医用有机化学第1章绪论2010-3

（一）共价键的类型 1、分类： 分类： 按共用电子对的数目为 单键 双键 叁键 σ键 键 π键 键
按轨道的重叠方式分
（一）共价键的类型 σ 键：两个成键原子轨道沿着两个原子核间的 连线（键轴）发生“头碰头”的重叠。 连线（键轴）发生“头碰头”的重叠。
（一）共价键的类型 π键：由两个原子的p轨道“肩并肩”地重 由两个原子的p轨道“肩并肩” 叠。
一、有机化学的研究对象
1828年, F.Wohler由氰酸铵 4OCN合成尿素 年 由氰酸铵NH 合成尿素— 由氰酸铵 合成尿素 NH2CONH2 ，他怀着兴奋的心情将这件事告诉了他 老师— 老师 生命力论的代表人物 Berzilius： ：
“我应当告诉您，我制出了尿素，而且不求 我应当告诉您，我制出了尿素， 我应当告诉您 助于肾或动物—无论人或犬 无论人或犬。 助于肾或动物 无论人或犬。 ”
2001年以来的诺贝尔化学奖 2001年以来的诺贝尔化学奖 年度
2009 2008 2006 2004 2003 2002 2001
成果主题
Studies on structure and function of ribosome 对核糖体结构和功能的研究 Discovery and development of the green fluorescent protein 发现绿色荧光蛋白 Studies of the molecular basis of eukaryotic transcription 真核转录的结构生物学 Discovery of ubiquitin-mediated protein degradation 泛素调节的蛋白质降解 Discoveries concerning channels in cell membranes 细胞膜通道揭秘 Identification and structure analyses of biological macromolecules 生物大分子的识别 Work on chirally catalysed reactions 手性催化研究
（一）共价键的类型 2、σ键和π键的特点 键和π
σ键 存在 可单独存在 键的 成键轨道“头碰头” 成键轨道“头碰头” 形成 重叠，键较稳定 重叠， 电子云呈柱状， 电子云呈柱状，不易 极化； 键的 极化； 性质 成键两原子可沿键轴 自由”旋转。 “自由”旋转。 π键 只能与σ 只能与σ键共存 成键轨道“肩并肩” 成键轨道“肩并肩” 重叠，键较不稳定。 重叠，键较不稳定。 电子云呈块状， 电子云呈块状，易被 极化； 极化； 成键原子不能 不能沿键轴 成键原子不能沿键轴 自由” “自由”旋转
稍胖葫芦 平面三角 120° °
杂化轨道和杂化轨道重叠形成σ 杂化轨道和杂化轨道重叠形成σ键。杂化轨 轨道重叠也形成σ 道与s或p轨道重叠也形成σ键 。 哪种杂化碳原子的电负性最大？ 哪种杂化碳原子的电负性最大？
（一）共价键的类型 讨 论：
1、杂化轨道可形成σ键，如C-H、C-C、C-X、C-O、 、杂化轨道可形成 键 、 、 、 、 键是有机分子构成碳链或碳环的基础。 C-N等。σ键是有机分子构成碳链或碳环的基础。 等 键是有机分子构成碳链或碳环的基础 2、未参与杂化的p轨道可形成 键，如C=C、C=O、 、未参与杂化的 轨道可形成 轨道可形成π键 、 、 C≡C、C≡N等。 、 等 3、不同杂化态碳原子的电负性不同，导致其与氢子 不同杂化态碳原子的电负性不同， 或其他原子形成的σ键的性质不同。 或其他原子形成的σ键的性质不同。 电负性： 杂化碳 杂化碳> 杂化碳> 电负性：sp杂化碳 sp2杂化碳 sp3杂化碳 !
一、有机化学的研究对象 1806年，伯齐利乌斯（Berzilius）提出“有 年 伯齐利乌斯（ ）提出“ 机化学”这一名词和“生命力”学说。 机化学”这一名词和“生命力”学说。
有机物是生命过程的产物， “……有机物是生命过程的产物，所以有机物只能 有机物是生命过程的产物 在细胞中受一种奇妙的‘生命力’的作用才能产生。 在细胞中受一种奇妙的‘生命力’的作用才能产生。 生命力是活细胞所固有的，人工无法创造生命力， 生命力是活细胞所固有的，人工无法创造生命力， 是活细胞所固有的 也就无法用化学的方法制造有机物。 也就无法用化学的方法制造有机物。生命力是什麽 神秘，不可捉摸。 呢？神秘，不可捉摸。” － 伯齐利乌斯（Berzilius） 伯齐利乌斯（Berzilius）
碳元素处于第 周期Ⅳ 族 既难得电子， 碳元素处于第Ⅱ周期ⅣA族，既难得电子，也难 失电子，一般以共价键与其他原子结合。 失电子，一般以共价键与其他原子结合。 描述共价键的理论：价键理论和分子轨道理论 描述共价键的理论：价键理论和分子轨道理论 价键理论认为：共价键（covalent bond）是原子间 价键理论认为：共价键（ ） 通过共用电子对相互结合而形成的。 通过共用电子对相互结合而形成的。 共价键最基本特点是具有饱和性和方向性。 共价键最基本特点是具有饱和性和方向性。 饱和性 在有机化合物中，所有的碳必须是 价 在有机化合物中，所有的碳必须是4价！ 成键原子间必须沿着电子云密度最大的方向重 叠成键。 叠成键。
第1章 绪 论（Introduction） Introduction） 授课教师： 授课教师：罗一鸣
第1章 绪论
内容提要: 内容提要: 一、有机化学的研究对象 二、有机化学与生命科学的关系 三、有机化合物的特性 四、有机化合物结构特征—共价键 有机化合物结构特征 共价键 五、共价键的断裂与反应类型 六、有机化合物的分类 （自学） 自学） 七、课程的特点和学习方法建议
1845年Kolbe合成醋酸 1854年 柏赛罗合成油脂； 1845年Kolbe合成醋酸; 1854年，柏赛罗合成油脂； 合成醋酸; 1850－1900年 合成有机化学时代，煤焦油化学时代； 1850－1900年，合成有机化学时代，煤焦油化学时代； 1900－1940年 有机化学工业时代，煤焦油→染料、药物、炸药； 1900－1940年，有机化学工业时代，煤焦油→染料、药物、炸药； 1940年－，石油化工时代 三大合成材料（橡胶、塑料、纤维）； 1940年－，石油化工时代，三大合成材料（橡胶、塑料、纤维）； 石油化工时代，
（杂化态） 杂化态）
（杂化态） 杂化态）
（一）共价键的类型 碳的三种杂化轨道的构型
sp3杂化碳
sp2杂化碳
sp杂化碳 sp杂化碳
（一）共价键的类型
杂化轨道小结： 杂化轨道小结：
类型 sp3 sp2 sp S成分 形 状 成分 1/4 1/3 1/2 葫芦 胖葫芦 构 型 键角 正四面体 109.5° ° 直线 180° °
（一）共价键的类型 3、杂 化 轨 道 (Hyprized Obitals)
杂化轨道：在共价键形成过程中， 杂化轨道：在共价键形成过程中，由于原子间 的相互影响，同一个原子中参与成键的几个能 的相互影响，同一个原子中参与成键的几个能 量相近的原子轨道重新组合， 量相近的原子轨道重新组合，重新分配能量和 空间方向，组成数目相等的， 空间方向，组成数目相等的，成键能力更强的 新的原子轨道。 新的原子轨道。
一、有机化学的研究对象
有机化合物(organic compounds)： 有机化合物 ： 的化合物或碳氢化合物及其衍生物 碳氢化合物及其衍生物。 含碳的化合物或碳氢化合物及其衍生物。 有机化学(organic chemistry)： 有机化学 ： 研究有机化合物的组成 结构、性质、 组成、 研究有机化合物的组成、结构、性质、制 应用和变化规律的一门科学 的一门科学。 备、应用和变化规律的一门科学。 有机化学的产生和发展： 有机化学的产生和发展： 生命力说”的破灭。 “生命力说”的破灭。
在一连串铁的事实面前， 生命力” 在一连串铁的事实面前，“生命力”论就象一艘触礁 的破船，被淹没在有机合成的浪滔之中。 的破船，被淹没在有机合成的浪滔之中。开辟了有机合 成的新纪元。 成的新纪元。
二、有机化学与生命科学的关系 医学的研究对象是人体， 医学的研究对象是人体，而组成人体的物质除 研究对象 有机化合物。 水和一些无机盐以外，绝大部分是有机化合物 水和一些无机盐以外，绝大部分是有机化合物。 蛋白质， 维生素和激素，糖原和脂肪等。 如：蛋白质，酶、维生素和激素，糖原和脂肪等。 有机分子是生命体化学大厦的砌块。 有机分子是生命体化学大厦的砌块。 人体进行的新陈代谢包含者许多有机化合物的 分解和合成过程；药物大多为有机化合物。 分解和合成过程；药物大多为有机化合物。 生命现象的物质基础和有机分子的生物功能是 生命科学研究的永恒主题。 生命科学研究的永恒主题。 有机化学与生物化学相结合， 有机化学与生物化学相结合，从分子水平来研 究生物学问题，是有机化学的前沿阵地之一。 究生物学问题，是有机化学的前沿阵地之一。
易燃、易爆；热稳定性差； 易燃、易爆；热稳定性差；熔、沸点低； 沸点低； 难溶于水；反应速度慢。 难溶于水；反应速度慢。例： HOAc: m.p 16.1℃ b.p 118℃; 16.1℃ 118℃ NaCl: m.p 800 ℃ b.p 1440 ℃
四、有机化合物的结构特点—共价键 有机化合物的结构特点 共价键
3 2
H =423KJ/mol H =439KJ/mol H =448KJ/mol H =347KJ/mol
平均值： 平均值：(423+439+448+347)÷4=414KJ/mol ∴ C—H的键能为414KJ/mol。
化学键的键能越大，键越牢固。 化学键的键能越大，键越牢固。
（二）共价键的参数 3. 键角 （bond angle）： ）：
（一）共价键的类型
实例： 实例：甲烷和乙烯的结构
分别以哪种类型 的键结合？ 的键结合？
（一）共价键的类型 思考题 1-1 对于乙腈分子： 对于乙腈分子：CH3—C≡N 两个碳原子各处于什么杂化状态？ 两个碳原子各处于什么杂化状态？ 杂化状态 N原子上的未成键电子对处于什么轨道？ 原子上的未成键电子对处于什么轨道？ 未成键电子对处于什么轨道