《医学有机化学：第一章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学有机化学：第一章 绪论（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1医用化学教研室医用化学教研室医学有机化学医学有机化学2第一章第一章绪论绪论学习内容学习内容掌握掌握有机化学、有机化合物的概念，有有机化学、有机化合物的概念，有机化合物的结构特点，碳原子的轨道杂机化合物的结构特点，碳原子的轨道杂化，有机化学反应的基本类型。化，有机化学反应的基本类型。熟悉熟悉价键理论的要点，共价键的属性，价键理论的要点，共价键的属性，有机化合物的分类方法。有机化合物的分类方法。了解了解有机化学与医学的关系。有机化学与医学的关系。31.1有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学1.2有机化合物的性质有机化合物的性质1.3 有机化合物的结构特点有机化合物的结构特点1.4 有机化合物
2、的化学反应有机化合物的化学反应1.5 有机化合物的分类有机化合物的分类 第一章第一章第一章第一章 目目目目录录录录4从有生命的动植物体中得到的物质从有生命的动植物体中得到的物质有机化合物就是碳氢化合物及其衍生物有机化合物就是碳氢化合物及其衍生物有机化合物的定义有机化合物的定义定义定义1 1定义定义2 21.1 有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学51828年德国化学家武勒从典型的无机化年德国化学家武勒从典型的无机化合物氰酸钾与氯化铵，合成了有机化合物合物氰酸钾与氯化铵，合成了有机化合物尿素。尿素。KOCN+NH4ClCO(NH2)2+KCl “我应当告诉您，我制出了尿素，而且不我应当告诉您
3、，我制出了尿素，而且不求助于肾或动物无论人或犬。求助于肾或动物无论人或犬。 ” 1828年年Wohler1.1 1.1 有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学6组成组成除除C以外，绝大多数含有以外，绝大多数含有H元素，有元素，有的还含有的还含有O、N、S、P、X等少数元素。等少数元素。自然界发现的和人工合成的有机化合自然界发现的和人工合成的有机化合物约有三千万种物约有三千万种 种类种类7 有机化学是研究碳氢化合物及其有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学衍生物的化学 有机化学主要研究有机化合物有机化学主要研究有机化合物的组成、结构、性质、制备、应用的组成、结构、性质、制备、应用及其变化规律
4、。及其变化规律。定义定义8 有机化学包括有机合成化学、有机化学包括有机合成化学、天然有机化学、生物有机化学、元天然有机化学、生物有机化学、元素有机及金属有机化学、物理有机素有机及金属有机化学、物理有机化学、有机分析化学、应用有机化化学、有机分析化学、应用有机化学等分支。学等分支。 9有机化合物与人类的生活及生命息息相关有机化合物与人类的生活及生命息息相关 u日常生活：淀粉日常生活：淀粉 纤维素纤维素 塑料塑料 药物药物 燃料燃料 炸药炸药u人体组成：人体组成：糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质u生物有机高分子：生物有机高分子：核糖核酸核糖核酸（RNA) 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 （DNA) 10感冒
5、药物感冒药物快克，康泰克，康泰克，白加黑，康必得，速效感冒胶囊，泰诺主要成份为 对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚11121314有机化学是医学各专业的重要基础学科有机化学是医学各专业的重要基础学科u相关学科：生物化学相关学科：生物化学 药理学药理学 生理学生理学 免疫学免疫学 卫生学卫生学 微生物学微生物学 临床诊断学临床诊断学 药物化学药物化学 天然药物化学天然药物化学 遗传学遗传学u医学专业的学生必须学好有机化学，为学好医学专业的学生必须学好有机化学，为学好 后期医学课程和适应现代医学发展的需要打下后期医学课程和适应现代医学发展的需要打下 必要的理论基础必要的理论基础。 15 “一个学生除普通化学
6、外，如果能再一个学生除普通化学外，如果能再学一门化学课程时，他会发现有机化学对学一门化学课程时，他会发现有机化学对他深入了解世界是最好的。他深入了解世界是最好的。” 鲍林（鲍林（PaulingPauling） 普通化学普通化学 1954年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖1962年诺贝尔和平奖年诺贝尔和平奖 16性质性质1.易燃易燃2.熔、沸点低熔、沸点低3.一般不导电一般不导电4.难溶于水或不溶于水难溶于水或不溶于水5.反应一般比较缓慢反应一般比较缓慢6.不是单一的反应不是单一的反应1.2有机化合物的性质有机化合物的性质17一、一、共价键共价键1.3有机化合物的结构有机化合物的结构1.3.1共价键的
7、概念共价键的概念离子键（离子键（ionicbonds）：正负离子）：正负离子1916柯塞尔（柯塞尔（W.Kossel）共价键（共价键（covalentbonds）：共用电子对：共用电子对1916路易斯（路易斯（G.N.Lewis）181.3.2 共价键的形成及特点共价键的形成及特点自旋方向相反的单电子配对形成共价键后自旋方向相反的单电子配对形成共价键后 ，就不能与其他的未成对电子配对就不能与其他的未成对电子配对共价键的共价键的饱和性；饱和性；成键原子的原子轨道相互重叠得越多，形成成键原子的原子轨道相互重叠得越多，形成的共价键就越稳定的共价键就越稳定最大重叠原理最大重叠原理；共价键的形成必须尽可
8、能沿着原子轨道最大共价键的形成必须尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行程度重叠的方向进行共价键的共价键的方向性方向性。191.3.3 共价键的类型共价键的类型1.键键 原子轨道沿键轴方向以原子轨道沿键轴方向以“头碰头头碰头”的形式的形式重叠形成的共价键。重叠形成的共价键。 s-ss-pp-p202.键键原子轨道按原子轨道按“肩并肩肩并肩”的方式发生轨的方式发生轨道重叠，这种共价键称为道重叠，这种共价键称为键键。21可可单独单独存在存在共价共价单键单键一般是一般是键键双键中双键中有有1个个键键和和1个个键键叁键叁键中有中有1个个键键和和2个个键键对于对于双原子双原子成键成键 键的稳定性比较键
9、的稳定性比较键键键键轨道能量轨道能量低低高高 与与键键共存共存？221.3.4 共价键的参数共价键的参数(1)键长（键长（bondlength）分子中形成共价键的两个原子的原子核之间的分子中形成共价键的两个原子的原子核之间的平衡距离。平衡距离。pm成键轨道重叠程度越大，键长越短。成键轨道重叠程度越大，键长越短。不同的共价键有不同的键长不同的共价键有不同的键长(P4表表1.1)例如：例如：CC键长键长154pmCH键长键长109pmC=C键长键长134pm23(2)键角（键角（bondangle）分子中同一原子形成的两个共价键之间分子中同一原子形成的两个共价键之间的夹角。的夹角。键角决定分子的立
10、体结构。键角决定分子的立体结构。24(3)键能（键能（bondenergy）以共价键结合的双原子分子裂解成原子时所吸以共价键结合的双原子分子裂解成原子时所吸收的能量称为该共价键的键能，又称为离解能。收的能量称为该共价键的键能，又称为离解能。双原子分子：离解能双原子分子：离解能=键能；键能；多原子分子：是指同一类共价键的平均离解能。多原子分子：是指同一类共价键的平均离解能。键能不同于其离解能键能不同于其离解能25平均值：平均值：(435.4+443.8+443.8+339.1)4=415.5KJ/molCH的键能为的键能为415.5KJ/mol。键能越大，键越稳定键能越大，键越稳定(P4表表1.
11、2)26(4)共价键的极性和极化性共价键的极性和极化性共价键的极性共价键的极性非极性共价键：非极性共价键：两个相同原子两个相同原子成键电子云对称地分布在两原子之间成键电子云对称地分布在两原子之间极性共价键：极性共价键：两个不同原子两个不同原子成键电子云非对称地分布在两原子之间成键电子云非对称地分布在两原子之间27u键的极性是由于成键原子的键的极性是由于成键原子的电负性不同电负性不同而而 引起的引起的。u大小取决于成键两原子的大小取决于成键两原子的电负性值之差电负性值之差， 差值越大，键的极性也越大，差值越大，键的极性也越大， 差值越小，则键的极性也越小。差值越小，则键的极性也越小。u共价键的极
12、性与外界条件无关，是共价键的极性与外界条件无关，是永久性永久性的。的。28键的极性用偶极矩键的极性用偶极矩( (键矩键矩) )来度量：来度量：qd的单位：的单位：Cm(库仑库仑米米)q正、负电中心的电荷正、负电中心的电荷d电荷中心之间的距离电荷中心之间的距离例：例：HClCH3Cl29分子的极性由分子的偶极矩来度量。分子的极性由分子的偶极矩来度量。双原子分子双原子分子分子的偶极矩分子的偶极矩=键的偶极矩键的偶极矩多原子分子多原子分子分子的偶极矩分子的偶极矩=分子中各个分子中各个键的偶极矩的向量和键的偶极矩的向量和30共价键的极化性共价键的极化性在外电场的作用下，共价键的极性发生了变化，在外电场
13、的作用下，共价键的极性发生了变化，这种现象称为共价键的这种现象称为共价键的极化性极化性。极化度极化度(polarizability)表示成键两原子的核表示成键两原子的核电荷对成键电子云约束的相对程度。电荷对成键电子云约束的相对程度。极化度不仅与成键原子的体积、电负性、键的极化度不仅与成键原子的体积、电负性、键的种类有关，还与外电场的强度（电荷量）有关。种类有关，还与外电场的强度（电荷量）有关。31在同一电场中，对于同一类型的共价键来说，在同一电场中，对于同一类型的共价键来说，成键原子的体积越大，电负性越小，成键原子的体积越大，电负性越小，核对成键电子云的约束越小，核对成键电子云的约束越小，键的
14、极化度就越大，越易发生化学反应键的极化度就越大，越易发生化学反应例如，碳卤键的极化度为例如，碳卤键的极化度为 CICBrCClCF32极性是键的内在性质，永久存在。极性是键的内在性质，永久存在。极化性是在外电场的作用下产生的一种暂时极化性是在外电场的作用下产生的一种暂时现象，去掉外电场，又恢复原状。现象，去掉外电场，又恢复原状。 共价键的极性和极化性有着的区别共价键的极性和极化性有着的区别33二、二、 碳原子的结构与杂化轨道碳原子的结构与杂化轨道碳原子的电子结构碳原子的电子结构1s22s22p2（外层有（外层有4个电子）个电子）鲍林（鲍林（L.Pauling）1931年年杂化轨道理论（杂化轨道
15、理论（hybridorbitaltheory） 碳原子有三种杂化状态，即碳原子有三种杂化状态，即sp3、sp2和和sp杂化杂化 341.碳原子的碳原子的sp3杂化杂化在有机化合物分子中，凡以在有机化合物分子中，凡以单键单键与另外四个与另外四个原子相连的碳原子都采用原子相连的碳原子都采用sp3杂化杂化 35正四面体形，轨道轴之间的夹角为正四面体形，轨道轴之间的夹角为10928 362.碳原子的碳原子的sp2杂化杂化有机化合物分子中，凡是以有机化合物分子中，凡是以双键双键与其他原子与其他原子相连的碳原子或只与另外相连的碳原子或只与另外3 3个原子相连的碳原子个原子相连的碳原子一般采用一般采用sp2
16、杂化杂化。如：双键碳、碳自由基如：双键碳、碳自由基(CH3)、碳正离子、碳正离子( (CH3+)37平面三角形，轨道轴之间的夹角均为平面三角形，轨道轴之间的夹角均为120120 383.碳原子的碳原子的sp杂化杂化在有机化合物分子中，叁键碳原子一般采用在有机化合物分子中，叁键碳原子一般采用sp杂化杂化39spsp杂化轨道杂化轨道spsp杂化轨道在空间取向杂化轨道在空间取向直线形，轨道轴之间的夹角为直线形，轨道轴之间的夹角为180180 40杂化轨道的类型及特点杂化轨道的类型及特点类类型型轨道夹角轨道夹角几何形状几何形状剩余剩余p轨道轨道数数sp310928正四面体形正四面体形0sp2120平面
17、三角形平面三角形1sp180直线形直线形241三、同分异构现象三、同分异构现象（isomerism）分子式相同而结构不同因而其性质也不同的分子式相同而结构不同因而其性质也不同的化合物，互称为化合物，互称为同分异构体同分异构体，这种现象称为同分异构现象（简称异构现象）。这种现象称为同分异构现象（简称异构现象）。构造异构现象构造异构现象是指分子中原子间的连接顺序或是指分子中原子间的连接顺序或方式不同而产生的异构现象。方式不同而产生的异构现象。立体异构现象立体异构现象是指分子中原子间的连接顺序或是指分子中原子间的连接顺序或方式相同，但原子或原子团在三维空间的排布方式相同，但原子或原子团在三维空间的排
18、布不同而产生的异构现象。不同而产生的异构现象。 42同分异构同分异构 立体异构立体异构 构型异构构型异构 构象异构构象异构 构造异构构造异构 碳链异构碳链异构位置异构位置异构官能团异构官能团异构顺反异构顺反异构旋光异构旋光异构互变异构互变异构431.4 有机化合物的反应有机化合物的反应有机反应的实质是反应物中旧共价键的断裂和有机反应的实质是反应物中旧共价键的断裂和生成物中新共价键的形成过程生成物中新共价键的形成过程。以化学键断裂的方式分类：有机分子的以化学键断裂的方式分类：有机分子的CY为为例例：C:YC+Y均裂均裂生成生成自由基（游离基）自由基（游离基）C:YC:-+Y+异裂异裂碳负离子生成
19、碳负离子生成C+Y:-碳正离子生成碳正离子生成441.4.1自由基反应自由基反应（reactionoffreeradical） u共用电子对平均分给两个成键原子共用电子对平均分给两个成键原子 u由由共共价价键键均均裂裂而而产产生生的的带带有有单单电电子子的的原原子子或或基基团团称为自由基或游离基称为自由基或游离基u共价键均裂生成自由基的反应称为自由基反应共价键均裂生成自由基的反应称为自由基反应 u在气相或惰性溶剂中：光照或高温下在气相或惰性溶剂中：光照或高温下均裂均裂45异裂异裂u共用电子对被成键原子的某一方获得共用电子对被成键原子的某一方获得 。 u共共价价键键异异裂裂生生成成正正、负负离离
20、子子的的反反应应称称为为离离子子 型反应型反应 。u一般在极性溶剂中，酸或碱催化下进行一般在极性溶剂中，酸或碱催化下进行 。 1.4.2离子型反应离子型反应（reactionofionictype ） 46离子型反应可分为离子型反应可分为亲电反应亲电反应和和亲核反应亲核反应亲电试剂：亲电试剂：正离子或能接受电子对的分子，正离子或能接受电子对的分子，如如H+、Cl+、Br+、NO2+、BF3和和AlCl3等等亲核试剂：亲核试剂：负离子或能提供电子对的分子，负离子或能提供电子对的分子，如如OH-、CN-、H2O、ROH、NH3和和RNH2等等47由亲电试剂进攻负离子或富电子的原子而引起由亲电试剂进
21、攻负离子或富电子的原子而引起 的反应称为的反应称为亲电反应亲电反应(eletrophilicreaction)亲电反应又分为亲电反应又分为亲电取代和亲电加成反应亲电取代和亲电加成反应由亲核试剂进攻正离子或缺电子的原子而引起由亲核试剂进攻正离子或缺电子的原子而引起 的反应称为的反应称为亲核反应亲核反应(nuclephilicreaction)亲核反应又分为亲核反应又分为亲核取代和亲核加成反应亲核取代和亲核加成反应 48有机反应的类型有机反应的类型 49一、按碳骨架分类一、按碳骨架分类 1.5有机化合物的分类有机化合物的分类1.链状化合物链状化合物 （脂肪族化合物）（脂肪族化合物）CH3CH2CH
22、2CH2CH2CH3正己烷正己烷 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH9-9-十八碳烯酸十八碳烯酸 CH3CH2-O-CH2CH3乙醚乙醚50（1）碳环化合物）碳环化合物脂环族化合物脂环族化合物环戊烷环戊烷环己烯环己烯芳香族化合物芳香族化合物苯苯苯酚苯酚2.环状化合物环状化合物51（2）杂环化合物）杂环化合物呋喃呋喃噻吩噻吩吡啶吡啶52二、根据官能团分类二、根据官能团分类表表1.5有机化合物中常见官能团有机化合物中常见官能团官能团结官能团结构构名称名称英文词尾英文词尾化合物化合物类别类别化合物举例化合物举例双键双键-ene烯烃烯烃CH2=CH2-CC-叁键叁键-yne炔烃炔烃CHC
23、H-X卤原子卤原子卤代物卤代物CH3-X-OH羟基羟基-ol醇或酚醇或酚CH3OHC6H5OH53醚键醚键ether醚醚CH3OCH3羰基羰基-al-ong醛或酮醛或酮CH3CHOCH3COCH3-COOH羧基羧基-oicacid羧酸羧酸CH3COOH酯基酯基-oate酯酯CH3COOCH3酰卤基酰卤基-ylchloride酰卤酰卤CH3COCl酸酐基酸酐基icanhydride酸酐酸酐(CH3CO)2O-NH2氨基氨基-amine胺胺CH3CH2NH2-NO2硝基硝基硝基化合硝基化合物物C6H5NO2-SH巯基巯基-mercaptan硫醇硫醇CH3CH2SH-SO3H磺酸基磺酸基-sulfonicacid磺酸磺酸C6H5SO3H54本章小结本章小结1.有机化合物、有机化学的概念有机化合物、有机化学的概念2.有机化合物的结构特点有机化合物的结构特点3.碳原子的轨道杂化碳原子的轨道杂化4.有机化学反应的基本类型有机化学反应的基本类型5.有机化合物的分类方法有机化合物的分类方法55作业作业习题习题 4.5.（1）（）（3）（）（5）（）（7）6.7.
