高等有机化学

★ 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。
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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。