《药用有机化学》PPT课件.ppt
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1、 药用有机化学课件 主讲:伍伟杰伍伟杰 化学副教授化学副教授 高级技师高级技师 广东食品药品职业学院首届教学名师广东食品药品职业学院首届教学名师 第一章 绪论 n 本章主要内容:有机物的定义、特性、结构、反应类型和分类。一、有机化合物和有机化学n 【有机化合物】指碳氢化合物及其衍生物。n 【有机化学】研究有机化合物及其衍生物的化学。二、有机化合物的特性n n n n n n n n1.容易燃烧n例如:石油、煤、木材、动物尸体。n n2.熔沸点低n例如:n醋酸 16 118n食盐 801 1413n3.种类繁多n无机物:只有几百万种n有机物:高达几千万种n4.难溶于水而易溶于有机溶剂n例如:石蜡
2、溶于汽油而不溶于水。n5.不导电n例如:蔗糖溶液n6.稳定性差n例如:气温较高时,肉类很快变坏。n7.反应速度慢,反应物复杂,产率低n.反应速度慢:煤的生成需要几千万年。n反应物复杂:三、有机化合物的结构n【复习】碳原子的杂化类型n1.sp3杂化n2.sp2杂化n3.sp杂化四、有机化合物共价键的属性 (自学)五、有机化学反应的基本类型1.有机化学反应的类型n(1)取代反应-在一定的条件下,有机化合物分子中的原子或原子团被其它原子或原子团取代的反应称为取代反应。n【实例】n n(2)加成反应-有机化合物分子中键的断裂,加进小的分子,形成两个新的键,这样的反应称为加成反应。n【实例】n n(3)
3、消除反应-在一定的条件下,有机化合物分子内脱去一个小分子,生成不饱和化合物的反应。n【实例】n n(4)氧化反应-有机化合物加氧或脱氢的反应。n【实例】n n(5)还原反应-有机化合物加氢或脱氧的反应。n【实例】n n(6)聚合反应-在一定的条件下,简单的小分子加聚成大分子化合物的反应。(自学)2.有机化学反应机理n (1)均裂与异裂n均裂:n异裂:n n (2)反应机理(略)六、有机化合物的分类(一)按碳的骨架分类(二)按官能团分类 (p8表15)n官能团结构 官能团名称 物质类别n 碳碳双键 烯烃n n 碳碳三键 炔烃nX 卤原子 卤代烃nOH 羟基 醇nSH 巯基 硫醇nROR 醚 醚键
4、nCHO 醛基 醛n n 酮基 酮nCOOH 羧基 羧酸nCOO 酯键 酯n n 酰键 酰胺或酰卤nCN 氰基 腈 nNO2 硝基 硝基化合物nSO3 磺酸基 磺酸【习题】n P9 5(1)(2)(3)(6)(7)动手哦 第二章 链烃n本章主要内容:n1.烷烃、烯烃、二烯烃、炔烃的命名法。n2.各种链烃中碳原子的杂化状态以及分子的形成。n3.链烃的同分异构现象。n4.乙烷、环己烷的构象(难点)。n5.顺反标记法和Z、E标记法 (难点)。n6.链烃的化学性质。n7.游离基反应历程和亲电反应历程(难点)。n8.电子效应诱导效应和共轭效应(难点)。第一节 烷烃n【烃】只由碳氢两种元素组成的有机物称为
5、烃。一、烷烃的通式和同系列(一)烷烃的定义和通式n 1.烷烃的定义n【烷烃】分子中碳碳之间以单键相连,每个碳原子的其余价键都与氢原子结合,这样的烃称为烷烃。n 2.烷烃的通式 CnH2n+2 (n1)(二)烷烃的同系列【同系列】n 如果一系列化合物,具有同一通式,结构相似,且在组成上相差一个或多个CH2,则该系列化合物称为同系列。n【同系物】同系列中的化合物互为同系物。二、烷烃的结构(一)碳原子的sp3杂化n(二)烷烃的结构n1.甲烷分子的形成【甲烷正四面体分子模型】109.5n2.乙烷的分子形成三、烷烃的同分异构现象(一)碳链异构n【例:C5H12】n n(二)构象异构n1.乙烷的构象乙烷不
6、同构象的能量曲线图乙烷不同构象的能量曲线图n 结论:n【最稳定构象】交叉式n【最不稳定构象】重叠式n2.丁烷的构象n【最稳定构象】对位交叉式n【最不稳定构象】全重叠式四、烷烃的命名碳原子的分类碳原子的分类 伯、仲、叔、季碳伯、仲、叔、季碳 伯、仲、叔氢伯、仲、叔氢 n(一)普通命名法n1.直链烷烃的命名根据分子中碳原子的数目称“某”烷。n “某”:十个碳以内用“天干”表示;n 十个碳以上用十一、十二、十三-表示;n【实例】n2.有支链烷烃的命名n冠“异”字 n根据所有碳数目(含侧链)称异“某”烷n【说明】“R”部分不能再有侧链,否则不能用此法进行命名。n【例】n 冠“新”字n 根据所有碳数目(
7、含侧 n 链)称新“某”烷n【说明】“R”部分不能再有侧链,否则不能用此法进行命名。n【例】(二)系统命名法1.烷基的命名n【烷基】烷烃分子中去掉1个氢原子后剩下的部分。例:CH3 CH2CH3 CH2CH2CH3 -CH(CH3)2n甲基 乙基 正丙基 异丙基n【烷基的命名】“烃”字改“基”字。2.烷烃的命名 n【命名原则】n 最长碳链为主链,n 主链等长选多侧,n 主链碳数称“某烷”。n 从近到远来编号,n 从简到繁来命名,n 相同基团要合并,n 编号总和要最小。n 位置用“阿拉”,n 数目同“汉字”,n 逗号短线要分明。【堂上练习】n命名下列化合物:n 动手哦五、烷烃的性质(一)烷烃的物
8、理性质 (自学)(二)烷烃的化学性质n 烷烃性质稳定,与强酸、强碱、氧化剂、还原剂都不起反应。n 1.卤代反应n 反应条件:光照n 反应类型:游离基反应n 反应式:【反应历程】(自学)n(1)链引发:n n(2)链增长n(3)链终止2.氧化反应六、烷烃的来源和重要的烷烃 (自学)第二节 烯烃 n烯烃的官能团 CC n烯烃的通式:CnH2n(n2)一、烯烃的结构n(一)碳原子的sp2杂化sp2杂化轨道构型杂化轨道构型2pz轨道轨道(二)乙烯分子的形成n(二)乙烯分子的形成n 乙烯的球棍模型乙烯的球棍模型二、烯烃的异构现象和命名(一)烯烃的异构现象 n 1.碳链异构现象由于碳原子的连接方式不同而引
9、起的异构现象。n【例】1戊烯与2甲基1丁烯n 2.官能团位置异构现象由于官能团位置的不同而引起的异构现象。n【例】1丁烯与2丁烯n n 3.顺反异构现象由于双键或脂环上不能自由旋转的碳原子所连接的原子或原子团在空间的排列方式不同而引起的异构现象。【产生顺反异构现象的条件】n a.分子内存在限制碳原子自由旋转的因素(碳碳双键或脂环)。n b.每一个不能自由旋转的碳原子所连接的两个原子或原子团不能相同。4.顺反异构的标记法n(1)顺反标记法n【条件】两个不能自由旋转的碳原子所连接的四个原子或原子团必需有两个相同但相同的两个不能连在同一个碳原子上。n【判断】两个相同的原子或原子团同侧位顺式,反侧位反
10、式。注意哦n(2)Z、E标记法n【条件】两个不能自由旋转的碳原子所连接的四个原子或原子团可以相同,也可以不相同,但相同的两个不能连在同一个碳原子上。n【判断】两个优先的原子或原子团同侧为Z型,反侧为E型。n 1.顺反和ZE之间没有必然关系。n 2.有 顺反必然有ZE,但有ZE不一定有 顺反。n【堂上练习】用顺反和ZE标记下列化合物:n 注意哦(二)烯烃的命名n【命名原则】n 1.含双键最长碳链为主链,根据主链碳数称“某烯”。n 2.近双键一端开始编号。n 3.双键的位置要标出。n4.其余类似烷烃。n例:(三)常见烯烃基的命名n【烯基】烯烃分子中去掉1个氢原子后剩下的基团。n常见的烯基:n CH
11、2=CH-乙烯基n CH3CH=CH-丙烯基(或 1丙烯基)n CH2=CHCH2-烯丙基(或3丙烯基)异丙烯基(或2丙烯基)三、烯烃的性质(一)加成反应n 键断裂键断裂,两个一价原子或,两个一价原子或原子团加到原子团加到键两端的碳原子上,键两端的碳原子上,形成两个新的形成两个新的键。键。n1.催化加氢n 2.亲电加成 n(1)加卤素n n【特征反应】烯烃能使溴水或溴的四氯化碳溶液(棕红色)褪色。n【实例】n(2)加卤化氢【问题】n 如果不对称的烯烃与卤化氢加成,情况又如何?【马氏规则】n 不对称烯烃与不对称试剂加成时,试剂中带正电部分总是加到含氢较多的双键上,而带负电部分总是加到含氢较少的双
12、键上。n【注意】反马氏规则n反马氏规则适应条件:n1)试剂只能是HBr,其它不行。n2)必须有过氧化物存在。n各种卤化氢的反应活性:n HIHBrHCln【原因】a.卤原子的半径n b.卤离子的还原性强弱诱导效应诱导效应n定义:定义:成键原子由于电负性不同而产生极成键原子由于电负性不同而产生极性,并通过静电引力沿着碳链向某方向传性,并通过静电引力沿着碳链向某方向传递,使分子中电子云分布发生改变的现象。递,使分子中电子云分布发生改变的现象。I吸电子诱导效应,吸电子诱导效应,I供电子诱导效应供电子诱导效应n基团电负性的顺序:基团电负性的顺序:n F Cl Br I OCH3 OH nNHCOCH3
13、 C6H5 CH=CH2 H CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3n诱导效应解释马氏规则诱导效应解释马氏规则n(3)加水n也可以在加热条件,在硫酸作用下加水.如果是不对称的烯烃加水,同样遵循马氏规则。【实例】n(4)加硫酸n(5)加次卤酸(HOX)3.H的卤代反应(二)氧化反应n 与高锰酸钾反应:n【特征反应】烯烃能使KMnO4溶液(紫色)褪色。n【烯烃双键断键氧化规律】n 1.双键碳含两个H(边端烯)变为CO2;n 2.双键碳含一个H变为COOH;(羧基)n3.双键碳不含氢变为 C=O(酮基)n【实例】CH3CHCH2 CH3CHCHCH2堂解:n 某化合物分子式为C5H10,
14、与高锰酸钾酸性溶液反应生成一分子酮和一分子羧酸。试推导该化合物的结构式。n【讨论】n1.改为C6H12n2.生成一分子酮并放出CO2动动脑(三)烯烃的聚合反应(自学)四、重要的烯烃(自学)第三节 二烯烃 n二烯烃的通式 Cn H2n-2(n3)一、二烯烃的分类和命名(一)二烯烃的分类n1.隔离二烯烃 n CCH(CH2)nCHC (n1)n【结构特点】两个双键被两个或两个以上的单键隔开。n 例:1,4-戊二烯n 2.聚集二烯烃(CCC)n【结构特点】两个双键连在同一个碳上。n 例:1,2-丁二烯n 3.共轭二烯烃(CCCC)n【结构特点】两个双键相隔一个单键。n 例:1,3-丁二烯 共轭双烯的
15、结构共轭双烯的结构平面分子平面分子;P轨道垂直于平面且彼此相互平行轨道垂直于平面且彼此相互平行,重叠重叠;C1-C2,C3-C4双键双键C2-C3部分双键。大部分双键。大 键又叫做键又叫做“离域键离域键”。(二)二烯烃的命名【命名原则】n 1.含两个双键的最长碳链为主链,根据主链碳数称“某二烯”。n 2.近双键一端开始编号。n 3.两个双键的位置要标出。n【实例】三、共轭二烯烃的性质(一)共轭二烯烃的加成反应共轭效应共轭效应n 在共轭体系中,由于原子间的相互影响,在共轭体系中,由于原子间的相互影响,使整个分子电子云的分布趋向于平均化的倾使整个分子电子云的分布趋向于平均化的倾向向。共轭共轭共轭共
16、轭 键与键与 键的重叠,使电子离域体系稳定。键的重叠,使电子离域体系稳定。p-共轭共轭 p轨道与轨道与 键的重叠,使电子离域体系稳定。键的重叠,使电子离域体系稳定。共轭共轭 键与键与 键的重叠,使电子离域体系稳定。键的重叠,使电子离域体系稳定。p共轭共轭 键与键与p键的重叠,使电子离域体系稳定。键的重叠,使电子离域体系稳定。共轭体系比非共轭体系稳定。共轭体系比非共轭体系稳定。(二)双烯合成反应 四、重要的共轭二烯烃 (自学)第四节 炔烃 n炔烃的官能团 CCn炔烃的通式 CnH2n-2(n2)-与二烯烃同分异构一、炔烃的结构 二、炔烃的异构现象和命名(一)炔烃的异构现象n1.碳链异构n 例如:
17、1-己炔和4-甲基-1-己炔n2.官能团位置异构n 例如:1-丁炔和2-丁炔(二)炔烃的命名n【命名原则】(与烯烃相似)n 1.含三键最长碳链为主链,根据主链碳数称“某炔。n 2.近三键一端开始编号。n 3.三键的位置要标出。n【实例】(三)分子中同时含有双键和三键的化合物的命名n【命名原则】n 1.主链含双键和三键。n 2.近不饱和键一端开始编号。n 3.两端相等时,优先照顾双键位置最小。n 4.根据主链碳数称“某烯炔(烯在前炔在后),不饱键的位置要标出。n【实例】三、炔烃的性质(一)炔烃的物理性质 (自学)(二)炔烃的化学性质 1.加成反应n(1)催化加氢n n n(2)亲电加成反应n 1
18、)与卤素加成n【特征反应】炔烃能使溴水或溴的四氯化碳溶液(棕红色)褪色。n2)与HX加成(遵循马氏规则)n3)与水加成(遵循马氏规则)(分子重排)(醛)2.氧化反应 n【氧化规律】n三键有氢变CO2 ,(或:边端炔放CO2);n三键无氢变COOHn非边端炔变为2分子相应碳数的羧酸 n【实例】n【堂上练习】n 3.生成炔化物的反应 【边端炔烃的特征反应】n【堂上练习】鉴别1-丁炔和2-丁炔 4.聚合反应(自学)四、乙炔习题p35n1.(2)(3)(7)n2.(5)n3.(3)(6)(9)n10.(3)n11.(2)第三章 环烃 第一节 环烷烃 一、环烷烃的命名(一)环烷烃n【命名原则】在相应的烷
19、烃名称前加“环”字n【实例】(二)桥环化合物n【命名原则】n 1.编号:桥头长桥另一桥头中桥桥头短桥n2.命名:双环长.中.短“某”烷n【实例】二、环烷烃的化学性质(一)卤代反应(二)开环加成反应n【反应活性】n 环丙烷环丁烷环戊 烷环己烷n 1.催化加氢(自学)n 2.加卤素n【特征反应】n 3.加卤化氢 n断键部位:含氢最多与含氢最少的键断。n【反应活性】n 环丙烷环丁烷环戊 烷环己烷(三)氧化反应n 常温下,环烷烃与氧化剂(如高锰酸钾、臭氧等)都不起反应。三、环烷烃的稳定性四、环己烷及其衍生物的构象【规律】n 1.一元取代物,取代基位于e键的椅式构象较稳定;n 2.环上有不同取代基时,大
20、取代基位于e键的椅式构象较稳定;n 3.多元取代物,最稳定的构象是e键上取代基最多的椅式构象。【堂解】n1.下列构象中,哪一个比较稳定?n n2.写出1,4二甲基环己烷的稳定构象n 3.下列构象中,哪一个比较稳定?第二节 芳香烃n【芳香性】指芳环稳定,难氧化、难加成、易取代的化学性质。n【芳香烃】指具有芳香性的碳氢化合物一、芳烃的分类二.苯的结构n 分子式C6H6(一)苯的凯库勒结构n【苯的凯库勒结构的缺陷】n 1.结构式有三个双键,但苯环难发生加成和氧化反应。n 2.按照结构式,苯的二元取代物应该有两种异构体,但事实上只有一种。(二)苯分子结构的现代观点n苯的分子结构n 苯的构造式文献用 表
21、示,习惯上仍n用凯库勒式表示 苯的结构。三、单环芳烃的异构现象和命名(一)异构现象n 1.苯及其同系物的通式n 2.苯的同系物3.同分异构现象(例:C8H10)(二)命名 1.芳烃的命名 n【命名原则】n (1)通常以苯为母体,烷基为取代基。取代基的位置、数目、名称放在母体之前。n (2)二元取代苯可用阿拉伯数字或邻、间、对的方式标出取代基的位置。n (3)三元取代苯可用阿拉伯数字或均、偏、连的方式标出取代基的位置。n (4)多个取代基时,先简后繁,同类合并。n (5)对于多烷基苯,如果其中有一个是甲基,也可以以甲苯为母体。n(6)复杂的芳烃,以苯环为取代基。n【实例】2.芳烃基的命名四、单环
22、芳烃的化学性质(一)物理性质(自学)(二)化学性质1.亲电取代反应 n(1)卤代反应(注意反应条件:Fe或FeCl3)n n【实例】n(2)硝化反应(引进 NO2)n n【说明】甲苯比苯更容易硝化。n(3)磺化反应(引进 SO3H)n n(4)傅克反应【在苯环上引进烷基(-R)、酰基(R-CO-)】n【反应条件】无水AlCl3n傅克烷基化反应:n【实例】n n傅克酰基化反应:n【实例】n n(5)亲电取代反应机理(略)2.加成反应(自学)n(1)催化加氢n(2)加氯 3.氧化反应(1)苯环的氧化(自学)(2)苯环侧链的氧化n【条件】含-Hn【规律】n 1.不管侧链多长,都变为-COOH。n 2
23、.有多少个侧链就变为多少个-COOH。n【实例】n【说明】若侧链不含-H,则不能发生氧化反应。五、苯环亲电取代反应的定位法则(一)定位基及定位规律n【问题】n 1.为什么甲苯硝化比苯容易,而硝基苯再硝化比苯要难?n 2.为什么甲苯硝化的主要产物是邻硝基甲苯和对硝基甲苯;硝基苯硝化的主要产物是间二硝基苯,而不是邻二硝基苯和对二硝基苯?定位规律 1.邻、对位定位基 n 常见:n【特点】定位基中直接于苯环相连的原子不含重键,而多数含有未共用电子对。n【作用】除-X外,其他的邻、对位定位基均能活化苯环,使苯环的电子云密度增大,亲电取代反应更容易进行,新引进的基团进入原有取代基的邻位或对位。2.间位定位
24、基n常见:、-NO2、-CN、-HSO3、-CHO、-COOHn【特点】定位基中直接与苯环相连的原子都含重键或带有正电荷。n【作用】能钝化苯环,使苯环的电子云密度降低,亲电取代反应较难进行,新引进的基团进入原有取代基的间位 n 表34 常见邻对位和间位定位基的定位效应n 邻对位定位基 定位效应 间位定位基n-NR2、-NHR、-NH2 强 -OH -O2n-OR -CNn-NHCOR -COOHn-R -CHO n-X 弱 -SO3H(二)定位规律的解释n1.邻、对位定位基n2.间位定位基(三)定位规律的应用n 1.预测反应物n(1)两个取代基定位方向一致n【实例】n(2)两个取代基定位方向不
25、一致n【实例】n2.选择合理的合成路线n【堂上练习】由苯合成邻硝基苯甲酸和间硝基苯甲酸。六、稠环芳烃(一)萘 n1.萘的结构n2.萘的衍生物的命名n 3.萘的化学性质 n(1)亲电取代n【规律】反应主要发生在位n(2)加成反应(二)蒽和菲(自学)(三)致癌烃(自学)七、芳香烃及休克尔规则n【休克尔规则】n1.环状共轭体系n 2.共平面n 3.电子数符合4n+2n【实例】苯、1,3环戊二烯负离子习题 nP56 1.(5)2.(5)(9)3(3)(4)6.7.第四章 卤代烃n官能团 -Xn结构通式 R-X或 Ar-X一、卤代烃的分类(一)根据烃基的结构分类(二)根据与卤原子相连的碳原子类型分类n
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