含硫含磷和含硅有机化合物
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《有机化学1A》和《有机化学1B》教学大纲课程编号:2100300,2100301学时:96学时(讲课:96 学时,实验:0 学时)学分:6授课学院:天津大学理学院, 药学院,化工学院,材料学院,环境学院适用专业:化学、药学、应用化学、材料化学、环境科学教材:《有机化学》(第四版)主编:高鸿宾出版社:高等教育出版社出版时间:2005年5月主要参考资料:[1]Solomons T W G,Fryhle C B.Organic Chemistry[M].10th ed.Hoboken:John Wiley &Sons,Inc,2011.[2]Carey F A, Giuliano R M.Organic Chemistry[M].8th ed.New York:McGraw-HillCompanies,Inc,2010.[3]McMurry J.Organic Chemistry[M].7th ed.Belmont:Brooks/Cole Publishing Company,2008.[4]Peter K,V ollhardt C,Schore N E.Organic Chemistry: Structure and Function.4th ed.戴立信,席振峰,王梅祥,等译.有机化学:结构与功能[M].北京:化学工业出版社,2006.[5]邢其毅,裴伟伟,徐瑞秋,等.基础有机化学上下册[M].3版.北京:高等教育出版社,2005.[6] 张文勤, 郑艳, 马宁, 赵温涛. 《有机化学》(第五版).北京:高等教育出版社,2014.一.课程性质、目的和任务有机化学是化学、化工类及其相关专业本科生的必修基础课,主要讲授有机化合物的结构、性质及其相互转化的规律。
通过本门课程的学习,使学生掌握有机化学的基本概念、基本理论、基本有机反应及有机化合物结构与性能之间的关系,了解常见有机化合物在化工生产中以及人们日常生活中的地位和作用,提高学生的认知能力,培养学生的创新思维能力。
大学基础化学II课程教学大纲一、课程说明(一)课程名称、所属专业、课程性质、学分;大学基础化学II——有机化学;物理学院材料化学专业,主干基础课;4学分;(二)课程简介、目标与任务;有机化学是化学学科的一个重要分支,是研究有机化合物的组成、结构、性质、相互转化、合成以及与此相关的理论问题的学科,是一门理论性和实践性并重的课程。
有机化学课程是高等学校化学、材料、生物专业教学计划中一门必修的基础课程。
《有机化学(第二版)》共17章,按照以官能团分章的方式编排,每章最后都设置了相应的习题。
教材内容精练,重点突出。
在选材和举例方面,注重实用性和前沿性,许多实例都来自于科研。
在内容设置上,在教授基础知识的同时,注重培养学生的思考和探究能力,几乎每个章节都设立了思考、引导和探究项目,可供学生讨论。
还设置了拓展阅读部分,以拓展学生的知识面。
《有机化学(第二版)》的另一特色是,引入理论计算,对每种官能团的代表化合物都拟合出形象的电子分布密度图,便于读者形象地理解化合物结构与反应性的关系。
课程任务:要求学生通过理论学习和实验能够掌握并运用一些常见重要有机物的化学性质,掌握有机化学的基本理论、基本知识和基本技能,了解本学科范围内重大的科学技术新成就,培养学生具有分析和解决有机化学一般问题的初步能力,为学习后续课程和培养造就应用型人才打好一定基础。
(三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接;无机化学与化学原理。
先修课程对学生在掌握学习有机化学结构理论和立体化学、反应动力学和化学平衡等化学理论方面具有重要的学习意义。
可通过前期的基本了解学习,为后续学习奠定良好的理论基础。
(四)教材与主要参考书。
教材:李艳梅等,有机化学(第二版),科学出版社,2014.参考资料:高坤、李瀛等,有机化学(第二版),科学出版社,2011.李瀛等,有机化学质疑暨考研指导,兰州大学出版社,2011.古练权等,有机化学,高等教育出版社,2008.伍越寰等,有机化学,中国科学技术大学出版社,2010.邢其毅等编著,基础有机化学(第三版),高等教育出版社,2005.二、课程内容与安排第一章绪论第一节有机化合物和有机化学第二节有机化合物的特征第三节共价键第四节分子间相互作用力第五节有机反应中的酸碱概念第六节有机化合物的分类第七节有机化合物构造式的写法第八节有机化合物命名的基本原则第九节有机化学的研究方法第二章饱和烃:烷烃和环烷烃第一节通式、同系列和同分异构第二节烷烃的命名第三节烷烃的结构第四节烷烃的物理性质第五节烷烃的化学反应第六节环烷烃的命名第七节环烷烃的结构与构象第八节环烷烃的物理性质第九节环烷烃的化学反应第十节烷烃和环烷烃的制备第三章不饱和烃:烯烃、炔烃和二烯烃第一节烯烃的结构第二节烯烃的异构和命名第三节烯烃的物理性质第四节烯烃的化学反应第五节炔烃的结构第六节炔烃的命名第七节炔烃的物理性质第八节炔烃的化学反应第九节二烯烃的分类和命名第十节共轭二烯烃的结构和共轭效应第十一节共轭二烯烃的化学反应第十二节烯烃和炔烃的制备第四章芳烃第一节芳烃的分类、异构和命名第二节苯的结构第三节芳烃的物理性质第四节单环芳烃的化学性质第五节芳烃亲电取代反应的定位规律第六节稠环芳烃第七节非苯芳烃第八节芳烃的来源及煤炭产业第五章对映异构第一节手性和对称性第二节含一个不对称碳原子的化合物第三节含两个及多个不对称碳原子的化合物第四节环状手性化合物第五节其他不含不对称碳原子的手性化合物第六节前(潜)手性碳和分子的前(潜)手性第七节不对称合成与拆分第八节手性与药物第九节异构体的分类第六章卤代烃、金属有机化合物第一节卤代烃的分类、异构、命名和结构第二节卤代烃的物理性质第三节卤代烃的化学反应第四节饱和碳原子上的亲核取代反应第五节影响亲核取代反应的因素第六节消除反应历程第七节影响消除反应发因素第八节取代反应与消除反应的竞争第九节其他卤代烃第十节卤代烃的制备第七章波谱分析在有机化学中的应用第一节电磁辐射第二节红外光谱第三节核磁共振第四节紫外光谱第五节质谱第八章醇、酚、醚第一节醇的分类、命名和结构第二节醇的物理性质与波谱特征第三节一元醇的化学性质第四节多元醇的特殊反应第五节醇的制备第六节酚的分类和命名第七节酚的物理性质与波谱特征第八节酚的化学性质第九节酚的制备第十节醚的分类和命名第十一节醚的物理性质和波谱特性第十二节醚的化学反应第十三节醚的制备第十四节环醚第十五节冠醚第九章醛、酮、醌第一节醛和酮的分类和命名第二节醛和酮的结构第三节醛和酮的物理性质和波普特性第四节醛和酮的亲核加成反应第五节醛和酮的α-H的反应第六节醛和酮的氧化和还原反应第七节 Cannizzaro反应第八节α,β-不饱和醛、酮第九节醛、酮的制备第十节醌的结构第十一节醌的化学性质第十二节醌与染料第十章羧酸及其衍生物第一节羧酸的分类、命名和结构第二节羧酸的物理性质和波谱特征第三节羧酸的化学性质第四节羧酸衍生物的命名第五节羧酸衍生物的物理性质和波谱特征第六节羧酸衍生物的化学性质第七节羟基酸的分类和命名第八节羟基酸的化学反应第九节β-二羰基化合物第十节羧酸的制备第十一章含氮化合物第一节硝基化合物的分类、命名和结构第二节硝基化合物的物理性质和波谱特征第三节硝基化合物的化学性质第四节胺的分类、命名和结构第五节胺的物理性质和波谱特征第六节胺的化学性质第七节季铵盐和季铵碱第八节胺的制备第九节芳香族重氮和偶氮化合物第十节腈和异腈第十二章含硫、含磷及含硅有机化合物第一节含硫有机化合物第二节含磷有机化合物第三节含硅有机化合物第十三章杂环化合物第一节杂环化合物的分类、命名和结构第二节五元杂环化合物第三节六元杂环化合物第四节杂环类药物第十四章类脂化合物第一节油脂第二节蜡第三节磷脂第四节萜类化合物第五节甾族化合物第十五章碳水化合物第一节碳水化合物的分类第二节单糖第三节二糖第四节多糖第十六章氨基酸、多肽、蛋白质及核酸第一节氨基酸第二节多肽第三节蛋白质第四节酶第五节核酸第六节生物技术和生物技术药物第十七章周环反应第一节前线轨道理论第二节电环化反应第三节环加成反应第四节 -迁移反应(一)教学方法与学时分配采用课堂多媒体讲授的方式开展教学活动。
第9章:含硫、含磷有机化合物第一节含硫有机化合物第二节含磷有机化合物第一节含硫有机化合物一、硫醇和硫酚二、磺酸三、磺胺类药物四、有机硫杀菌剂第二节含磷有机化合物一、磷酸和磷酸类化合物二、膦酸和膦酸类化合物本章节内容第九章含硫、含磷有机化合物第一节含硫有机化合物存在与分类在自然界中分布较广,多存在于生物组织和动物的排泄物中。
例如,动物大肠内的某些蛋白质受细菌分解可产生甲硫醇。
洋葱中含有正丙硫醇。
某些氨基酸中也含有硫,常见的含硫有机化合物有硫醇、硫酚和硫醚等。
其结构分别为:R SHSH R S R硫醇硫酚硫醚概念与结构硫醇和硫酚的分子结构中有一个含硫官能团(—SH),称为硫氢基或巯基。
硫醚则是硫醇分子巯基上的氢原子被烃基取代的衍生物。
R S S R硫醇氧化可生成相当于过氧化物的二硫化物,但它比过氧化物稳定得多。
硫原子还可被氧化成高价硫化物,它们可以看作是硫酸或亚硫酸的衍生物,例如:RS OHO ORSOHORS RO ORSRO磺酸亚磺酸砜亚砜命名硫醇、硫酚、硫醚等与含氧化合物类别相似的含硫化合物的命名,只需在相应的含氧衍生物的类名前加上“硫”字即可。
例如:CH 3SH(CH 3)2CHSHHOCH 2CH 2SHCH 3SCH 3SHCH 3SH甲硫醇2—羟基乙硫醇二甲硫醚间甲硫酚苯硫酚2-丙硫醇对于结构较复杂的化合物也可将—SH 作为取代基来进行命名。
例如:S H CH 2COOH巯基乙酸亚砜、砜、磺酸及其衍生物的命名,只需在它们的名称前加上相应的烃基名称即可。
例如:CH 3S CH 3O OCH 3S CH 3O CH 3S OHO O甲磺酸CH 3S OH OO对甲基苯磺酸二甲亚砜二甲砜一、硫醇和硫酚低级的硫醇有毒,具有极其难闻的臭味。
黄鼠狼散发出的防护剂中就含有丁硫醇。
环境污染中硫醇为恶臭的主要来源。
(一)硫醇、硫酚的酸性硫醇和硫酚的酸性比相应的醇或酚强。
硫醇显弱酸性,可溶于稀氢氧化钠溶液中。
第十六章 有机含硫、含磷和含硅化合物有机含硫、含磷和含硅化合物:C Y Y : S ,P ,S i一、有机硫化合物的分类有机二价硫化物:C H 3C H 2S HSHC H 3C H 2S C H 2C H 3S C H 3乙硫醇乙硫醇 苯硫酚苯硫酚苯硫酚 乙硫醚乙硫醚乙硫醚 苯甲硫醚苯甲硫醚有机四价硫化物:C H 3S C H 3O二甲亚砜(DMSO )有机六价硫化物:C H 3C H 2S C H 2C H 3OOS C H 3OOO H S O OC lC H 3二乙砜二乙砜 对甲苯磺酸对甲苯磺酸对甲苯磺酸 甲磺酰氯甲磺酰氯二、硫醇和硫酚硫醇硫酚R S HA r S H丙硫醇 烯丙硫醇硫醇 苯硫酚C H 3C H 2C H 2S H C H 2C H C H 2S HS H1.硫醇和硫酚的命名2. 硫醇和硫酚的制备H 3O +N a O H ,H 2OC O H 2N H 2N+ C H 3C H 2S H90%R X + K O H + H 2SC H 3C H 2O HR S H + K X +H 2OC S H 2N H 2N+C H 3C H 2B rC H 3C H 2O HCS H 2N H 2NC H 2C H 3 B r95%硫脲S-乙基异硫脲盐S O 2C lS HZ n , H 2S O 40℃,91%4. 硫醇和硫酚的化学性质(1) 酸性C H 3C H 2S H 10.6p K aS H O HC H 3C H 2O H 15.9p K a 7.8103. 硫醇和硫酚的物理性质(略)R S H +N a O HN a + H 2OR S 溶于稀NaOH 溶液:与重金属成盐:2C H3C H2S H+H g O(C H3C H2S)2H g+H2O(2) 氧化反应在H2O2, O2, I2,NaOI 作用下:2R S H+I2C2H5O H,H2OR S S R+2H I工业上催化氧化法:2R S H+12O2磺化酞菁钴R S S R+H2O二硫化物在NaHSO3、Zn + HX等作用下还原成硫醇。
1Chapter 19 含硫、磷和硅的化合物硫在氧的下面,磷在氮的下面,氧和硫的电子结构氧:1s22s22p4硫:1s22s22p63s23p43d0氮和磷也有类似的情况。
因此,有机硫化物和有机氧化物、有机膦化合物和有机氮化合物会有许多相似之处。
当然,由于外层电子构型不完全相同(周期不同),硫和磷有一些氧和氮所没有的成键方式,所以它们的性质不完全相同。
但人们对含硫和磷的有机物的兴趣不是仅仅为了闸明它们之间的同或不同,更重要的是因为这两类有机物在生命现象中的重要性。
§19.1 含硫有机物与醇、醚相对应的,有机含硫化合物的命名:有些可参照含氧化合物,复杂情况下就把-SH称为“巯基”,作为取代基来命名:ROHAlcoholsArOHPhenolsROREthersROORperoxidesRSHArSHRSRRSSR硫醇硫酚硫醚二硫化物thiolsthiophenolssulfidesdisulfidesHSCH2CH2SH12-乙二硫醇SH苯硫酚HSCH2CH2OH2-巯基乙醇CH3SCH3二甲硫醚2CH3SCH2CH2SCH312-二甲硫基乙烷C6H5SSC6H5二苯基二硫化物SS14-二硫六环硫上连有羟基形式的氧的化合物都是“酸”和相应的“酯”CH3SOH甲基次磺酸CH3SOHO甲基亚磺酸CH3SOHOOCF3SOHOO三氟甲磺酸甲磺酸CH3OCH3CH3SOCH3OOCH3SOCH3OS 甲次磺酸甲酯甲亚磺酸甲酯甲磺酸甲酯CH3SO3H对甲苯磺酸CH3SO2Cl对甲苯磺酰氯硫的氧化物形式的化合物称为“亚砜”和“砜”:CH3SCH3OCH3SCH3OOCH3SCH3O二甲亚砜dimethylsulfoxide二甲砜sulfone一、硫醇和硫酚硫的电负性小于氧,原子半径大于氧,由此决定了一些性质,比如硫醇的偶极矩比相应的醇小,C2H5OHC2H5SHμ1.70Dμ1.52D3硫醇在水中的溶解度比相应的醇小得多,例如,乙硫醇在常温下在100mL水中仅溶解1.5g,这是因为硫很难形成氢键。