪论 42 学习目标 1 了解有机化合物种类繁多的本质原因 2 初步认识杂化轨道理论 学会有该理论简单地解决一些结构问题 3 理解并掌握共价键的本质和

16、属性 4 学习有机化合物的分类 2020 5 24 第一章绪论 43 第四节有机化合物的共价键 一 共价键的本质 共用电子对学说对揭示共价键的本质起了重要的作用 但真正的贡献者却是在1926年以后 量子力学的建立和发展 2020 5 24 第一章绪论 44 要点 1 共价键是两个原子轨道相互重叠的结果 2 成键电子定域于成键原子之间 3 共价键具有饱和性 4 共价键具有方向性 价键理论 2020 5 24 第一章绪论 45 氢分子的形成 氢原子 原子轨道重叠 氢分子 2020 5 24 第一章绪论 46 共价键的方向性 沿x轴方向最大重叠成键 沿y轴方向重叠小不成键 2020 5 24 第一章绪论 47 要点 1 成键电子的运动不是局限于两个成键原子之间 而是在整个分子的区域内 2 分子中价电子的运动状态用分子轨道描述3 分子中的电子根据能量最低原理 保里原理和洪特规则填充在分子轨道上 4 决定分子化学性质的主要是原子的价电子 分子轨道理论 2020 5 24 第一章绪论 48 氢分子的轨道和轨道能级图 2020 5 24 第一章绪论 49 轨道杂化理论 平面三角形Sp2杂化轨道 直线