元素有机化合物.ppt
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1、关于元素有机化合物现在学习的是第1页,共88页第十一章 元素有机化合物一、有机磷化合物二、有机锂化合物现在学习的是第2页,共88页 有机化合物主要含有C、H以及O、N、S、X等元素。除此之外的其它元素都称为异元素异元素,由异元素参与的有机化合物称为元素有机化合物。 元素有机化合物分为两大类两大类:金属金属元素有机化合物和非金属非金属元素有机化合物。 本章我们仅对有机磷有机磷和有机锂有机锂化合物作简单的介绍。现在学习的是第3页,共88页一、有机磷化合物 磷和氮原子同属第五主族(1S22S22P63S23P3),它们所形成的化合物具有相似的结构。NH3CCH3CH3CH3CH3H3CP三甲胺 三甲
2、膦现在学习的是第4页,共88页1、有机磷化合物的制备PCl3LiAlH4PH3H2PNaTHFNaEt2OCH3IH2PNaCH3PH2NaCH3PHNa(CH3)2PHCH3ICH3MgIPCl3(CH3)3P3 MgClIEt2O二甲基膦三甲基膦现在学习的是第5页,共88页(CH3)3PCH3I(CH3)4P I(CH3)4P OHAg2OH2OC6H5MgBrPCl3(C6H5)3P3MgClBr3 三苯基膦2、Wittig反应 Wittig反应是合成特殊烯烃的有效方法。(C6H5)3PCH3I(C6H5)3PCH3I现在学习的是第6页,共88页(C6H5)3PCH3I(C6H5)3PC
3、H2(C6H5)3PCH2C6H5Li 磷叶立德 (Ylide)叶立德分子中的碳负离子具有很强的亲核性。C6H5CHO(C6H5)3PCH2C6H5CCH2OHP(C6H5)3C6H5CHCH2OP(C6H5)3现在学习的是第7页,共88页例如:OCH2O(C6H5)3PCH2DMSOCH2(C6H5)3PO86%若以若以Grignard试剂合成,不能得到所需产物试剂合成,不能得到所需产物。现在学习的是第8页,共88页二、有机锂化合物 有机锂化合物的亲核性亲核性和碱性碱性比Grignard试剂强。 1、制备CH3CH2CH2CH2Br2LiCH3CH2CH2CH2LiLiBrEt2O-10反应
4、必须在惰性溶剂、低温、纯氮气氛中进行。现在学习的是第9页,共88页2、化学性质 反应与Grignard试剂相似,但活性更高,常用于空间位阻大的反应。(1)加成反应CH3CH2CCH(CH3)2OCH3CH2LiCH3CH2CCH(CH3)OHCH2CH3(1) Et2O(2) H2OnC4H9Li( nC4H9)2COLiOLinC4H9COnC4H9CO2H2O现在学习的是第10页,共88页(2)烃基取代反应(合成对称结构的烷烃)nC4H9ILinC4H9C4H9nLiI(3)二烷基铜锂的反应(合成不对称结构的烷烃) Corey-House合成2 RLiCuIR2CuLiLiIEt2OR2C
5、uLiRXRRRCuLiX现在学习的是第11页,共88页卤代烃中的羟基羟基、羰基羰基、酯基酯基、氰基氰基和孤立双键孤立双键不受影响。例如:(CH3CH2CHCH3)CuLiCH3(CH2)3CH2ClCH3CH2CHCH2(CH2)3CH3CH3(84%)(CH3)2CuLiCH3(CH2)3CH2ICH3(CH2)4CH398%现在学习的是第12页,共88页第十二章 生命有机化学一、碳水化合物二、氨基酸和蛋白质现在学习的是第13页,共88页一、碳水化合物 碳水化合物也称为糖糖,它是由碳碳、氢氢、氧氧三元素组成,最初人们发现,除碳之外,氢与氧之比与水相同。通式Cm(H2O)n ,统称为碳水化合
6、物。生命有机化学主要研究的对象是核酸核酸、蛋白质蛋白质、和多糖多糖等大分子化合物及其参与生命过程的其它有机分子,它们是维持生命机器正常运转的最重要的基础物质。现在学习的是第14页,共88页氧化,CO2+H2O+热量转化,脂肪转化,氨基酸 蛋白质生命维持过程: 植物叶 (+)葡萄糖 CO2+H2O n个葡萄糖 纤维素分子叶绿素,日光叶绿素,日光 淀粉植物骨架植物的营养素被动物吃下 (+)葡萄糖单元肝脏 肝糖 (+)葡萄糖血液血液 分解分解各种组织血液血液现在学习的是第15页,共88页 碳水化合物按分子大小可分为三大类: 单糖单糖: 不能再水解成更小分子的多羟基醛或酮。 如葡萄糖、果糖等。 低聚糖
7、低聚糖:能水解成两、三或几个分子单糖的碳水化 合物,最重要的是二糖,如麦芽糖、蔗糖等。 多糖多糖: 水解后能产生较多个分子单糖的碳水化合物。 如淀粉、纤维素等。 本章主要讨论葡萄糖葡萄糖。现在学习的是第16页,共88页1、单糖葡萄糖 最重要的单糖是戊糖核糖核糖和己糖葡萄糖葡萄糖及果糖果糖。CH2OHOHHOHHHOHCHOCH2OHOHHOHHHHCHOCH2OHHOHOHHHHOHOHCHOCH2OHHOHOHHHHOCH2OHOD-核糖核糖 D-2-脱氧核糖脱氧核糖 D-(+)葡萄糖)葡萄糖 D-(-)果糖)果糖现在学习的是第17页,共88页(1)葡萄糖的开链结构开链结构的论证CH2OHH
8、OHOHHHHOHOHCHOCH2OH(CHOH)4CH2OHCH3(CH2)4CH3CH2OAc(CHOAc)4CH2OAcCOOH(CHOH)4CH2OHCOOH(CHOH)4COOHCOOHCH2(CH2)4CH3H2/NiHI(CH3CO)2OBr2/H2OHNO3HCNH3OHI这些反应都说这些反应都说明葡萄糖的结明葡萄糖的结构是直链的。构是直链的。现在学习的是第18页,共88页(2)葡萄糖的环状结构 下列实验结果与事实不符事实不符。(a)D-(+)-葡萄糖不能与NaHSO3发生加成(与 醛的性质不符)。(b)D-(+)-葡萄糖(50以下结晶,mp146) 溶于水,比旋光度由+112
9、逐步下降到+52.7。 D-(+)-葡萄糖(98以上结晶,mp150) 溶于水,比旋光度由+19逐步上升到+52.7。 这种变旋光现象,开链式结构不能解释。现在学习的是第19页,共88页 上述事实无法以开链结构解释。设想:若通过分子内半缩醛的方式形成稳定的六元环,会有怎样的说明?(c)在HCl存在下,葡萄糖与甲醇作用仅生成一分子加成产物(醛可以与两分子醇作用),形成的甲基-D-葡萄糖苷有两种结构,它们都没有变旋光现象。mp 165 =+158 甲基-D-葡萄糖苷mp 107 =-33 甲基-D-葡萄糖苷 现在学习的是第20页,共88页CH2OHHOHOHHHHOHOHCHOCHHOCHOHCH
10、2OHCOHHCHOHCHOCHHOCCH2OHHOHCOHHCHOHCHOHOHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHHOHHOHCH2OHHO-D-(+)葡萄糖)葡萄糖 -D-(+)葡萄糖)葡萄糖现在学习的是第21页,共88页CH2OHHOHOHHHHOHOHCHOHOHHOHHOHHOHCH2OHHOHOHOHHHOHHOHCH2OHHO对变旋光现象的解释: 葡萄糖的环状结构存在-、-两种形式,它们的旋光性是不同的。mp146的结晶为-型 ,mp150的结晶为-型。在溶液中,它们可以通过开链式结构发生转化(动态平衡)。- 38% 0.5% - 62%现在学习的是第22页,共88页为
11、什么-型的构型占优?HHHOHHOHHOHOHOCH2OHHHOHHHOHHOHOHOCH2OH -D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖由于开链式结构量很少,游离的醛不能达到与NaSO3形成沉淀。现在学习的是第23页,共88页当与甲醇形成苷后(缩醛,不是半缩醛),不能发生氧环式结构与开链式结构的动态平衡,就没有变旋光现象。HHHOCH3HOHHOHOHOCH2OHHHOCH3HHOHHOHOHOCH2OH 甲基-D-吡喃葡萄糖苷 甲基-D-吡喃葡萄糖苷现在学习的是第24页,共88页(3)葡萄糖的构型和标记 葡萄糖分子中有4个手性碳,共有16个异构体。 其中仅有一对对映体称为葡萄糖。葡萄糖构型的确定
12、是以甘油醛为标准。CHOCH2OHOHHCH2OHHOHOHHHHOHOHCHOD-甘油醛 D-葡萄糖现在学习的是第25页,共88页CH2OHHOHOHHHHOHOHCHOR/S命名:(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛D-(+)-葡萄糖旋光方向(+)或(-)与构型不是固定关系。CH2OHOHHOHHHOHCHOD-(-)-核糖现在学习的是第26页,共88页CH2OHHOHOHHHHOHOHCHOAgOHCH2OHHOHOHHHHOHOHCOOHAg(4)葡萄糖的化学性质 (a)还原性 葡萄糖葡萄糖可以被Fehling试剂或Tollens试剂氧化,被称为还原糖还原糖(果糖
13、果糖与其相似)。现在学习的是第27页,共88页糖的还原性实验演示:糖的还原性实验演示:现在学习的是第28页,共88页(b)脎的生成 醛糖或酮糖与苯肼作用,生成苯腙,当苯肼过量时,则生成一种不溶于水的黄色结晶,称为脎。CH2OHHOHOHHHHOHOHCHOCH2OHHOHOHHHHOHOHCHNNHC6H5CH2OHHOHOHHHHOCHNNHC6H5NNHC6H5C6H5NHNH22C6H5NHNH2D-葡萄糖脎果糖也有类似的反应。果糖也有类似的反应。现在学习的是第29页,共88页糖脎的形成实验演示:糖脎的形成实验演示:现在学习的是第30页,共88页(c)苷的生成 葡萄糖苷羟基苷羟基上的氢被
14、其它基团取代后的化合物称为苷。例如;甲基-D-(+)-葡萄糖苷HHHOCH3HOHHOHOHOCH2OHHHOCH3HHOHHOHOHOCH2OH-甲基-D-(+)-葡萄糖苷 -甲基-D-(+)-葡萄糖苷 现在学习的是第31页,共88页2、二糖 二糖是一个单糖分子中的苷羟基苷羟基和另一个单糖分子中的苷羟基苷羟基或醇羟基醇羟基之间脱水后的缩合物。(1)麦芽糖 一分子-D-吡喃葡萄糖的苷羟基与另一分子葡萄糖C4上的羟基缩水而成。分子中仍保留一个苷羟基。所以,麦芽糖是还原糖还原糖,有变旋光性有变旋光性。现在学习的是第32页,共88页HOHOHOOHOCH2OHHOHHOOHOCH2OHHOHOHOO
15、HOCH2OHOHHHOOHOCH2OH4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖苷4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖苷现在学习的是第33页,共88页(2)纤维二糖 由一分子-葡萄糖的苷羟基与另一分子的葡萄糖的C4羟基缩水而成。分子中仍保留一个苷羟基。所以是还原糖还原糖,有变旋光性有变旋光性。OHHOHOOHOCH2OHHOHOOHOHCH2OH4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖苷现在学习的是第34页,共88页(3)蔗糖 由一分子-果糖的苷羟基与一分子-葡萄糖的苷羟基缩水而成。蔗糖分子中没有苷羟基,所以是非还原糖非还原糖,没有变旋光性没有变旋光性。HOHOHOOHO
16、CH2OHOCH2OHCH2OHOHOH -D-吡喃葡萄糖基-D-呋喃果糖苷现在学习的是第35页,共88页二、氨基酸和蛋白质 蛋白质是一切生命的表现形式,它是构成所有动、植物组织的基本材料,从化学组成上来看,一切蛋白质都是由氨基酸组成的。 1、氨基酸 构成蛋白质的氨基酸主要是-氨基酸氨基酸。由蛋白质经酸水解,分离后可得到二十余种-氨基酸,其中除甘氨酸之外,都具有旋光性旋光性,并且同属L-构型构型。现在学习的是第36页,共88页CH2OHHH2NCOOHHH2NCOOHOHHCH3CH3HH2NCOOHCOOHHH2NCH2NNHNCOOHHHHOL-丝氨酸 L-丙氨酸 L-苏氨酸 L-组氨酸
17、L-羟基脯氨酸现在学习的是第37页,共88页(1)氨基酸的性质 氨基酸是没有挥发性的粘稠液体或结晶固体。固体氨基酸的熔点很高。一般氨基酸能溶于水氨基酸能溶于水,不溶于乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂。 (a)酸碱性和等电点 氨基是碱性基团,羧基是酸性基团,氨基酸分子是一个两性分子。固体氨基酸主要以内盐内盐形式存在。RCHNH3COO现在学习的是第38页,共88页 由于氨基接受质子的能力和羧基离去质子的能力不等同,导致溶液中各个离子的不平衡。当溶液PH调节到溶液中正正、负离子浓度恰好相等负离子浓度恰好相等(此时溶液不导电不导电,偶极离偶极离子浓度最大子浓度最大,氨基酸的溶解度最小溶解度最小)此点PH值
18、为该氨基酸的等电点等电点PI。在水溶液中,根据环境的PH而显示不同的存在形式。RCHCOONH2RCHCOONH3RCHCOOHNH3HHOHOH负离子 偶极离子 正离子现在学习的是第39页,共88页(b)和水合茚三酮的反应 除了脯氨酸和羟基脯氨酸与水合茚三酮反应显黄色黄色外,其它-氨基酸的水溶液与水合茚三酮反应,呈现蓝紫蓝紫色。OHOHOORCHCOOHNH2NOOOOHRCHOCO2H2O注意注意:伯胺、氨、铵盐有干扰。现在学习的是第40页,共88页蛋白质与水合茚三酮的显色反应:蛋白质与水合茚三酮的显色反应:现在学习的是第41页,共88页黄色反应演示:黄色反应演示:现在学习的是第42页,共
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