有機(jī)化學(xué) chapter-01 緒論

1、Organic Chemistry 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 四大化學(xué)四大化學(xué)：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué) ( (VitalismVitalism) ) 18061806年瑞典化學(xué)家年瑞典化學(xué)家Berzelius(1779-1848)Berzelius(1779-1848)首次使用首次使用“有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)”這個(gè)名稱(chēng)。這個(gè)名稱(chēng)。 NH 2 C N H 2 O N H 4 C N O +- inorganicorganic heat 此后，此后，1919世紀(jì)中期人們合成了許多有機(jī)化合物，世紀(jì)中期人們合成了許多有機(jī)化合物， 徹底動(dòng)搖了徹底動(dòng)搖了“生命力學(xué)

2、說(shuō)生命力學(xué)說(shuō)”?，F(xiàn)在人們?nèi)匀皇褂谩，F(xiàn)在人們?nèi)匀皇褂?“有機(jī)有機(jī)”兩個(gè)字描述有機(jī)物和有機(jī)化學(xué)兩個(gè)字描述有機(jī)物和有機(jī)化學(xué), , 不過(guò)它的含義與早期不過(guò)它的含義與早期“有機(jī)有機(jī)”的含義已完全不同。的含義已完全不同。 有機(jī)化合物有機(jī)化合物 碳?xì)浠衔锛捌溲苌锾細(xì)浠衔锛捌溲苌?H CNOF PSCl Br I Si B 有機(jī)化合物中常見(jiàn)的元素 CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由于其性質(zhì)等由于其性質(zhì) 與無(wú)機(jī)物相似，習(xí)慣上仍列為無(wú)機(jī)物與無(wú)機(jī)物相似，習(xí)慣上仍列為無(wú)機(jī)物 有機(jī)化合物數(shù)量龐大有機(jī)化合物數(shù)量龐大 截止到截止到20072007年年3 3月月6 6日日07:30:2807:3

3、0:28，美國(guó)，美國(guó)化學(xué)文摘化學(xué)文摘 社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,926,776種，最種，最 新化合物登記號(hào)碼為新化合物登記號(hào)碼為924728-01-8 。 截止到截止到20072007年年3 3月月7 7日日07:30:2807:30:28，美國(guó)，美國(guó)化學(xué)文摘化學(xué)文摘 社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,950,196種，最種，最 新化合物登記號(hào)碼為新化合物登記號(hào)碼為 924962-30-1 。 24h增加了增加了2,3420種種 SciFinder 為什么為什么有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)要作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科呢？要作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科呢？ C C 結(jié)合力強(qiáng)

4、結(jié)合力強(qiáng) 同分異構(gòu)體的產(chǎn)生同分異構(gòu)體的產(chǎn)生 主要原因：主要原因： 1.1.種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 2.2.性能特點(diǎn)，變化規(guī)律性能特點(diǎn)，變化規(guī)律 （超過(guò)（超過(guò)10001000萬(wàn)種）萬(wàn)種） C4H10 CH3CH2-OH CH3-O-CH3C2H6O （3）異構(gòu)體）異構(gòu)體分子式分子式 CH3CH2CH2CH3 CH3-CH-CH3 CH3 碳與碳之間可以碳與碳之間可以 多種方式結(jié)合多種方式結(jié)合 （1 1）不僅能與電負(fù)性較小的氫原子結(jié)合，也能與電負(fù)性較大的）不僅能與電負(fù)性較小的氫原子結(jié)合，也能與電負(fù)性較大的 氧、硫、鹵素等元素形成化學(xué)鍵。氧、硫、鹵素等元素形成化學(xué)鍵。 （2 2）碳與碳

5、之間可以）碳與碳之間可以C-C C-C 、C=CC=C、CCCC相互結(jié)合，并且可以形成鏈狀或環(huán)狀。相互結(jié)合，并且可以形成鏈狀或環(huán)狀。 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)（Organic Chemistry） 研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、 變化規(guī)律和合成方法的科學(xué)變化規(guī)律和合成方法的科學(xué) -醫(yī)科醫(yī)科 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 物理性質(zhì)物理性質(zhì) C O OH 酸性 取代 酸性強(qiáng)弱 羧酸衍生物 脫羧如H2CO3分解 分子間、內(nèi)氫鍵相互作用 結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)！ 分子極性相似相溶原理 沸點(diǎn) 溶解性 R H-O-H 取代羧酸 官能團(tuán) 有機(jī)化學(xué) 材料 化學(xué) 藥學(xué)醫(yī)學(xué) 有何偏重？ 共同關(guān)注：共同關(guān)注： 為何要學(xué)

6、有機(jī)化學(xué)？為何要學(xué)有機(jī)化學(xué)？ Carbohydrates (養(yǎng)分養(yǎng)分) Fats (養(yǎng)分養(yǎng)分) Proteins （人體組織人體組織） Vitamins （體內(nèi)代謝）體內(nèi)代謝） Enzymes （體內(nèi)代謝）體內(nèi)代謝） Hormone （體內(nèi)代謝）體內(nèi)代謝） 醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象是組成成分復(fù)雜的人體。組成醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象是組成成分復(fù)雜的人體。組成 人體的物質(zhì)除水和一些無(wú)機(jī)鹽以外，人體的物質(zhì)除水和一些無(wú)機(jī)鹽以外，絕大部分絕大部分 是有機(jī)物是有機(jī)物。 有機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)課程中的一門(mén)重要基礎(chǔ)課有機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)課程中的一門(mén)重要基礎(chǔ)課 有機(jī)化合物在體內(nèi)進(jìn)行著一系列復(fù)雜的變化（包括有機(jī)化合物在體內(nèi)進(jìn)行著一系列復(fù)雜的變化（

7、包括化學(xué)反化學(xué)反 應(yīng)應(yīng)），以維持體內(nèi)新陳代謝作用的平衡。為了防治疾病，除），以維持體內(nèi)新陳代謝作用的平衡。為了防治疾病，除 了研究病因以外，還要了解了研究病因以外，還要了解藥物藥物在體內(nèi)的變化，它們的結(jié)構(gòu)在體內(nèi)的變化，它們的結(jié)構(gòu) 與藥效、毒性的關(guān)系，這些都與有機(jī)化學(xué)密切相關(guān)。與藥效、毒性的關(guān)系，這些都與有機(jī)化學(xué)密切相關(guān)。 作為一門(mén)作為一門(mén)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課，它為生物化學(xué)、生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、，它為生物化學(xué)、生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、 衛(wèi)生學(xué)以及臨床診斷等提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。醫(yī)學(xué)和生物學(xué)正衛(wèi)生學(xué)以及臨床診斷等提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。醫(yī)學(xué)和生物學(xué)正 在探索的重大課題研究，往往也離不開(kāi)有機(jī)化學(xué)的密切配合。在

8、探索的重大課題研究，往往也離不開(kāi)有機(jī)化學(xué)的密切配合。 N-二甲基亞硝胺二甲基亞硝胺 (NDMA)清華鉈中毒事件清華鉈中毒事件 “沒(méi)文化沒(méi)文化,真可怕真可怕”? 有知識(shí)誤運(yùn)用有知識(shí)誤運(yùn)用,更可怕更可怕! 當(dāng)籠子里住一個(gè)5HT能神經(jīng)元如常 的雄鼠幾天以后，給他提供一個(gè) 雄鼠、一個(gè)雌鼠，他自然歡喜追 逐雌鼠、爬到雌鼠身上試圖交配； 而缺乏腦內(nèi)5HT能神經(jīng)元的雄鼠， 有些追雌、有些追雄，追上雄的 也試圖交配，不過(guò)很難有結(jié)果。 所以，缺乏5HT能神經(jīng)元的雄鼠對(duì) 雌/雄的偏好有缺陷。 Liu Y, Jiang Y, Si Y, Kim J-Y, Chen Z-F, and Rao Y (2011).Mol

9、ecular regulation of sexual preference revealed by genetic studies of 5-HTin the brain of male mice. Nature 472:95-99. 5-羥色胺(5HT,神經(jīng)傳遞介質(zhì)) http:/ Foxglove(毛地黃毛地黃): toxic plant Digoxin(地高辛地高辛): heart stimulant 廣泛用于心臟病治療。 它能加強(qiáng)心肌收縮力， 減慢心率抑制心臟傳導(dǎo)。 (糖糖)苷衍生物苷衍生物 紫杉醇紫杉醇 紅豆杉紅豆杉 抗癌藥物 （細(xì)胞有絲分裂抑制劑） 黃花蒿黃花蒿 青蒿素青蒿素 倍

10、半萜內(nèi)酯倍半萜內(nèi)酯 （抗瘧疾藥） 19691972年，屠呦呦年，屠呦呦yu領(lǐng)領(lǐng) 導(dǎo)的課題組發(fā)現(xiàn)并從黃花蒿中導(dǎo)的課題組發(fā)現(xiàn)并從黃花蒿中 提取了青蒿素。屠呦呦也因此提取了青蒿素。屠呦呦也因此 獲得獲得2011年拉斯克年拉斯克臨臨床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 與醫(yī)藥相關(guān)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)與醫(yī)藥相關(guān)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 1902年 E費(fèi)歇爾(Emil Fischer) 德國(guó)人 研究糖和嘌呤衍生物的合成 1927年 維蘭德 (Heinrich Wieland) 德國(guó)人，研究膽酸的組成 1928年 文道斯(Adolf Windaus) 德國(guó)人，研究膽固醇組成及其與維生素關(guān)系 1929年 哈登 (Sir Arthur Hard

11、en) 英國(guó)人，研究糖的發(fā)酵作用及其與酶的關(guān)系； 奧伊勒(Sir Arthur Harden) 瑞典人，研究輔酶 1930年 H費(fèi)歇爾 (Uails Fischer) 德國(guó)人，研究血紅素和葉綠素(合成血紅素 1937年 哈沃斯(Sir Walter Haworth) 英國(guó)人，研究碳水化合物和維生素C 卡雷 (Paul Karrer) 瑞士人，研究類(lèi)胡蘿卜素、核黃素、維生素B2 1938年 R庫(kù)恩 (Riehard Kuhn) 德國(guó)人，研究類(lèi)胡蘿卜素和維生素 1939年 布特南德 (Adolf Butenandt) 德國(guó)人，研究性激素 盧齊卡 (Leopold Ruzicka) 瑞士人，研究聚亞

12、甲基和高級(jí)萜烯 1955年 杜維尼奧(Vincent Du Vig neaud) 美國(guó)人，合成多肽和激素 1957年 托德(Sir Alexander Robertus Todd) 英國(guó)人，研究核苷酸和核苷酸輔酶 1958年 桑格 （Frederick Sanger） 英國(guó)人，測(cè)定胰島素分子結(jié)構(gòu) 1962年 肯德魯(John Cowdery Kendrew) 英國(guó)人，測(cè)定血紅蛋白的結(jié)構(gòu) 佩魯茲(Max Ferdinand Perutz) 英國(guó)人，測(cè)定血紅蛋白的結(jié)構(gòu) 1964年 DC霍奇金(Dorothy Crowfoot Hodekin)(女) 英國(guó)人，測(cè)定抗惡性貧血 癥的生化化合物維生素B1

13、2的結(jié)構(gòu) 1965年 伍德沃德(Robert Burns Woodward) 美國(guó)人，人工合成固醇、葉綠素、 維生素B12和其他只存在于生物體中的物質(zhì) 1970年 萊洛伊爾 (Luis Federico Leloir阿根廷人，發(fā)現(xiàn)糖核苷酸及其在碳水 化合物合成中的作用 1972年 安芬林 (Christian Borhmer Anfinsen) 美國(guó)人，研究酶化學(xué)基本理論 摩雷(Stanford Moore) 美國(guó)人，研究酶化學(xué)的基本理論 斯坦(William HStein) 美國(guó)人，研究酶化學(xué)的基本理論 1980年 W吉爾伯特(Walter Gilbert) 美國(guó)人，第一次制備出混合脫氧核糖

14、核酸 P伯特(Paul Berg) 美國(guó)人，建立脫氧核糖核酸結(jié)構(gòu)的化學(xué)和生物分析法 桑格 (Frederick Sanger) 英國(guó)人，建立脫氧核糖核酸結(jié)構(gòu)的分析法 1984年 梅里菲爾德(Brace Merrifield) 美國(guó)人，研究多肽合成 1989年 切赫(TRcech) 美國(guó)人，關(guān)于發(fā)現(xiàn)核糖核酸催化作用的研究 奧爾特曼(SAltnan) 美國(guó)人，關(guān)于發(fā)現(xiàn)核糖核酸催化作用的研究 從從1901到到2008年，頒發(fā)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年，頒發(fā)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 涉及有機(jī)化學(xué)的達(dá)到涉及有機(jī)化學(xué)的達(dá)到43項(xiàng)！項(xiàng)！ 掌握掌握有機(jī)化合物的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、命名法、命名法 掌握掌握有機(jī)化合物基

15、本的有機(jī)化合物基本的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)(化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)) 熟悉熟悉有機(jī)物物理性質(zhì)的變化規(guī)律有機(jī)物物理性質(zhì)的變化規(guī)律 了解了解有機(jī)化合物的生物學(xué)功能有機(jī)化合物的生物學(xué)功能 和它們?cè)卺t(yī)藥學(xué)上的用途和它們?cè)卺t(yī)藥學(xué)上的用途 醫(yī)科醫(yī)科有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是什么？的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是什么？ 構(gòu)效關(guān)系構(gòu)效關(guān)系 官能團(tuán) 電子效應(yīng) 遠(yuǎn)程p-p、p-p共軛 近程誘導(dǎo)效應(yīng)(吸/供電子) 結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)！ RC O O H 電子密度 基團(tuán)基團(tuán)官能團(tuán)、化學(xué)鍵、（非）成鍵電子、官能團(tuán)、化學(xué)鍵、（非）成鍵電子、 軌道雜化、分子幾何結(jié)構(gòu)、極性原子軌道雜化、分子幾何結(jié)構(gòu)、極性原子(基團(tuán)基團(tuán))、等等。、等等。 第一章緒論第一章緒論

16、共價(jià)鍵理論與雜化軌道共價(jià)鍵理論與雜化軌道 分子的極性和分子間的作用力分子的極性和分子間的作用力 分子軌道和共振結(jié)構(gòu)分子軌道和共振結(jié)構(gòu) 有機(jī)化合物的官能團(tuán)和反應(yīng)類(lèi)型有機(jī)化合物的官能團(tuán)和反應(yīng)類(lèi)型 有機(jī)酸堿理論有機(jī)酸堿理論 1865年德國(guó)化學(xué)家Kekule指出：在絕大多數(shù)有機(jī)化合物中碳為四價(jià)。在此基 礎(chǔ)上發(fā)展了有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。 1874年荷蘭化學(xué)家vant Hoff和法國(guó)化學(xué)家Le Bel分別提出：飽和碳原子的四個(gè) 價(jià)指向以碳為中心的四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，建立了分子的立體概念，說(shuō)明了旋 光異構(gòu)現(xiàn)象，開(kāi)創(chuàng)了立體化學(xué)。 1885年Baeyer提出張力學(xué)說(shuō)。經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論 1917年美國(guó)化學(xué)家L

17、ewis用電子對(duì)來(lái)說(shuō)明化學(xué)鍵的生成。 20世紀(jì)三十年代誘導(dǎo)效應(yīng)理論，共扼效應(yīng)理論，共振論的創(chuàng)立。 1931年Huckel用量子化學(xué)的方法來(lái)解決不飽和化合物和芳烴的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。 1933年英國(guó)化學(xué)家Ingold等用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究飽和碳原子上親核取代反應(yīng) 機(jī)理。 1951年二茂鐵的合成及其結(jié)構(gòu)的確證。金屬有機(jī)化學(xué)金屬有機(jī)化學(xué) 1965年中國(guó)人工合成牛胰島素（蛋白質(zhì)）。 1981年中國(guó)人工合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸（76個(gè)核糖核苷）。 生物生物有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 共價(jià)鍵理論共價(jià)鍵理論 共價(jià)鍵共價(jià)鍵原子間通過(guò)共享電子原子間通過(guò)共享電子 對(duì)相互結(jié)合而形成對(duì)相互結(jié)合而形成 自旋方向相反的單電子自旋方向相反的單電子八隅體結(jié)構(gòu)八隅體結(jié)構(gòu)