药用化学基础

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1、药用化学基础药用化学基础药用基础化学药用基础化学是药学类高职高专的一门是药学类高职高专的一门重要的专业基础课。从药物的开发研制、合重要的专业基础课。从药物的开发研制、合成筛选、临床试验、中试生产、申报上市到成筛选、临床试验、中试生产、申报上市到市场销售，从整个过程的各个环节看，都需市场销售，从整个过程的各个环节看，都需要化学知识、原理和技能作基础。因此药学要化学知识、原理和技能作基础。因此药学类的各专业（药物制剂、化学制药、生物制类的各专业（药物制剂、化学制药、生物制药、药品检验、中药、食品药品监督管理、药、药品检验、中药、食品药品监督管理、医药营销、医药信息管理等）都将医药营销、医药信息管理

2、等）都将药用基药用基础化学础化学课程作为专业基础课。课程作为专业基础课。分析高职高专学分析高职高专学生在医药行业各生在医药行业各职业岗位群应具职业岗位群应具备的化学知识、备的化学知识、技能技能对无机化学、对无机化学、分析化学、物分析化学、物理化学进行整理化学进行整合、优化重组合、优化重组药物合成、生产反应所必需的化学反应原理知识；药物合成、生产反应所必需的化学反应原理知识；药物作用原理所必需的物质结构、性质知识；药物作用原理所必需的物质结构、性质知识；药品检测所必需的物质分析方法的原理和技能；药品检测所必需的物质分析方法的原理和技能；中西药制剂所必需的表面现象、胶体溶液等知识中西药制剂所必需的

3、表面现象、胶体溶液等知识。药用药用化学化学基础基础BBE EC CDDAA溶液、四溶液、四溶液、四溶液、四大平衡与大平衡与大平衡与大平衡与分析分析分析分析原子结构原子结构原子结构原子结构分子结构分子结构分子结构分子结构化学热力学化学热力学化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学化学动力学化学动力学有机化学有机化学有机化学有机化学初步初步初步初步重要元素重要元素重要元素重要元素及化合物及化合物及化合物及化合物 药药药药物物物物制制制制剂剂剂剂 药物合药物合药物合药物合成，药成，药成，药成，药品生产品生产品生产品生产过程中过程中过程中过程中的条件、的条件、的条件、的条件、质量控质量控质量控质量控制

4、和分制和分制和分制和分析析析析药营药营药营药营本课程内容与后续课程的关系：本课程内容与后续课程的关系：第一章第一章 物质结构物质结构学习目标学习目标1.掌握用四个量子数描述核外电子的运动掌握用四个量子数描述核外电子的运动状态。状态。2.理解原子结构同元素周期表的关系，掌理解原子结构同元素周期表的关系，掌握核外电子排布的三原理和近似能级图握核外电子排布的三原理和近似能级图排布多电子原子核外电子。排布多电子原子核外电子。3.了解杂化轨道理论，了解一些简单分子了解杂化轨道理论，了解一些简单分子成键。成键。4.了解晶体的类型和性质。了解晶体的类型和性质。第一节第一节 原子结构原子结构一、原子的构成一、

5、原子的构成原子结构原子结构是认识各种物质结构和性质的基础。是认识各种物质结构和性质的基础。原子原子是一种电中性的微粒，是一个带若干（是一种电中性的微粒，是一个带若干（z个）个）正电荷的原子核和若干个（正电荷的原子核和若干个（z个）带负电的电子组个）带负电的电子组成成原子核原子核是由是由z个质子和若干个中子组成的紧密结合个质子和若干个中子组成的紧密结合体，其直径不及原子直径的万分之一。体，其直径不及原子直径的万分之一。核电荷数（核电荷数（z）=核内质子数（核内质子数（z）=核外电子数核外电子数原子的质量数（原子的质量数（A）=质子数（质子数（z）+中子数（中子数（N）这种用小黑点的疏密形象地这种

6、用小黑点的疏密形象地描述电子在原子核外空间的描述电子在原子核外空间的概率密度概率密度，分布图象叫做，分布图象叫做电子云电子云。二、核外电子的运动状态二、核外电子的运动状态核外电子的运动状态的描述核外电子的运动状态的描述1234主量子数主量子数 n角量子数角量子数 l磁量子数磁量子数 m自旋量子数自旋量子数 ms主量子数主量子数 n（电子层数）（电子层数）原子中各电子出现概率最大区域离核的距离原子中各电子出现概率最大区域离核的距离是不同的，人们把不同远近、不同能量的区域分成不是不同的，人们把不同远近、不同能量的区域分成不同的电子层，电子就在这些不同电子层上运动。同的电子层，电子就在这些不同电子层

7、上运动。物理意义：物理意义： n值的大小表示电子的能量高低。值的大小表示电子的能量高低。 n值越大表示电子所在的层次离核较远，电子具有的值越大表示电子所在的层次离核较远，电子具有的能量也越高能量也越高。 取值：取值： n =1，2，3，（正整数）；（正整数）；n 12345对应电子层对应电子层第一层第一层第二层第二层第三层第三层第四第四层层第五第五层层光谱学符号光谱学符号KLMNO2 2、角量子数、角量子数l l（能级）（能级）同一电子层中的电子运动时，具有的同一电子层中的电子运动时，具有的电子云的形状也不完全相同。人们把电子云的形状也不完全相同。人们把处于同一电子层中而具有不同能量的处于同一

8、电子层中而具有不同能量的电子云用角量子数电子云用角量子数l表示。表示。物理意义：物理意义： l 表示电子云的形状。表示电子云的形状。取值：取值： l = 0，1，2，n-1；对于对于l 为为 0 1 2轨道轨道形状形状 球形球形 亚铃形亚铃形 四叶花瓣形四叶花瓣形光谱符号光谱符号 s亚层亚层 p亚层亚层 d亚层亚层 l亚层符号亚层符号0s1p2d3f对于对于多电子原子多电子原子l也是决定也是决定电子能量电子能量高低的因素。高低的因素。d d电子云电子云l2 2的状态即为的状态即为d d态态主量子数与角量子数的关系主量子数与角量子数的关系n1234电子层电子层第一第一第二第二第三第三第四第四l0

9、0 10 1 20 1 2 3亚层亚层1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f 磁量子数磁量子数 m m同一电子亚层中，虽然电子云的形状相同，但在空间同一电子亚层中，虽然电子云的形状相同，但在空间却有不同的伸展方向。却有不同的伸展方向。物理意义：物理意义： m 表示电子云在空间的伸展方向，每一表示电子云在空间的伸展方向，每一 个个m值代表一个伸展方向值代表一个伸展方向取值：取值： m =- l，-2，-1，0，1，2， l磁量子数与能量无关磁量子数与能量无关s 轨道轨道l = 0, m = 0 m ：一一种取值种取值, 空间：空间：一一种取向种取向, 轨道轨道:一一条条 s 轨道轨

10、道.p 轨道轨道(l = 1, m = +1, 0, -1) m 三种取值三种取值, 三种取向三种取向, 三条等价三条等价p 轨道轨道. d 轨道轨道l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2 m ：五种取值五种取值 空间：五种取向空间：五种取向五条等价五条等价 d 轨道轨道 自旋量子数自旋量子数(ms)（1） 原子中的电子除绕核作高速运动外，还绕自原子中的电子除绕核作高速运动外，还绕自己的轴作自旋运动。己的轴作自旋运动。 （2） 自旋量子数自旋量子数 ms+1/2和和-1/2。（3）电子的自旋）电子的自旋只有两个方向，顺时针和逆时针方向。只有两个方向，顺时针和逆时针方向。通常用

11、通常用“”和和“”表示表示 。 自旋量子数自旋量子数表明每一个原子轨道最多容纳的电子数是表明每一个原子轨道最多容纳的电子数是两个两个。四个量子数小结四个量子数小结主量子数主量子数n决定原子轨道的大小（即电子层）和电子的能量决定原子轨道的大小（即电子层）和电子的能量角量子数角量子数l决定原子轨道或电子云形状同时也影响电子的能量决定原子轨道或电子云形状同时也影响电子的能量磁量子数磁量子数m决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向自旋量子数自旋量子数s决定电子的自旋状态（或自旋方向）决定电子的自旋状态（或自旋方向）结结 论论（1） 描述一个原子轨道的能量高低，用两个量

12、子数（描述一个原子轨道的能量高低，用两个量子数（n，l）（2） 描述一个原子轨道，用三个量子数（描述一个原子轨道，用三个量子数（n，l，m）（3）描述一个原子轨道上运动的电子，用四个量子数）描述一个原子轨道上运动的电子，用四个量子数（n，l，m，ms） 同一原子中，没有四个量子数完全相同的两个电子存在同一原子中，没有四个量子数完全相同的两个电子存在多电子原子的结构多电子原子的结构一、多电子原子一、多电子原子在单电子体系（氢原子或类氢原子在单电子体系（氢原子或类氢原子HeHe+ +）中，电子的能量只决定于主量子）中，电子的能量只决定于主量子数数n n，与角量子数，与角量子数 l l 无关，但在多

13、电子无关，但在多电子体系中，由于电子间的相互作用，除主体系中，由于电子间的相互作用，除主量子数外，角量子数也是影响电子能量量子数外，角量子数也是影响电子能量高低的重要因素。高低的重要因素。由于主量子数和角量子数的联合作用，由于主量子数和角量子数的联合作用，造成了同一电子层（造成了同一电子层（n n 相同），不同亚相同），不同亚层（层（l l 不同）之间的能级分裂现象。不同）之间的能级分裂现象。甚至造成不同电子层（甚至造成不同电子层（n n 、l l 都不同）都不同）之间的能级交错现象。所有这些现象都之间的能级交错现象。所有这些现象都可以用可以用屏蔽效应屏蔽效应和和钻穿效应钻穿效应来解释。来解释

14、。屏蔽效应：原子中其他电子对某个选定屏蔽效应：原子中其他电子对某个选定电子的排斥作用，相当于降低部分核电电子的排斥作用，相当于降低部分核电荷对指定电子的吸引力荷对指定电子的吸引力钻穿作用：在原子核附近出现的概率较钻穿作用：在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避免其他电子的屏大的电子，可更多地避免其他电子的屏蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核，蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核，这种渗入原子内部空间的作用这种渗入原子内部空间的作用原子轨道的能级交错原子轨道的能级交错 由于钻穿效应，如使得由于钻穿效应，如使得4s O-H-O O-H-N N-H-N （5） 氢键对化合物性质的影响：氢键对化合物性

15、质的影响： 分子间氢键，使分子间产生了较强的结合分子间氢键，使分子间产生了较强的结合力。力。 mp，bp显著增高。显著增高。 分子间无氢键：分子间无氢键： 则色散力则色散力 大大mp，bp高。高。 分子间有氢键分子间有氢键,则则mp，bp较同组元素较同组元素 显著显著升高。升高。 第三节第三节 晶体结构晶体结构晶体：晶体：是原子、离子或分子在空间呈周期性是原子、离子或分子在空间呈周期性重复排列形成具有一定规则的几何外形的固重复排列形成具有一定规则的几何外形的固体。体。晶体的三个特征：晶体的三个特征：第一，晶体有整齐规则的几何外形第一，晶体有整齐规则的几何外形第二，晶体有固定的熔点，在融化过程中

16、，第二，晶体有固定的熔点，在融化过程中，温度始终保持不变温度始终保持不变第三，晶体有各向异性特点。晶体的各向异第三，晶体有各向异性特点。晶体的各向异性是指同一晶体格子中，在不同的方向上质性是指同一晶体格子中，在不同的方向上质点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。方向的不同而有所差异。 常见的晶体类型常见的晶体类型金属晶体金属晶体金属中的原子金属中的原子-离子按金属键结合形成的晶体。离子按金属键结合形成的晶体。金属键无方向性，无固定的键能，金属键的强金属键无方向性，无固定的键能，金属键的强弱和自由电子的多少有关，也和离子半径、电弱和自由

17、电子的多少有关，也和离子半径、电子层结构等其他因素有关。子层结构等其他因素有关。金属共同的特性：金属共同的特性：1.有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良好的延展性和机械强度。好的延展性和机械强度。2.大多数金属具有较高的熔点和硬度。大多数金属具有较高的熔点和硬度。 离子晶体离子晶体由阴离子、阳离子组成，离子间的相互作用是较由阴离子、阳离子组成，离子间的相互作用是较强烈的离子键。强烈的离子键。代表物主要是强碱和多数盐类。代表物主要是强碱和多数盐类。结构特点：结构特点：1.有较高的熔点和沸点有较高的熔点和沸点2.硬而脆硬而脆3.多数易溶于水多数易溶于水4.在

18、固态时有离子，但不能自由移动，不能导电，在固态时有离子，但不能自由移动，不能导电，溶于水或融化时离子能自由移动而导电溶于水或融化时离子能自由移动而导电 分子晶体分子晶体分子间以范德华力相互结合形成的晶体。分子间以范德华力相互结合形成的晶体。分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。极性分子。具有较低的熔点、沸点，硬度小、易挥发，在常温下呈具有较低的熔点、沸点，硬度小、易挥发，在常温下呈气态或液态。气态或液态。同种类型，熔点、沸点随相对分子质量的增加而升高。同种类型，熔点、沸点随相对分子质量的增加而升高。溶解性遵守溶解性遵守“相似相

19、溶相似相溶”原理，极性分子易溶于极性分原理，极性分子易溶于极性分子，非极性分子易溶于有机溶剂。子，非极性分子易溶于有机溶剂。 原子晶体原子晶体相邻原子间以共价键结合而形成的空间网状结相邻原子间以共价键结合而形成的空间网状结构晶体。构晶体。原子间的相互作用是共价键原子间的相互作用是共价键溶、沸点高、硬度大，难溶于一般的溶剂。溶、沸点高、硬度大，难溶于一般的溶剂。多数为绝缘体，有些是半导体材料。多数为绝缘体，有些是半导体材料。组成晶体原子半径越小，共价键的键长越短，组成晶体原子半径越小，共价键的键长越短，共价键越牢固，晶体的熔点、沸点越高。共价键越牢固，晶体的熔点、沸点越高。原子晶体的熔沸点一般要比分子晶体和离子晶原子晶体的熔沸点一般要比分子晶体和离子晶体高。体高。