第十一章元素有機(jī)化合物

第十一章元素有機(jī)化合物第一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一第十一章元素有機(jī)化合物一、有機(jī)磷化合物二、有機(jī)鋰化合物第二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

有機(jī)化合物主要含有C、H以及O、N、S、X等元素。除此之外的其它元素都稱為異元素，由異元素參與的有機(jī)化合物稱為元素有機(jī)化合物。元素有機(jī)化合物分為兩大類：金屬元素有機(jī)化合物和非金屬元素有機(jī)化合物。本章我們僅對(duì)有機(jī)磷和有機(jī)鋰化合物作簡(jiǎn)單的介紹。第三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一一、有機(jī)磷化合物磷和氮原子同屬第五主族（1S22S22P63S23P3），它們所形成的化合物具有相似的結(jié)構(gòu)。三甲胺三甲膦第四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一1、有機(jī)磷化合物的制備二甲基膦三甲基膦第五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

三苯基膦2、Wittig反應(yīng)

Wittig反應(yīng)是合成特殊烯烴的有效方法。第六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

磷葉立德（Ylide）葉立德分子中的碳負(fù)離子具有很強(qiáng)的親核性。第七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一例如：若以Grignard試劑合成，不能得到所需產(chǎn)物。第八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一二、有機(jī)鋰化合物有機(jī)鋰化合物的親核性和堿性比Grignard試劑強(qiáng)。

1、制備-10℃反應(yīng)必須在惰性溶劑、低溫、純氮?dú)夥罩羞M(jìn)行。第九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一2、化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)與Grignard試劑相似，但活性更高，常用于空間位阻大的反應(yīng)。（1）加成反應(yīng)第十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（2）烴基取代反應(yīng)（合成對(duì)稱結(jié)構(gòu)的烷烴）（3）二烷基銅鋰的反應(yīng)（合成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的烷烴）

Corey-House合成第十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一鹵代烴中的羥基、羰基、酯基、氰基和孤立雙鍵不受影響。例如：第十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一第十二章生命有機(jī)化學(xué)一、碳水化合物二、氨基酸和蛋白質(zhì)第十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一一、碳水化合物碳水化合物也稱為糖，它是由碳、氫、氧三元素組成，最初人們發(fā)現(xiàn)，除碳之外，氫與氧之比與水相同。通式Cm（H2O）n

，統(tǒng)稱為碳水化合物。生命有機(jī)化學(xué)主要研究的對(duì)象是核酸、蛋白質(zhì)、和多糖等大分子化合物及其參與生命過程的其它有機(jī)分子，它們是維持生命機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最重要的基礎(chǔ)物質(zhì)。第十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一氧化，CO2+H2O+熱量轉(zhuǎn)化，脂肪轉(zhuǎn)化，氨基酸蛋白質(zhì)生命維持過程：

植物葉（+）葡萄糖CO2+H2On個(gè)葡萄糖纖維素分子葉綠素，日光淀粉植物骨架植物的營養(yǎng)素被動(dòng)物吃下（+）葡萄糖單元肝臟肝糖（+）葡萄糖血液分解各種組織血液第十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

碳水化合物按分子大小可分為三大類：

單糖：不能再水解成更小分子的多羥基醛或酮。如葡萄糖、果糖等。低聚糖：能水解成兩、三或幾個(gè)分子單糖的碳水化合物，最重要的是二糖，如麥芽糖、蔗糖等。

多糖：水解后能產(chǎn)生較多個(gè)分子單糖的碳水化合物。如淀粉、纖維素等。

本章主要討論葡萄糖。第十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一1、單糖——葡萄糖最重要的單糖是戊糖——核糖和己糖——葡萄糖及果糖。D-核糖D-2-脫氧核糖D-（+）葡萄糖D-（-）果糖第十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（1）葡萄糖的開鏈結(jié)構(gòu)——開鏈結(jié)構(gòu)的論證這些反應(yīng)都說明葡萄糖的結(jié)構(gòu)是直鏈的。第十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（2）葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)下列實(shí)驗(yàn)結(jié)果與事實(shí)不符。（a）D-（+）-葡萄糖不能與NaHSO3發(fā)生加成（與醛的性質(zhì)不符）。（b）D-（+）-葡萄糖（50℃以下結(jié)晶，mp146℃）溶于水，比旋光度由+112°逐步下降到+52.7°。

D-（+）-葡萄糖（98℃以上結(jié)晶，mp150℃）溶于水，比旋光度由+19°逐步上升到+52.7°。這種變旋光現(xiàn)象，開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)不能解釋。第十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

上述事實(shí)無法以開鏈結(jié)構(gòu)解釋。設(shè)想：若通過分子內(nèi)半縮醛的方式形成穩(wěn)定的六元環(huán)，會(huì)有怎樣的說明？（c）在HCl存在下，葡萄糖與甲醇作用僅生成一分子加成產(chǎn)物（醛可以與兩分子醇作用），形成的甲基-D-葡萄糖苷有兩種結(jié)構(gòu)，它們都沒有變旋光現(xiàn)象。mp165℃[α]=+158°甲基-α-D-葡萄糖苷mp107℃[α]=-33°甲基-β-D-葡萄糖苷

第二十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一α-D-（+）葡萄糖β-D-（+）葡萄糖第二十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一對(duì)變旋光現(xiàn)象的解釋：葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在α-、β-兩種形式，它們的旋光性是不同的。mp146的結(jié)晶為α-型，mp150℃的結(jié)晶為β-型。在溶液中，它們可以通過開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)化（動(dòng)態(tài)平衡）。α-38%∠0.5%β-62%第二十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一為什么β-型的構(gòu)型占優(yōu)？α-D-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖由于開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)量很少，游離的醛不能達(dá)到與NaSO3形成沉淀。第二十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)與甲醇形成苷后（縮醛，不是半縮醛），不能發(fā)生氧環(huán)式結(jié)構(gòu)與開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡，就沒有變旋光現(xiàn)象。

甲基-α-D-吡喃葡萄糖苷甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷第二十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（3）葡萄糖的構(gòu)型和標(biāo)記葡萄糖分子中有4個(gè)手性碳，共有16個(gè)異構(gòu)體。其中僅有一對(duì)對(duì)映體稱為葡萄糖。葡萄糖構(gòu)型的確定是以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)。D-甘油醛D-葡萄糖第二十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一R/S命名:(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羥基己醛D-(+)-葡萄糖旋光方向(+)或(-)與構(gòu)型不是固定關(guān)系。D-（-）-核糖第二十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（4）葡萄糖的化學(xué)性質(zhì)（a）還原性

葡萄糖可以被Fehling試劑或Tollens試劑氧化，被稱為還原糖（果糖與其相似）。第二十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一糖的還原性實(shí)驗(yàn)演示：第二十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（b）脎的生成醛糖或酮糖與苯肼作用，生成苯腙，當(dāng)苯肼過量時(shí)，則生成一種不溶于水的黃色結(jié)晶，稱為脎。D-葡萄糖脎果糖也有類似的反應(yīng)。第二十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一糖脎的形成實(shí)驗(yàn)演示：第三十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（c）苷的生成葡萄糖苷羥基上的氫被其它基團(tuán)取代后的化合物稱為苷。例如；甲基-D-（+）-葡萄糖苷α-甲基-D-(+)-葡萄糖苷β-甲基-D-(+)-葡萄糖苷

第三十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一2、二糖二糖是一個(gè)單糖分子中的苷羥基和另一個(gè)單糖分子中的苷羥基或醇羥基之間脫水后的縮合物。（1）麥芽糖一分子α-D-吡喃葡萄糖的苷羥基與另一分子葡萄糖C4上的羥基縮水而成。分子中仍保留一個(gè)苷羥基。所以，麥芽糖是還原糖，有變旋光性。第三十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一4-O-(α-D-吡喃葡萄糖基)-α-D-吡喃葡萄糖苷4-O-(α-D-吡喃葡萄糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷第三十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（2）纖維二糖由一分子β-葡萄糖的苷羥基與另一分子的葡萄糖的C4羥基縮水而成。分子中仍保留一個(gè)苷羥基。所以是還原糖，有變旋光性。4-O-(β-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖苷第三十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（3）蔗糖由一分子β-果糖的苷羥基與一分子α-葡萄糖的苷羥基縮水而成。蔗糖分子中沒有苷羥基，所以是非還原糖，沒有變旋光性。α-D-吡喃葡萄糖基-β-D-呋喃果糖苷第三十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一二、氨基酸和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是一切生命的表現(xiàn)形式，它是構(gòu)成所有動(dòng)、植物組織的基本材料，從化學(xué)組成上來看，一切蛋白質(zhì)都是由氨基酸組成的。

1、氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸主要是α-氨基酸。由蛋白質(zhì)經(jīng)酸水解，分離后可得到二十余種α-氨基酸，其中除甘氨酸之外，都具有旋光性，并且同屬L-構(gòu)型。第三十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一L-絲氨酸L-丙氨酸L-蘇氨酸

L-組氨酸L-羥基脯氨酸第三十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（1）氨基酸的性質(zhì)氨基酸是沒有揮發(fā)性的粘稠液體或結(jié)晶固體。固體氨基酸的熔點(diǎn)很高。一般氨基酸能溶于水，不溶于乙醚、丙酮、氯仿等有機(jī)溶劑。（a）酸堿性和等電點(diǎn)氨基是堿性基團(tuán)，羧基是酸性基團(tuán)，氨基酸分子是一個(gè)兩性分子。固體氨基酸主要以內(nèi)鹽形式存在。第三十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

由于氨基接受質(zhì)子的能力和羧基離去質(zhì)子的能力不等同，導(dǎo)致溶液中各個(gè)離子的不平衡。當(dāng)溶液PH調(diào)節(jié)到溶液中正、負(fù)離子濃度恰好相等（此時(shí)溶液不導(dǎo)電，偶極離子濃度最大，氨基酸的溶解度最?。┐它c(diǎn)PH值為該氨基酸的等電點(diǎn)PI。在水溶液中，根據(jù)環(huán)境的PH而顯示不同的存在形式。負(fù)離子偶極離子正離子第三十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（b）和水合茚三酮的反應(yīng)除了脯氨酸和羥基脯氨酸與水合茚三酮反應(yīng)顯黃色外，其它α-氨基酸的水溶液與水合茚三酮反應(yīng)，呈現(xiàn)藍(lán)紫色。注意：伯胺、氨、銨鹽有干擾。第四十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一蛋白質(zhì)與水合茚三酮的顯色反應(yīng)：第四十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一黃色反應(yīng)演示：第四十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（2）氨基酸的制備

(a）以羧酸為原料本反應(yīng)易生成仲和叔胺衍生物，不易純化。

（b）Gabrial合成法本方法可以制取較純的氨基酸。第四十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一第四十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（c）Strecker合成利用醛與氨和氫氰酸反應(yīng)來制取α-氨基酸。所得到的氨基酸都是外消旋體。第四十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一2、多肽

α-氨基酸分子間的氨基與羧基脫水，通過酰胺鍵相連而成的化合物稱為肽，其中酰胺鍵又稱為肽鍵。由兩分子氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個(gè)氨基酸組成的肽稱為多肽。

甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸第四十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一多肽分子的表示：N-端C-端蛋白質(zhì)分子中各個(gè)基本單元氨基酸都是以肽鍵連結(jié)起來的，可以說蛋白質(zhì)就是分子量很大的多肽。第四十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（1）多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定一般過程：測(cè)定多肽的組成確定排列順序。測(cè)定肽的組成：多肽6mol/lHCl，加熱氨基酸混合物色層分離法得到各種氨基酸根據(jù)Rf值及比色法確定氨基酸及其相對(duì)含量第四十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一測(cè)定肽的連接順序：連接順序的測(cè)定相當(dāng)困難，胰島素（16種不同的氨基酸，51個(gè)氨基酸分子）的測(cè)定前后用了10年的時(shí)間。

N-端分析法：利用2,4-二硝基氟苯(DNFB)與肽的N-端反應(yīng)，然后徹底水解。第四十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一通過層析法鑒定出N-端氨基酸。缺點(diǎn)整個(gè)多肽都水解了。黃色第五十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一利用氣-液分配色譜法確定N-端氨基酸，本方法可對(duì)余下的肽逐一分解鑒定。另一種N-端分析法：利用異硫氰酸苯酯與N-端氨基酸反應(yīng)。第五十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一C-端分析法：利用羧肽酶處理多肽，水解只發(fā)生在C-端。通過對(duì)水解后游離的氨基酸的鑒定，得出多肽中氨基酸的排列順序。第五十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一若想得到某種二肽，則必須采用保護(hù)某個(gè)氨基或羧基，活化某個(gè)羧基或氨基。（2）多肽的合成氨基酸是一個(gè)雙官能團(tuán)的化合物，兩種氨基酸的反應(yīng)就能生成4種二肽化合物。甘氨酸+丙氨酸甘-丙丙-丙甘-甘丙-甘第五十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一(a）保護(hù)氨基以氯甲酸芐酯或二叔丁基碳酸酯為試劑，保護(hù)氨基。第五十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一第五十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（b）保護(hù)羧基可以將羧基形成酯或皂化后再反應(yīng)。常用甲酯、乙酯和芐酯，由于酯基比酰胺鍵易于水解，可由稀堿催化水解為羧酸鹽。第五十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一3、蛋白質(zhì)（1）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為分子量大于10000的多肽是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，蛋白質(zhì)存在四級(jí)結(jié)構(gòu)。（a）一級(jí)結(jié)構(gòu)即多肽鏈中氨基酸組成和氨基酸排列順序?yàn)榈鞍踪|(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。

第五十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（b）二級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鍵在空間的折疊方式。由于氫鍵和空間效應(yīng)的影響，使多肽在空間形成一定的排列形式，二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式為α-螺旋、β-折疊。（c）三級(jí)結(jié)構(gòu)在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，由螺旋或折疊的肽鍵再按一定空間取向盤繞交聯(lián)成一定的形狀稱為三級(jí)結(jié)構(gòu)。（d）四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)稱為亞基，亞基間按一定方式締合叫做蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。第五十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（2）蛋白質(zhì)的性質(zhì)（a）兩性和等電點(diǎn)（與氨基酸相似）（b）膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)在水溶液中形成的顆粒大小與膠粒大小相仿，具有膠體性質(zhì)，不能透過半透膜。（c）蛋白質(zhì)的沉淀膠體不穩(wěn)定，加入強(qiáng)電解質(zhì)，產(chǎn)生鹽析；當(dāng)加入能溶于水的有機(jī)溶劑或加重金屬離子，都會(huì)使蛋白質(zhì)沉淀出來。第五十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一

（d）蛋白質(zhì)的變性受熱或受化學(xué)試劑的作用，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，溶解度下降。（e）蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)縮二脲反應(yīng)：蛋白質(zhì)與硫酸銅的堿性溶液反應(yīng)，呈紅紫色。蛋白黃反應(yīng)：含有芳環(huán)的蛋白質(zhì)，遇濃硝酸會(huì)顯黃色。水合茚三酮反應(yīng)：蛋白質(zhì)與稀的水合茚三酮一起加熱，呈藍(lán)紫色。第六十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一4、核酸

1869年，瑞士生理學(xué)家F.Miescher首次從細(xì)胞核中分離得到一種酸性物質(zhì)，稱作核酸（nucleicacid）。它控制著生物遺傳，支配著蛋白質(zhì)合成，是構(gòu)成生命的最基本物質(zhì)。（1）核酸的組成核蛋白蛋白質(zhì)——氨基酸核酸磷酸核苷雜環(huán)堿戊糖第六十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一組成核苷的戊糖有兩種：核糖和2-脫氧核糖

核糖2-脫氧核糖第六十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一核酸中的雜環(huán)堿主要有五種：胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶

腺嘌呤鳥嘌呤第六十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一第十三章有機(jī)化合物合成一、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的一般原則二、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)三、幾種常見化合物的拆開方法四、有機(jī)合成中的策略及解題方法第六十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一一、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的一般原則（1）合成路線盡可能的短。（步驟愈多，總產(chǎn)率愈低）（2）盡可能采用產(chǎn)率高、副反應(yīng)少，主副產(chǎn)物容

易分離的合成路線。（3）原料來源要廉價(jià)易得，通常采用四個(gè)碳以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。第六十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一二、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)1、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)得主要方法——逆合成法。目標(biāo)分子TM（TargetMolecule）拆開合成子（結(jié)構(gòu)單元）原料2、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)應(yīng)考慮得主要因素。（1）碳環(huán)的建立：碳架建立方法包括增碳反應(yīng)、減碳反應(yīng)、重排反應(yīng)、成環(huán)反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)、擴(kuò)環(huán)或縮環(huán)反應(yīng)等。第六十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（2）官能團(tuán)得轉(zhuǎn)換：碳架建立后，需要選用適當(dāng)?shù)梅磻?yīng)，在適當(dāng)?shù)貌课灰隩M所需得官能團(tuán)。實(shí)現(xiàn)方法：（a）官能團(tuán)引入第六十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（b）官能團(tuán)除去（c）官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換第六十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（3）官能團(tuán)的保護(hù)反應(yīng)物分子中有兩個(gè)或兩個(gè)以上部位反應(yīng)時(shí)，要采用以下兩種保護(hù)法：（a）選擇性試劑第六十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（b）保護(hù)基的應(yīng)用

醇羥基：轉(zhuǎn)化為醚（對(duì)堿、格氏、氧化劑、金屬氫化物穩(wěn)定）或酯（對(duì)氧化劑、酸穩(wěn)定）。

酚羥基：轉(zhuǎn)化為醚或酯；（同上）。羰基：轉(zhuǎn)化為縮醛或縮酮；（對(duì)還原劑、中性或堿性條件下的氧化劑、格氏試劑穩(wěn)定。）

羧基：轉(zhuǎn)化為酯（可防止脫羧）。

氨基：轉(zhuǎn)化為鹽（對(duì)KMnO4穩(wěn)定）；轉(zhuǎn)化為酰胺（對(duì)氧化劑、烷基化劑穩(wěn)定）；轉(zhuǎn)化為芐氨（對(duì)酸、堿格氏穩(wěn)定，催化加氫恢復(fù)。）第七十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期一（4）立體化學(xué)的選擇和控制

具有立體選擇性的反應(yīng)：

烯烴與Br2的加成——反式加成；

烯烴硼氫化氧化反應(yīng)——順式水合；

烯烴堿性KMnO4氧化——順式α-二元醇；

烯烴的環(huán)丙基化（與卡賓反應(yīng)）——構(gòu)型不變；