高等有机化学
高等有机化学消除反应
消除反应在有机合成中应用
形成碳碳双键或三键
立体选择性合成
通过消除反应可以方便地构建碳碳双 键或三键，这是有机合成中常用的手 段之一。
一些消除反应具有立体选择性，可以 用于合成具有特定立体结构的化合物。
构建复杂分子骨架
消除反应还可以用于构建复杂分子的 骨架，例如通过分子内的消除反应可 以形成环状化合物。
影响因素及改进方法
01
底物结构
底物结构对消除反应有很大影响，如卤代烃中卤素原子的种类和位置、
醇类化合物中羟基的位置等都会影响反应速率和产物分布。
02
反应条件
反应温度、溶剂种类、碱性强度等反应条件也会影响消除反应的进行。
03
改进方法
针对底物结构和反应条件的影响，可以采取相应的改进方法，如优化底
物结构、调整反应条件、使用催化剂等，以提高消除反应的效率和选择
A
B
C
D
催化剂种类和用量
对于使用过渡金属催化剂的烯烃消除反应， 催化剂种类和用量也是影响反应效率和选 择性的重要因素之一。
反应温度和溶剂
反应温度和溶剂对烯烃消除反应也有重要 影响，需要根据实际情况进行优化选择。
03 炔烃和芳香族化合物消除 反应
炔烃和芳香族化合物消除特点
高选择性
炔烃和芳香族化合物的消除反应 通常具有高度的选择性，能够生 成特定的产物。
消除反应特点
反应后生成物分子中的化学键总数减少，多数消除反应为可逆反应，甚至完全 可逆。
消除反应分类及机理
分类
根据反应物和产物的结构以及反应机 理的不同，消除反应可分为E1、E2 、E1cb三种类型。
机理
消除反应的发生往往伴随着碳正离子 、碳负离子、自由基等中间体的生成 ，这些中间体的稳定性和反应活性决 定了消除反应的速率和选择性。
《高等有机化学基础》课件
1 2
官能团
决定有机化合物性质的原子或原子团。
系统命名法
按照一定的规则给有机化合物命名的方法。
3
俗名
根据有机化合物的来源或性质得来的名称。
04
有机化学反应机理
取代反应
总结词
取代反应是有机化学中常见的一 种反应类型，其中一个原子或基 团被另一个原子或基团所取代。
详细描述
在取代反应中，一个原子或基团被 另一个原子或基团所取代，生成新 的化合物。这种反应通常涉及电子 的转移和重排。
有机化学在材料科学中的应用
01
高分子材料
有机化学在高分子材料的合成、改性和加工中发挥重要作用，包括合成
功能性高分子材料、研究高分子链的构象和运动等。
02 03
纳米材料
有机化学在纳米材料的合成和修饰中具有广泛应用，如制备碳纳米管、 纳米颗粒和纳米纤维等，并研究它们在能源、催化、生物医学等领域的 应用。
06
有机化学的应用
有机化学在医药领域的应用
药物合成
有机化学在药物合成中发挥着重要作用，通过设计合成路 线和优化反应条件，制备出具有生物活性的药物分子。
药物代谢
有机化学研究药物在体内的代谢过程，包括药物的吸收、 分布、代谢和排泄等环节，有助于理解药物作用机制和优 化药物设计。
药物筛选
有机化学在药物筛选中发挥关键作用，通过高通量筛选和 虚拟筛选等方法，发现具有潜在生物活性的小分子化合物 ，为新药研发提供候选药物。
详细描述
我们日常生活中的许多物品，如衣物、食品、建筑材料和交通工具等，都与有机化合物密切相关。例 如，衣物中的纤维和染料、食品中的添加剂和防腐剂、建筑材料中的塑料和油漆等，都是有机化合物 。此外，许多医疗药物也是有机化合物，对人类的健康和疾病治疗具有重要作用。
化学-高等有机化学-教学大纲
《高等有机化学》课程大纲Advanced Organic Chemistry（40学时）一、课程目标1. 教学目标本课程是面向化学专业（包括有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、高分子化学及材料化学）的硕士研究生开设的一门基础课程。
高等有机化学是一门论述有机化合物的结构、反应、机理及它们之间关系的科学，对更深层次地理解和掌握有机化学起着理论指导作用。
通过本课程的学习使学生在“基础有机化学”的基础上，对一些在本科阶段教学中未能深入或来不及介绍的重要内容做专题讨论，进一步深化学生对有机化学理论的理解，对有机反应机理的认识，对立体化学知识的巩固，同时还针对有机化学领域的最新研究进展进行拓展介绍。
总之，通过比较系统、深入地介绍现代有机分子结构理论，有机化合物结构和性能之间的关系，有机反应机理及中间体结构与性质，从总体上巩固和加强学生对有机化学的认识和理解。
2. 学习目标掌握有机分子结构和反应性能的关系；掌握立体化学的基本原理，了解反应过程中的立体化学；初步掌握有机反应机理及研究方法，掌握取代基效应和线性自由能关系；掌握典型的有机反应类型和反应中间体的结构、产生和稳定性；掌握周环反应的基本类型和基本原理。
二、课程内容专题1：有机化合物的分子结构理论（12学时）第一章：共价键理论：定域键和离域键第二章：取代基效应第三章：芳香性理论第四章：比共价键弱的相互作用专题2：立体化学（10学时）第一章：分子的不对称性和旋光性第二章：外消旋体的拆分第三章：动态立体化学及不对称合成第四章：构象与构象分析专题3：有机反应机理基础知识（12学时）第一章：研究有机反应机理的方法第二章：动力学控制与热力学控制第三章：取代基效应和线性自由能关系第四章：有机酸碱第五章：有机反应中的溶剂效应第六章：碳正离子、碳负离子和自由基第七章：卡宾和苯炔专题4：周环反应（6学时）第一章：电环化反应及其理论解释第二章：σ- 键迁移反应及其理论解释第三章：环加成反应及其理论解释三、教学方式本门课程以教师讲授为主，学生课后自主讨论为辅，课堂教学采用多媒体授课形式。
《高等有机化学》课件
04 有机合成策略与技巧
有机合成的基本策略
碳-碳键的形成
选择性反应
通过各种反应如亲核取代、加成反应 、消除反应等构建碳-碳键。
在多取代的碳氢化合物中，选择性地 活化或转化某一特定位置的碳-氢键。
碳-氢键的活化
利用催化剂或反应条件将碳-氢键转化 为活性中间体，以便进行后续的转化 。
逆合成分析
目标分子的解构
自由基反应
总结词
自由基反应是有机化学中的一种重要反应类 型，其特点是反应过程中存在不稳定的自由 基中间体。
详细描述
自由基反应通常由自由基引发剂引发，产生 自由基活性种，随后与其他分子发生反应。 自由基反应的特点是快而连锁，常常需要在 无氧或无水条件下进行。例如，烷烃的裂解 反应中，高温条件下烷烃分子产生自由基， 随后发生链增长反应生成多种小分子。
亲电反应
总结词
亲电反应是有机化学中的另一种常见反应类型，其特点是试 剂向反应中心的负电性较强部分进攻，通常发生在具有电子 缺口的碳原子中。
详细描述
在亲电反应中，具有正电性的试剂（称为亲电试剂）进攻具 有电子缺口的碳原子，形成过渡态，最终形成新的碳-碳键或 碳-杂原子键。例如，在烷烃的溴代反应中，溴分子作为亲电 试剂进攻烷烃的碳原子，形成碳-溴键。
共价键理论
共价键的形成
共价键是由两个或多个原 子共享电子形成的，电子 的共享程度决定了键的类 型和强度。
键的类型
根据电子的共享程度，共 价键可以分为单键、双键 和三键等不同类型。
键极性
共价键具有极性，可以分 为极性键和非极性键，这 决定了分子的性质。
分子轨道理论
分子轨道的概念
分子轨道是描述分子中电子运动状态的波函数。
协同反应
高等有机化学
• 《高等有机化学》内容多、理论性强，而在一些 具体的有机化学反应中又综错复杂，加之条件变 化影响，没有过硬的专业理论水平，是很难理解 并正确认识一些具体的有机化学的，因此要敢于 花时间和精力学好《高等有机化学》，让自己的 化学水平真正上一个台阶。
第二十一页，共43页。
高等有机化学
通过对一般典型有机结构的性质及典型反应
历程的研究，使有机合成化学家有可能运 用这些理性认识来推测未知有机物极其在 反应中的内在联系，从而有利于设计具有 特殊性能的新化合物，考虑合成中的最好 原料和最理想的合成路线等。
第二十二页，共43页。
学习方法介绍
• 有机化学是化学专业四大基础课之一，因此，对 化学专业学生的培养，非常注重他们有机化学基 础知识的认识水平，促使形成有机化学学科的思 维方式。
3.《物理有机化学》(上、下) 高振衡编,高等教育出版 社。
4. 《高等有机化学》汪秋安编，化学工业出版社。
第二十页，共43页。
高等有机化学
• 高等有机化学又名物理有机和理论有机化学 • 研究对象：有机化合物的结构以及有机化合物
在反应过程中结构的变化，研究有机分子的结 构和反应条件对有机化合物的物理、化学性能 的影响以及化学反应历程。 • 它的理论基础主要是量子化学和以此为依据的 化学键理论和电子理论。
高等有机化学
2023/5/13
生产计划部
第一页，共43页。
有机化学
（Organic Chemistry）
1.有机化学研究的对象
•有机化学的研究对象是有机化合物。
•研究有机化合物的组成、结构、性质、合成、变 化，以及伴随这些变化所发生的一系列现象。
2024高中化学竞赛高等有机化学
医药领域应用
1 2
药物合成
有机化学在药物合成中发挥着重要作用，通过合 成具有特定生物活性的有机化合物，可以制备出 各种治疗疾病的药物。
药物分析
有机化学方法可用于药物的质量控制、纯度检测 和含量测定等，确保药物的疗效和安全性。
3
生物医学材料
有机化学还可以合成生物相容性良好的高分子材 料，用于制造医疗器械、人工器官等生物医学材 料。
醇、酚、醚的化学性质
醇、酚、醚具有多种化学性质，如氧化反应、酯化反应、醚化反应等。其中，氧化反应是醇和酚的重要反应之一 ，可用于合成醛、酮等化合物；酯化反应是醇和羧酸的重要反应之一，可用于合成酯类化合物；醚化反应则是醇 和酚的重要合成方法之一。
醛、酮、醌
01
02
03
04
05
醛的分类和命名
酮的分类和命名
高分子材料
有机化学可以合成各种高分子材料，如塑料 、橡胶、纤维等，广泛应用于包装、建筑、 交通、电子等领域。
功能材料
通过有机化学方法合成的功能材料具有特殊的光、 电、磁等性质，可用于制造显示器、传感器、电池 等器件。
复合材料
有机化学合成的复合材料具有优异的力学性 能和耐候性，可用于航空航天、汽车、体育 器材等领域。
两个或多个分子结合生成一个分子的 反应，如烯烃的加成、羰基加成等。
03
消除反应
从一个分子中消去两个基团或原子的 反应，如醇的脱水、卤代烃的脱卤化 氢等。
05
04
重排反应
分子内原子或基团发生重排生成不同 结构的化合物的反应，如频哪醇重排 、贝克曼重排等。
PART 06
有机化学在日常生活中的 应用
REPORTING
04
高等有机化学教案(精选)
高等有机化学教案（精选）高等有机化学教案篇1学问目标1、常识性介绍有机化合物的初步概念及性质上的一些共同特点，能够推断生活中的有机物；了解甲烷的存在和物理性质及其可燃性。
2、了解酒精学名、化学式、物理性质、化学性质及重要应用;辨别甲醇及乙醇性质的异同，熟悉甲醇的毒性;常识性介绍醋酸。
3、常识性介绍煤和石油既是重要的能源，又是重要的化工原料。
力量目标1、同学探究甲烷的元素组成化学式的过程中，了解科学创造的过程和方法：发觉问题寻求解决方法实施方案结果分析得出成果，培育同学的试验力量和思维力量。
2、提高同学配平化学方程式的技能。
3、培育同学的自学力量。
情感目标1、通过古代对自然气、沼气的利用，对同学进行爱国主义教育。
联系甲烷燃烧放热，说明甲烷可作重要能源以及对农村进展的重要意义。
2、通过介绍我国在酿酒造醋工艺方面的重大创造和悠久历史，对同学进行爱国主义教育。
3、树立环保意识、能源意识。
教学建议关于甲烷的教学材料分析：化学科学的进展，增进了人类对自然的熟悉，促进了社会的进展。
但某些化学现象可能影响人类的生活和社会的可持续进展，因而关心同学正确熟悉化学与社会进展的关系是非常重要的。
甲烷是继一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等含碳化合物以后又一种含碳化合物，所不同的是，甲烷属于有机物。
有机物学问的增加，是九年义务教育化学教学大纲的一个重要特点。
甲烷作为一种简洁的有机物广泛存在于日常生活中，但同学却未必留意到它的存在、它在生活中所起的重大作用，更难与化学联系在一起。
因此经过提示，极易激发同学的学习爱好。
同时甲烷的广泛存在，使同学简单收集到相关资料，使自主学习成为可能。
本节教学材料分成"有机化合物'、"甲烷'两部分，甲烷是重点，有机物的应用是选学材料。
前一部分着重介绍有机化合物的初步概念。
教学材料在列举了一氧化碳、二氧化碳等含碳化合物后，又列举了蔗糖、淀粉、蛋白质等另一类含碳化合物，使同学对这两类含碳化合物有一个初步的了解。
高等有机化学课件自由基反应
目 录
• 自由基反应概述 • 自由基的生成与性质 • 自由基反应机理 • 自由基反应的应用 • 自由基反应的挑战与展望
01
自由基反应概述
定义与特性
定义
自由基反应是指涉及自由基参与的反 应过程，自由基是一种具有未配对电 子的原子或分子片段。
特性
自由基具有高度的反应活性，通常倾 向于与其他分子或自由基发生反应， 从而导致分子结构的改变。
进行。
链终止是自由基反应的结束步骤，通过自由基 活性种的消除或结合，使反应停止进行。
自由基的结合是两个自由基活性种相互结合，形 成稳定的分子结构，从而使自由基消失。
04
自由基反应的应用
在合成中的应用
01
自由基反应在有机合成中具有重要作用，可以用于 合成多种有机化合物，如烯烃、醇、羧酸等。
02
自由基反应可以通过选择适当的反应条件和催化剂 ，实现选择性合成，提高合成效率。
THANK YOU
提高自由基反应效率的方法包括：使 用高活性的自由基源、优化反应条件 、以及使用催化剂。
新技术的应用与展望
随着科技的发展，新的工具和技术不 断涌现，为解决自由基反应的选择性 和效率问题提供了新的可能性。例如 ，使用计算机辅助的分子设计可以预 测和优化反应条件和底物结构。
VS
展望未来，随着计算化学和人工智能 的发展，自由基反应有望在更短的时 间内实现更高的选择性和效率。同时 ，随着绿色化学的发展，自由基反应 也将在实现可持续化学合成方面发挥 重要作用。
在链增长过程中，自由基可以与不同的反应物分子发生加成、取代等反应 ，形成更复杂的分子结构。
链增长过程中，自由基的活性很高，容易发生连锁反应，导致反应迅速进 行。
高等有机化学课件
3. 对反应活性的影响 伯卤代烷的乙醇解的相对速度是与中心碳原子 连接的烷基大小相关的：
R EtOH + H C Br H
R 相对速度 1.0 0.28 0.03 4.2× 10
-5
H3CCH3CH2(CH3)2CH(Isopropyl)
R EtO C H + HBr H SN2 反应
乙氧基从背后进攻
四. 场效应
五. 空间效应 ( )
1. 对化合物稳定性的影响 2. 对化合物酸性的影响 3. 对反应活性的影响 4. 张力：F-张力，B－张力，角张力
第一章 取代基效应 (Substituent Effects)
H H C Br + OH H H H H C OH + Br
反应的本质： 旧键的断裂，新键的生成 共价键的极性取决于取代基的效应
C2H5 CH3 N Ph O
不同取代开链叔胺分子不具有旋光活性：
R R' R" N
R N R' R"
两种对映体因快速翻转 相互转化，导致消旋。
手性中心 － 其它杂原子：
O
S
CH2Ph
H2C CHCH2 CH3
[α] D = +16.8°
P
[α]27 = +92.4° D
三. 含两个（或多个）手性中心的分子
空间传递
空间效应 （位阻效应） 物理的相互作用
电子效应 (Electronic effect)：
由于取代基的作用而导致的共有电子对 沿共价键转移的结果。
O O2N CH2 C O H > CH3
O C O H
一. 诱导效应 (Inductive effect)
高等有机化学
如今: 一个高年级本科生大概1天
★ 高效低毒农药、动植物生长调节剂和昆虫信 息物质的研究和开发，为农业的发展提供了重 要的保证。
➢性信息素具有强烈的生理作用。一只雌蚕蛾交配前在 其尾部每秒钟释放出毫微克量的信息素，顺风扩散可 引诱几个km外的雄蚕蛾逆风飞翔到雌蚕蛾。由于检测 仪器的进步，50年代需几十万只、60年代需几万只， 而80年代后则需10只或更少就能准确确定性信息素的 结构。即便样品量很少（< 100g）也能获得确切的结 构信息。
药学 医学
有机化学对于社会进步以及其它学科的发展的贡献也 是巨大的:
例如:
★ 在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化 学取得了丰硕成果。维生素、抗生素、甾体和萜类化合物、 生物碱、碳水化合物、肽、核苷等的发现、结构测定和合 成，为学科本身的发展增添了丰富的内容，为人类的医药 卫生事业提供了有效的武器。
高等有机化学的研究内容与目的
高等有机化学是有机化学的核心部分(core)
高等 有机化学
分子结构的 基本概念
含碳化合物的 反应性
化合物 中间体
结构
反应过程中的结构变化 反应机理
揭示反应的本质、内在规律，把有机反应有机地 联系起来。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
目录
化学键和分子结构理论
9. 魏荣宝主编 高等有机化学 高等教育出版社
第一章 绪论
一、有机化学
来源：
☆1784: T. Bergman 首次明确定义有机化学 Organic chemistry is the chemistry of carbon compounds
☆ 1808: 瑞典Berzelius首次使用organic chemistry
高等有机化学PPT课件
CH3CONHNH2 HNO2 CH3CON3
CH3NCO
X
O
C=NOH
CH3NCO
X
O
O
C N O C NHCH3
乃春在芳环邻位是不饱和支链时，极易环化成五元环，这一 性质对杂环的合成具有重要意义：
AX B
H N:
A BX
N
H
第三节：自由基
自由基是共价键发生均裂，每个碎片各保留一个电子，是带 单电子的三价碳的化合物。
2004年1版 6、洪琳编《有机反应活性中间体》高等教育出版社1999.6第一版 7、斯图尔特.沃伦著《有机合成――切断法探讨》丁新腾译，上海科学
技术文献出版社1986年1月第一版 8、黄宪、吴世晖、徐汉生《有机合成》（上、下）
第一章 有机反应活泼中间体及在合成上的应用
在有机反应中，经常出现的活泼中间体是卡宾、乃春、自由基、碳正离子、 碳负离子（包括苯炔、叶立德）
第一章 有机反应活泼中间体 及在合成上的应用
第一节：卡宾（碳烯）（Carbene） 第二节： 乃春 第三节：自由基 第四节：碳正离子 第五节、碳负离子（Carbenion）（活泼亚甲基
化合物）和叶立德
第二章 官能团的选择性互变
第一节 还原反应 第二节 氧化反应
第三章 官能团的保护
第一节： 羟基的保护（醇、酚羟基的保护） 第二节：烯键的保护 第三节：羰基的保护（用醇保护） 第四节：羧基的保护－酯化 第五节：胺基的保护－酰化或成盐
（六）生物有机化学（ Bioorganic Chemistry） （七）元素和金属有机化学（Element and Metal Organic Compounds Chemistry） （八）有机化学中的一些重要应用研究
高等有机化学
• 目前对于反应历程的研究，虽然发展很快， 但绝大部分是属于均相反应，而非均相反应 历程的研究，无论是从广度或深度看，其理 论远远落后于实际的需要。因此，这方面的 研究是目前极待加强的工作。
杂化
2s2 2px12py12pz0
2s1 2px12py12pz1
sp3
基态
激发态
109.5o
H
H CH H
碳原子的sp2杂化轨道
乙烯 CH2=CH2 的结构
激发
杂化
2s2 2px12py12pz0 基态
2s1 2px12py12pz1 激发态
sp2
2pz1
sp2
p
HC H
CH H
HC H
CH H
HC H
CH H
碳原子的sp杂化轨道
激发
杂化
2s2 2px12py12pz0
2s1 2px12py12pz1
sp
基态
激发态
2py12pz1
sp
HCCH
苯的结构：
杂化轨道理论的解释：
苯分子中12个原子共面，其中六个碳原子均采取sp2 杂化，每个碳原子上还剩下一个与σ平面⊥的p轨道， 相互之间以肩并肩重叠形成π66大π键。
• 元素的电负性在同周期中随族数的增大而 递增，在同族中随周期数增大而递减,即愈 是周期表右上角的元素电负性愈大，－I效 应也愈强。
例如： -I效应：-F>-OH>-NH2>-CH3 -F>-Cl>-Br>-I -I效应： -N+R3>-NR2 +I效应： -O->-OR
高等有机化学实验报告
实验一对甲氧基肉桂酸的合成张玲玲6130601012化学与材料工程学院分析化学一、目的1．掌握丙二酸常用合成方法2．熟悉各种基本操作二、原理三、实验装置四、步骤及现象五、数据记录对甲氧基肉桂酸的实际质量：9.3g 理论质量：18.3g 产率：9.3/18.3=50.82% 对甲基肉桂酸的熔点：160.2-178.5六、思考题（1）丙二酸二乙酯与茴香醛反应也可制备对甲氧基肉桂酸，且丙二酸二乙酯的价格较丙二酸低，但工厂仍然优选丙二酸为原料，试用有机化学反应基本原理解释之。
答：该反应是丙二酸的α—H进攻茴香醛的醛基，生成羟基后脱水消除成碳碳双键。
由于丙二酸二乙酯中两个乙基具有诱导效应，使得亚甲基上的氢不及丙二酸上亚甲基的氢的活性大，即丙二酸亚甲基上的氢更容易进攻羰基上的氧。
（2）如果体系中不加入哌啶，该反应也能够进行，但是反应速度稍慢，试用有机化学基本原理解释并用反应机理式表示哌啶在反应中的催化作用。
答：哌啶分子提供氢原子的能力较强，可通过提供氢来引发反应，使反应速度加快。
哌啶环上的氮原子有一对未共用电子对处于sp2杂化轨道上，因它不参与共轭而能与H+结合，所以具有弱碱性，易夺取丙二酸中间碳上的氢离子而形成碳负离子，碳负离子再去进攻茴香醛羰基上的碳正离子。
而哌啶是六氢吡啶，不含有双键，性质与脂肪族仲胺相似，N上也存在一对未共用电子对，再综合烃基的给电子效应，碱性增强，夺取质子的能力增强，所以，加入哌啶后可明显加速反应。
七、实验小结通过本次实验，掌握了对甲氧基肉桂酸的合成方法。
并进一步巩固了冷凝回流、常压蒸馏等基本操作。
在查找实验文献的过程中也学习了如何去筛选有用信息等技能。
实验二对甲氧基苯丙酸合成张玲玲6130601012化学与材料工程学院分析化学一、目的3．掌握加氢是基本方法与步骤4．熟悉各种基本操作二、原理三、实验装置四、步骤及现象实验步骤实验现象五、数据记录与处理作时间与吸氢体积的曲线：时间--X 轴，体积--Y 轴20406080100120V /m lT/min六、思考题（1）对甲氧基肉桂酸加氢还原为对甲氧基苯丙酸后，虽然分子量有所增加，但是其熔点却降低了大约70℃，试用有机化学基本原理解释之。
高等有机化学
高等有机化学王银叶教案高等有机化学高等有机化学高等有机化学又名物理有机和理论有机化学研究对象：有机化合物的结构以及有机化合物在反应过程中结构的变化，研究有机分子的结构和反应条件对有机化合物的物理、化学性能的影响以及化学反应历程。
它的理论基础主要是量子化学和以此为依据的化学键理论和电子理论。
通过对一般典型有机结构的性质及典型反应历程的研究，使有机合成化学家有可能运用这些理性认识来推测未知有机物极其在反应中的内在联系，从而有利于设计具有特殊性能的新化合物，考虑合成中的最好原料和最理想的合成路线等。
第一章化学成键作用和分子结构引言了解到有机分子的结构和性质才能正确地掌握化学反应，实验是实施反应和验证理论的手段，在理论指导下实践才有预期的效果。
理论联系实践，理论方有价值。
结构的知识在近代物理学方法帮助下已能比较搞精确地确定分子中各个原子(团)的空间位置，把人们的观察能力引到微观世界中去，量子化学理论进一步阐明了分于结构内在的作用力——化学键的本质。
化合价和化学键的理论是化学结构理论的核心问题。
前者解决元素的原子结合的数学问题，在有机化学中来说，就是碳为什么是四价的，后者解决原子之间凭什么力量结合的问题．具体地说，碳和碳结合的各种方式、键能、键长、键角，更重要的是电子在原子之间起着键合和这种键合作用力的奥秘。
两个问题相互联系而又有区别。
碳的四价与外层电子的数量和分布方式有关，碳的各种化学键的种类也是和它的电子结合的方式，化学键的性质有密切关系。
总之归结到一点，就是电子在化学键中的作用问题。
化学反应及其机理过去还是宏观现象的总结和推测．现在则和微观的分子结构理论联系在一起了。
“分子轨道对称守恒原理”就是把电子在分子中的运动规律解释分子起化学反应的条件和结果，把过去属于定性的结论提高到定量的水平。
所以近代有机化学必须以结构作为它的基础知识和基本理论。
动态学讲述有机物起化学反应时的结构变化、能量变化、速度问题和反应的深度和广度问题，它既有物理化学的理论又有有机反应中的规律，这是一门包括热力学、动力学、立体化学、结构化学等综合性成果的分支学科。
高等有机化学
液相中分子碰撞到分子激烈振动发生断裂、成键在10-13sec。因此，
跟踪能力至少为10-14~10-15sec的观察手段。而IR为10-12sec。这个问题有 待解决。
47
1. 研究手段由宏观向微观观察发展
该图为美国能源部斯坦福线性加速器中心（SLAC）国 家加速器实验室研究人员首次通过X射线激光观测观测 到的化学键形成的过渡状态。反应物是一氧化碳分子 （左边，由一个碳原子（黑）和一个氧原子（红）构 成）和它右边的一个氧原子。它们附着在钌催化剂表 面，催化剂让它们彼此靠近，更容易反应。当发射一 束光学激光脉冲，反应物振动并互相碰撞，碳原子和 氧原子形成一个过渡状态的键（中间）。生成的二氧 化碳分子脱离催化剂表面飘走（右上）。
35
在掌握“词汇”和“语法”的基础上，“创造”有机化合物，
进行有机合成。 发现新的反应
研究反应机理
新的合成方法
制备特定功能的复杂分子
设计有效的合成路线
有机化学的核心问题之三就是制造新分子。
其目标是从简单易得的原料出发合成复杂的有机化合物。 为此，需要了解各种有机反应，在机理层面上预测反应产物， 发展新的合成方法，从而更有效地合成“目标”分子。
①官能团的种类； ②分子中官能团之间的相互 影响； ③分子中直接相连、不直接 相连的原子之间的相互影响
决定
各类有机物的性质和反 应性以及同类有机物中 各个化合物性质和反应 性的差异——各类反应 构成
有机化学的词汇表
熟练使用
①转化的类型；②所用试剂； ③反应条件；④每种类型的 逐步熟悉 局限性
分子和官能团的 相互转化
28
有机化学研究内容:
天然产物有机化学 金属有机化学（元素有机化学）
有机化学
高等有机化学电子教案
高等有机化学电子教案第一章：绪论1.1 有机化学的发展简史1.2 有机化学的研究范围1.3 有机化合物的结构特点1.4 有机化学的学习方法第二章：有机化合物的分类及命名2.1 有机化合物的分类2.2 有机化合物的命名原则2.3 常见有机化合物的命名实例2.4 系统命名与习惯命名的转换第三章：有机化合物的结构与性质3.1 烷烃的结构与性质3.2 烯烃的结构与性质3.3 炔烃的结构与性质3.4 芳香族化合物的结构与性质第四章：有机化合物的反应机理4.1 加成反应机理4.2 消除反应机理4.3 置换反应机理4.4 氧化反应机理第五章：有机化合物的合成方法5.1 碳碳键的5.2 碳氢键的5.3 碳氧键的5.4 有机化合物的其他合成方法第六章：有机化合物的官能团6.1 醇的结构与性质6.2 醚的结构与性质6.3 卤代烃的结构与性质6.4 酸和酸衍生物的结构与性质第七章：有机金属化学7.1 有机金属化合物的结构与性质7.2 有机金属反应机理7.3 有机金属化合物的应用领域7.4 有机金属合成的方法第八章：立体化学8.1 手性碳原子与手性分子8.2 立体异构体8.3 立体化学的反应机理8.4 立体化学在有机合成中的应用第九章：有机合成策略9.1 碳骨架的构建9.2 官能团的引入与转换9.3 立体化学的控制9.4 有机合成策略的应用实例第十章：天然有机化合物10.1 天然有机化合物的分类10.2 生物活性与构效关系10.3 天然有机化合物的提取与鉴定10.4 天然有机化合物的研究意义第十一章：有机化合物的分析方法11.1 光谱分析法11.2 色谱分析法11.3 有机化合物的其他分析方法11.4 分析方法在有机化学研究中的应用第十二章：有机合成反应的条件与选择12.1 反应溶剂的选择12.2 反应温度和压力的选择12.3 催化剂的选择12.4 有机合成反应条件的影响因素第十三章：有机化合物的应用13.1 有机化合物在材料科学中的应用13.2 有机化合物在药物化学中的应用13.3 有机化合物在食品化学中的应用13.4 有机化合物在其他领域的应用第十四章：绿色有机化学14.1 绿色有机化学的概念14.2 绿色有机化学的应用14.3 绿色有机化学的发展趋势14.4 绿色有机化学在高等有机化学教育中的重要性第十五章：高等有机化学实验15.1 有机化学实验基本操作15.2 有机化合物的制备实验15.3 有机化合物的结构鉴定实验15.4 有机化学实验的安全性与事故处理重点和难点解析本文档涵盖了一个高等有机化学教案，分为十五个章节。
高等有机化学PPT
The ionic bonding force arises from the electrostatic attraction between ions of opposite charge.
The covalent bonding force arises from sharing of electron pairs between atoms.
O
CH3 C NH2
O = CH3 C + NH2
more stable major contributor
less stable minor contributor
Draw resonance structures for the following species. If the structures are not equivalent, indicate which would be the major contributor.
O3
OOO
OOO
Rules for Resonance Structures:
3. All of the structures must be proper Lewis structures.
O3
OOO
OOO
Rules for Resonance Structures:
4. The energy of the actual molecule is lower than the energy that might be estimated for any contributed structure.
高等有机化学 反应、机理与结构（原著 第五版 修订），[美]史密斯（Smith M.B） 马奇（March J），化学工业出版社
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★ 金属有机化学和元素有机化学，为有机合成化学提
供了高选性的反应试剂和催化剂，以及各种特殊材料及
其加工方法。
• C-M键的活性是近代化学前沿领域。主要方向：新型过渡金
属和稀土金属有机化合物的合成、结构、反应性能和机理的研究， 具有特殊光电磁性能的新型金属有机化合物的合成（如非线性光 学材料、超导材料）。 •有机磷：农药、医药、阻燃剂、萃取剂、润滑油添加剂、水处 理剂、Wittig反应。 • 有机氟：原子能工业、火箭技术、宇航技术。
《高等有机化学》课程简介
课程性质：高等有机化学是由物理化学和有机化 学相结合而发展起来的一门论述有机化合物的结 构、反应、机理及它们之间相互关系的科学。
课程内容：进一步阐述现代有机化学的主要理 论，研究有机分子结构与性能的关系，探讨重 要的有机化学反应机理的细节与规律，如反应 途径、反应 活性中间体与过渡态，各种能量关 系、立体化学特征、环境和结构效应对反应的 影响, 有机分子间的弱相互作用，有机分子结构 与性能的关系等。
×
heat O H2N C NH2 urea (organic)
1854年Berthelot合成了油脂，生命力论被彻底推翻。
☆有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、 性能、应用以及有关理论和方法的科学 。
C-C键的形成和断裂 有机合成化学 C-X键的形成和断裂
有 机 合 成 方 法 学
试剂，催化剂 温度，溶剂
课程目的：通过本课程的学习，力求更深入 的理解和掌握有机化学的理论，提高运用有 关知识分析解决问题的技巧和能力，鼓励自 我获取、自我更新有机化学知识。
参考书籍:
1. F. A. Carey, R. J. Sundberg,
Advanced Organic Chemistry Part A. Structure and Mechanism
现代光谱、波谱和显微技术的发展为表征分子结构提供了基 础。 时间分辨技术（时间分辨电子光谱、红外光谱和拉曼光谱、 NMR、ESR、X-衍射）的发展和普及，为研究化学反应的全过 程提供了手段，对原有的各种反应机理和活性中间体（协同反 应、自由基反应、离子型反应、卡宾反应、激发态反应、电子 转移反应等）的认识将继续发展。
•核酸：信息分子，担负遗传信息贮存，传递及表达功能。国际 上非常重视含硫、含氮的反义寡苷酸合成方法的研究。 多肽：特别是生物活性多肽在生物体内起着信息传递和调控的作 用。寻找高效专一性强的激动剂、拮抗剂，按化学、生物、催化 等性质合成全新蛋白质。 多糖：侧重于分离、纯化、化学组成及生物活性。 模拟酶：主客体分子，出现了催化性抗体的新策略。生物膜化学 和信息传递的分子基础是生物有机的另一重要研究领域，对医学、 卫生、农业生产均会产生深远影响。
中间体 生 成
中 间 体 相互转化
中间体 淬 灭
化学键 的形成
化学键 的断裂
有机化学的地位
★ 有机化学是一系列相关工业（化工、轻工、 材料、医药等）的基础，在为推动科技发展、 社会进步，提高人类的生活质量，改善人类的 生存环境的努力中，已经并继续显示出它的高 度开创性和解决重大问题的能力。可以说，有 机化学已经发展成为一门比较成熟的基础学科。
7. 荣国斌 高等有机化学基础 化学工业出版社
8. 裴文 高等有机化学 浙江大学出版社 9. 魏荣宝主编 高等有机化学 高等教育出版社
第一章 绪论
一、有机化学
来源：
☆1784: T. Bergman 首次明确定义有机化学 Organic chemistry is the chemistry of carbon compounds
青蒿素---优秀的抗疟药
疟疾---最严重的传染病之一。每年2~3亿人被感 染，200~300万人死亡 氯喹及其它抗疟药：抗药性 青蒿素：1970年后，数百中国科学家协作发现。 无抗药性 蒿甲醚：中国首例独创新药。1995年被WHO列 入国际药典
Artemisinin---a potential substitute for Qinghao Su
第十一章 碳杂重键的加成反应 第十二章 消除反应 第十四章 自由基反应
动态立体有机化学与构象分析 第十三章 分子重排反应
★ 自由基化学和金属有机化学等的发展，促进了高分 子材料，特 别是新的功能材料的出现。
Fullerene 化学（C60, H. Kroto, R. Smalley, R. Curl, 1996年 Nobel化学奖）:有机化学中一个新的研究领域，对有机化学理论 和材料科学等产生巨大的影响。
★ 有机化学在蛋白质和核酸的组成与结构的研究，序 列测定方法的建立，合成方法的创建等方面的成就为分 子生物学的建立和发展奠定了基础。
Part B. Reaction and Synthesis
中译本: 高等有机化学, A卷: 结构与机理; B卷: 反应与合成 夏炽中译 2. M. B. Smith, J. March March’s Advanced Organic Chemistry
Reactions, Mechanisms and Structure
高等有机化学的研究内容与目的
高等有机化学是有机化学的核心部分(core)
分子结构的 基本概念 含碳化合物的 反应性 化合物 中间体 结构
高等 有机化学
反应过程中的结构变化 反应机理
揭示反应的本质、内在规律，把有机反应有机地 联系起来。
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 化学键和分子结构理论 取代基效应 溶剂效应 近代酸碱理论 机理和测定机理的方法 有机反应活性中间体 饱和碳原子上的亲核取代反应 第九章 第十章 芳环的取代反应 碳碳重键的加成反应
数学
生物化学
物理学
有机化学
药学
材料学
医学
有机化学对于社会进步以及其它学科的发展的贡献也 是巨大的:
例如:
★ 在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化 学取得了丰硕成果。维生素、抗生素、甾体和萜类化合物、 生物碱、碳水化合物、肽、核苷等的发现、结构测定和合 成，为学科本身的发展增添了丰富的内容，为人类的医药 卫生事业提供了有效的武器。
OH
如今: 一个高年级本科剂和昆虫信 息物质的研究和开发，为农业的发展提供了重 要的保证。
性信息素具有强烈的生理作用。一只雌蚕蛾交配前在 其尾部每秒钟释放出毫微克量的信息素，顺风扩散可 引诱几个km外的雄蚕蛾逆风飞翔到雌蚕蛾。由于检测 仪器的进步，50年代需几十万只、60年代需几万只， 而80年代后则需10只或更少就能准确确定性信息素的 结构。即便样品量很少（< 100g）也能获得确切的结 构信息。
中译本: 高等有机化学, 上:反应机理与结构; 下: 反应与合成
陶慎熹, 赵景雯译
3. T. H. Lowry, K. S. Richardson
Mechanism and Theory in Organic Chemistry
4. 王积涛 高等有机化学 人民教育出版社 5. 恽愧宏, 高鸿宾, 任责忠, 高等有机化学 高等教育出版社
☆ 1808: 瑞典Berzelius首次使用organic chemistry
☆ 1828: 德国Wöhler打破Vitalism
生命论(Vitalism)学说：有机化合物只能由有机体产 生。无机物则存在于无生命的矿藏中，同时也可由 有机体产生。
[NH4+][-OCN] ammonium cyanate (inorganic)
★ 计算机技术的引入，使有机化学的结构测定、分子 设计和合成设计上如虎添翼，发展得更为迅速。同时， 组合化学的发展不仅为有机合成提出了一个新的研究 内容，而且也使高通量的自动化合成有机化合物成为 现实。
Butenandt花了20年（1935-1957）时间，终于从50万只蚕蛾腺 体中获 得了12mg蚕蛾性引诱剂---蚕蛾醇(Bombykol)，1961年 测定了它的结构和构型，为(10E,12Z)-十六双烯-1-醇
N OCH3 + O O OMe
OCH3 O
O O O O OZ277 Nature 430, 900 (2004) H N NH2
有机化学是一门极具创新性的学科
★ 建立在现代物理（特别是量子物理）和物理化学基 础上的物理有机化学，在定量的研究有机化合物的结 构、反应和反应机理等方面所取得的成果，不仅指导 着有机合成化学，而且对生命科学的发展也有重大意 义。