張偉平《大學(xué)化學(xué)》有機化學(xué)課件

張偉平《大學(xué)化學(xué)》有機化學(xué)課件本課件以張偉平教授的《大學(xué)化學(xué)》教材為基礎(chǔ)，系統(tǒng)講解有機化學(xué)的基本知識和重要應(yīng)用。有機化學(xué)概論概述有機化學(xué)是研究含碳化合物及其性質(zhì)和反應(yīng)的一門學(xué)科。它是一門基礎(chǔ)性學(xué)科，對化學(xué)、生物、材料、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要的意義。重要性有機化合物構(gòu)成了我們周圍世界的主要組成部分，包括食物、衣物、住房、醫(yī)藥、燃料等。有機化學(xué)的研究為人類社會的發(fā)展提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。什么是有機化合物？有機化合物是指含有碳元素的化合物。但并非所有含碳化合物都屬于有機化合物，例如碳酸鹽、碳化物等。有機化合物的分類1烷烴僅包含碳碳單鍵的飽和烴，例如甲烷、乙烷、丙烷。2烯烴含有碳碳雙鍵的不飽和烴，例如乙烯、丙烯、丁烯。3炔烴含有碳碳三鍵的不飽和烴，例如乙炔、丙炔、丁炔。4芳香烴含有苯環(huán)的烴類化合物，例如苯、甲苯、萘。烷烴的命名和性質(zhì)命名烷烴的命名采用IUPAC命名法，根據(jù)碳原子數(shù)和支鏈位置進行命名，例如甲烷、乙烷、丙烷。性質(zhì)烷烴一般呈無色、無味、不溶于水、密度小于水的液體或氣體。它們是良好的燃料，具有較低的反應(yīng)活性。烷烴的制備方法從天然氣和石油中提取天然氣和石油是重要的烷烴來源，可以通過分餾等方法分離得到不同碳鏈長度的烷烴。由烯烴加氫制備烯烴可以通過加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烷烴，例如乙烯加氫可得到乙烷。由鹵代烷還原制備鹵代烷可以通過還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烷烴，例如溴乙烷還原可得到乙烷。鹵代烷的性質(zhì)鹵代烷是指烷烴分子中一個或多個氫原子被鹵素原子取代的化合物。它們一般呈無色、無味、不溶于水、密度大于水的液體或固體。鹵代烷具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如親電取代反應(yīng)、SN1反應(yīng)、SN2反應(yīng)等。烯烴的命名和性質(zhì)命名烯烴的命名采用IUPAC命名法，根據(jù)碳碳雙鍵位置和支鏈位置進行命名，例如乙烯、丙烯、丁烯。性質(zhì)烯烴一般呈無色、無味、不溶于水、密度小于水的液體或氣體。它們具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)等。烯烴的制備方法由烷烴脫氫制備烷烴在一定條件下可以脫氫生成烯烴，例如乙烷脫氫可得到乙烯。由鹵代烷消去制備鹵代烷在堿性條件下可以消去鹵素原子和一個氫原子生成烯烴，例如溴乙烷消去可得到乙烯。由炔烴加氫制備炔烴可以加氫生成烯烴，例如乙炔加氫可得到乙烯。烯烴的反應(yīng)性加成反應(yīng)烯烴可以與鹵素、氫鹵酸、水等發(fā)生加成反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹵代烷、鹵代烷或醇類化合物。氧化反應(yīng)烯烴可以被氧化劑氧化，生成相應(yīng)的二醇或醛類化合物。聚合反應(yīng)烯烴可以通過聚合反應(yīng)生成高分子化合物，例如聚乙烯、聚丙烯。炔烴的命名和性質(zhì)命名炔烴的命名采用IUPAC命名法，根據(jù)碳碳三鍵位置和支鏈位置進行命名，例如乙炔、丙炔、丁炔。性質(zhì)炔烴一般呈無色、無味、不溶于水、密度小于水的液體或氣體。它們具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)等。炔烴的制備方法由鹵代烷消去制備鹵代烷在強堿性條件下可以消去鹵素原子和兩個氫原子生成炔烴，例如二溴乙烷消去可得到乙炔。由烯烴脫氫制備烯烴在高溫下可以脫氫生成炔烴，例如乙烯脫氫可得到乙炔。由金屬碳化物與水反應(yīng)制備某些金屬碳化物與水反應(yīng)可生成炔烴，例如碳化鈣與水反應(yīng)可生成乙炔。芳香烴的性質(zhì)芳香烴是指含有苯環(huán)的烴類化合物。它們一般呈無色、無味、不溶于水、密度小于水的液體或固體。芳香烴具有較低的反應(yīng)活性，但可以參與一些特殊的反應(yīng)，例如親電取代反應(yīng)、加成反應(yīng)等。苯的命名和結(jié)構(gòu)命名苯的命名為苯，其結(jié)構(gòu)式為一個六元環(huán)，環(huán)上每個角都連接一個氫原子。結(jié)構(gòu)苯的結(jié)構(gòu)具有特殊性，它是一個平面分子，所有碳原子都處于sp2雜化狀態(tài)，形成一個連續(xù)的π電子云，賦予苯特殊的穩(wěn)定性和反應(yīng)活性。苯的反應(yīng)性親電取代反應(yīng)苯可以與親電試劑發(fā)生親電取代反應(yīng)，例如硝化反應(yīng)、鹵代反應(yīng)、磺化反應(yīng)等。加成反應(yīng)苯在強烈的條件下可以與氫氣、鹵素等發(fā)生加成反應(yīng)，失去芳香性，生成環(huán)己烷衍生物。酚類化合物酚類化合物是指苯環(huán)上直接連接一個或多個羥基的化合物。它們一般呈無色、無味、不溶于水、密度大于水的液體或固體。酚類化合物具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如親電取代反應(yīng)、氧化反應(yīng)等。它們在醫(yī)藥、染料、樹脂等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。醇類化合物醇類化合物是指烴分子中一個或多個氫原子被羥基(-OH)取代的化合物。它們一般呈無色、無味、可燃的液體或固體，具有較高的沸點和較強的極性。醇類化合物可以與多種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，例如氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、脫水反應(yīng)等，在醫(yī)藥、化工、燃料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。醇類化合物的反應(yīng)1氧化反應(yīng)醇類化合物可以被氧化劑氧化，生成相應(yīng)的醛類化合物或酮類化合物，例如乙醇氧化可得到乙醛。2酯化反應(yīng)醇類化合物可以與羧酸反應(yīng)生成酯類化合物，例如乙醇與乙酸反應(yīng)生成乙酸乙酯。3脫水反應(yīng)醇類化合物在酸性條件下可以脫水生成烯烴或醚類化合物，例如乙醇脫水可得到乙烯或乙醚。醚類化合物醚類化合物是指兩個烴基通過氧原子連接而成的化合物。它們一般呈無色、無味、易燃的液體，具有較低的沸點和較弱的極性。醚類化合物可以作為溶劑、麻醉劑、制冷劑等，在醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。醛類化合物醛類化合物是指含有醛基(-CHO)的化合物。它們一般呈無色、有刺激性氣味、易燃的液體或固體，具有較高的沸點和較強的極性。醛類化合物可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等，在醫(yī)藥、香料、染料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。酮類化合物酮類化合物是指含有酮基(C=O)的化合物，酮基連接在兩個烴基上。它們一般呈無色、有香味、易燃的液體或固體，具有較低的沸點和較弱的極性。酮類化合物可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等，在醫(yī)藥、溶劑、香料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。羧酸和酯的命名羧酸羧酸的命名采用IUPAC命名法，根據(jù)碳原子數(shù)和取代基位置進行命名，例如甲酸、乙酸、丙酸。酯酯的命名采用IUPAC命名法，先寫出醇的烴基名稱，再寫出酸的酸根名稱，例如乙酸乙酯、甲酸甲酯。羧酸的性質(zhì)羧酸一般呈無色、有刺激性氣味、可溶于水的液體或固體。它們具有酸性，可以與堿反應(yīng)生成鹽。羧酸可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如酯化反應(yīng)、還原反應(yīng)、脫羧反應(yīng)等，在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。酯的性質(zhì)酯類化合物一般呈無色、有香味、不溶于水的液體或固體。它們具有較低的沸點和較弱的極性。酯類化合物可以作為溶劑、香料、增塑劑等，在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。脂肪族胺類化合物脂肪族胺類化合物是指烴分子中一個或多個氫原子被氨基(-NH2)取代的化合物。它們一般呈無色、有氨氣味、可溶于水的液體或固體。脂肪族胺類化合物具有堿性，可以與酸反應(yīng)生成鹽。它們在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。芳香胺類化合物芳香胺類化合物是指苯環(huán)上直接連接一個或多個氨基的化合物。它們一般呈無色、有特殊氣味、不溶于水的液體或固體。芳香胺類化合物具有堿性，可以與酸反應(yīng)生成鹽。它們在醫(yī)藥、染料、橡膠等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。硝基化合物硝基化合物是指烴分子中一個或多個氫原子被硝基(-NO2)取代的化合物。它們一般呈無色、無味、易燃的液體或固體。硝基化合物具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)等。它們在醫(yī)藥、炸藥、染料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。氰基化合物氰基化合物是指烴分子中一個或多個氫原子被氰基(-CN)取代的化合物。它們一般呈無色、有苦杏仁味、易燃的液體或固體。氰基化合物具有較高的毒性，但它們在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。羥基化合物羥基化合物是指含有羥基(-OH)的化合物。羥基可以連接在烴基上，也可以連接在環(huán)狀結(jié)構(gòu)上。羥基化合物具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、脫水反應(yīng)等。它們在醫(yī)藥、化工、燃料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。含鹵素的有機化合物含鹵素的有機化合物是指烴分子中一個或多個氫原子被鹵素原子取代的化合物。它們一般呈無色、無味、不溶于水、密度大于水的液體或固體。含鹵素的有機化合物具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如親電取代反應(yīng)、SN1反應(yīng)、SN2反應(yīng)等。它們在醫(yī)藥、農(nóng)藥、溶劑等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。含硫的有機化合物含硫的有機化合物是指含有硫原子的化合物。它們可以是開鏈化合物，也可以是環(huán)狀化合物。含硫的有機化合物具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、加成反應(yīng)等。它們在醫(yī)藥、農(nóng)藥、燃料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。含磷的有機化合物含磷的有機化合物是指含有磷原子的化合物。它們可以是開鏈化合物，也可以是環(huán)狀化合物。含磷的有機化合物具有較高的反應(yīng)活性，可以參與多種化學(xué)反應(yīng)，例如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、加成反應(yīng)等。它們在醫(yī)藥、農(nóng)藥、肥料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物是指環(huán)狀結(jié)構(gòu)中除了碳原子之外還含有其他原子，例如氧、氮、硫等。它們可以是單環(huán)化合物，也可以是多環(huán)化合物。雜環(huán)化合物具有特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。多功能團化合物多功能團化合物是指分子中含有兩個或多個不同功能團的化合物。由于不同功能團之間的相互作用，多功能團化合物具有特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在醫(yī)藥、化工、材料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。天然有機化合物天然有機化合物是指存在于自然界中的有機化合物，例如植物、動物、微生物等。它們是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。生物大分子生物大分子是指由許多小分子單體通過共價鍵連接而成的巨大分子，例如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂質(zhì)等。它們是生命活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在遺傳、代謝、結(jié)構(gòu)等方面起著重要的作用。核酸核酸是生物體內(nèi)攜帶遺傳信息的生物大分子，包括脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA是遺傳信息的載體，儲存著生物體的全部遺傳信息。RNA在蛋白質(zhì)合成中起著重要的作用，參與遺傳信息的表達。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是由氨基酸通過肽鍵連接而成的生物大分子，是生命活動的主要承擔(dān)者。它們參與生物體的各種生命活動，例如催化反應(yīng)、運輸物質(zhì)、免疫防御、結(jié)構(gòu)支撐等。脂質(zhì)脂質(zhì)是生物體內(nèi)一類不溶于水、但可溶于有機溶劑的生物大分子，包括脂肪、磷脂、固醇等。它們在能量儲存、細胞膜結(jié)構(gòu)、激素合成等方面起著重要的作用。碳水化合物碳水化合物是由碳、氫、氧三種元素組成的生物大分子，是生物體內(nèi)主要的能量來源。它們包括單糖、二糖、多糖等，例如葡萄糖、蔗糖、淀粉等。維生素維生素是生物體內(nèi)必需的微量有機化合物，它們不能由機體自身合成，必須從食物中獲取。維生素參與多種生命活動，例如維持生長發(fā)育、調(diào)節(jié)代謝、增強免疫力等。激素激素是生物體內(nèi)由內(nèi)分泌腺分泌的化學(xué)物質(zhì)，它們通過血液循環(huán)運送到全身，調(diào)節(jié)各種生理活動，例如生長發(fā)育、代謝、繁殖、應(yīng)激反應(yīng)等。藥物化學(xué)概述藥物化學(xué)是研究藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、作用機制、合成方法、代謝過程等的一門學(xué)科。它與醫(yī)藥、生物、化學(xué)等學(xué)科密切相關(guān)，是現(xiàn)代醫(yī)藥研發(fā)的重要基礎(chǔ)。藥物合成與分離藥物合成是根據(jù)藥物化學(xué)原理，通過化學(xué)反應(yīng)將原料轉(zhuǎn)化為具有特定結(jié)構(gòu)和藥理活性的藥物分子。藥物分離是指從合成反應(yīng)混合物中分離純化藥物分子，以便進行后續(xù)的研究和應(yīng)用。藥物活性與代謝藥物活性是指藥物分子與生物靶標相互作用，產(chǎn)生藥理效應(yīng)的能力。藥物代謝是指藥物分子進入機體后，經(jīng)過一系列生物化學(xué)反應(yīng)，最終被轉(zhuǎn)化為代謝產(chǎn)物并排出體外的過程。藥物篩選與評價藥