有机化学-绪论
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1 / 14 第1章 绪 论
一、有机化学和有机化合物
人类对有机化合物(organic compound)的认识,最初主要基于实用的目的。例如,用谷物酿酒和食醋;从植物中提取染料、香料和药物等。到18世纪末,已经得到了一系列纯粹的化合物,例如酒石酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸等。这些从动植物来源得到的化合物具有许多共同的性质,但与当时从矿物来源得到的化合物相比,则有明显的区别。由于受到生产力水平的限制,在18世纪末到19世纪初,曾认为这些化合物是由动植物有机体内的“生命力”影响而形成的,故有别于从没有生命的矿物中得到的化合物。将前者称为有机化合物,后者称为无机化合物。文档收集自网络,仅用于个人学习
“生命力”学说曾一度阻碍了有机化学的发展,尤其是减缓了有机合成的前进步伐。
给予“生命力”学说的第一次沉重打击是1928年德国年轻的化学家乌勒(Friedrich
Wöhler,1802~1882)首次从无机化合物氰酸铵合成了有机化合物尿素,这也是有机合成的开端。文档收集自网络,仅用于个人学习
NH4OCN-→ NH2CONH2
氰酸铵 尿素
尿素的人工合成,突破了无机化合物与有机化合物之间的绝对界限,不仅动摇了“生命力”学说的基础,开创了有机合成的道路,而且启迪了人们的哲学思想,有助于生命科学的发展。文档收集自网络,仅用于个人学习
德国化学家拜尔(Adolfvon Beyer,1835~1917)与他人合作,1870年首次合成了靛蓝。由于他对靛蓝及其衍生物的深入研究而荣获1905年诺贝尔化学奖。与此同时,人们又合成了大量的有机化合物。至此,“生命力”学说彻底破产了。文档收集自网络,仅用于个人学习
此后,人们还合成了成千上万种与日常生活密切相关的染料、药品、香料、炸药等有机物。在一个“老的自然界”旁,再放上一个远远超过它的“新的自然界”。这也是为什么要将有机化学(organic chemistry)单独作为一个化学分支的原因之一。文档收集自网络,仅用于个人学习
1 第一节 有机化合物和有机化学
有机化学是化学的一个分支,它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学的科学。
有机化合物的主要特征是含有碳原子,即都是含碳化合物,因此有机化学就是研究碳化合物的化学。但少数碳的氧化物(如二氧化碳、碳酸盐等)和氰化合物(如氢氰酸、硫氰酸等),仍归属无机化合物范畴。
一、有机化学的发展
有机化学作为一门科学是在十九世纪产生的,但有机化合物在生活中和生产中的应用由来已久。最初是从天然产物中提取有效成分。例如:从植物中提取染料、药物、香料等。在十八世纪末,已经得到了许多纯粹的化合物如酒石酸、柠檬酸、乳酸、尿素等。这些化合物有许多共同性质,但与当时从矿物来源得到的化合物相比,则有明显的区别。在十九世纪初曾认为这些化合物是在生命力的作用下生成的,有别于从无生命中的矿物中得到的化合物。因此叫做有机化合物,后者叫做无机物。
有机化合物早期的定义是“来自有生命机体的物质内”简称“有机物”。这是因为,在化学发展的前期,无机物被大量合成,而有机物只能从动植物体获得。如1769年从葡萄汁中取得纯的酒石酸;1773年从尿中取得尿素;1780年从酸奶中取得乳酸;1805年从鸦片中取得吗啡等。因此,人 2 们认为有机物是与生命现象密切相关的,是生物体内一种特殊的、神秘的“生命力”作用下产生的,只能从生物体内得到,不能人工合成。这就是瑞典化学权威Berzelius为代表的“生命力”学说的观点。由于人们认识局限性和对权威的迷信,“生命力”学说统治化学界达半个世纪之久,严重阻碍了有机化学的发展。
1828年德国化学家韦勒(F.Whler)将氰酸铵的水溶液加热得到了尿素:
氰酸铵可以从无机物NH4Cl和氰酸钾(或银)反应生成。此后,许多化学家也在实验室用简单的无机物做为原料,成功地合成了许多其他有机物。如1845年colbe合成了醋酸;1854年Berthelot合成了油脂类物质等。在大量的科学事实面前,化学家摒弃了“生命力”学说,加强了有机化合物的人工合成实践,促进了这门科学的发展。
1 第一课教案
课题
绪论
(一) 有机化学的研究对象
(二) 有机化学的发展简史
(三) 有机化合物的特性
(四) 有机化合物的结构
教学目的
(一) 了解有机化学的发展简史
(二) 了解有机化学、有机化合物的定义
(三) 了解有机化合物的特性
(四) 了解有机化合物的结构特征,复习共价键理论,掌握价键理论的有关要点
重点
(一) 有机化合物的分子结构
(二) 价键理论的有关要点
难点
共价键理论
教学资源
教材、教学资料
教学方法
讲授法
学时
2课时
授课班级
10医学检验技术;10医药营销
教学过程
【引言】:
有机化学是一门重要的科学,它和人类生活有着密切的关系。例如,多数的食物(糖类、蛋白质、脂类)、药物、塑料、汽油、柴油等都是有机化合物。
医学本身研究的对象是人体.人体绝大部分是由有机物组成的.这些有机物可以在人体内进行一系列非常复杂,但是有彼此协调的化学变化,支撑着人体的新陈代谢。因此,有机化学是一门重要的医学基础理论课程。
作为医学检验(医药营销)专业的学生更是离不开有机化学的基本知识.例如,糖类及其代谢产物的测定、血红蛋白及其代谢产物的测定等等都离不开有机化学的知识. 2 通过今后的学习,我们来逐步认识、学习、研究这门课程。
【板书】:第一章 绪论
【教师】:通过中学的学习,我们知道,化学是一门研究物质的组成、结构、性质的及其变化规律的科学.那么,有机化学,实际上就上研究有机化合物的组成、结构、性质的及其变化规律的科学。也是就说,有机化学的这门学科的研究对象是有机化合物。什么是有机化合物呢?
【板书】:一:有机化学的研究对象
【教师】:
一般情况下,与机体有关的化合物(少数与机体有关的化合物是无机化合物,如水),称为有机化合物。有机化合物对人类具有重要意义,地球上所有的生命形式 ,主要是由有机物组成的.例如:脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象,都涉及到有机化合物的转变。此外,许多与人类生活有密切关系的物质,例如石油、天然气、棉花、染料、化纤、天然和合成药物等,均属有机化合物。
1 第1章 绪 论
1.1 基本要求
● 掌握有机化合物与有机化学的定义、有机化合物的特点。
● 掌握有机化合物结构特点,熟悉共价键的性质及其意义。根据有机化合物的价键特征分析分子间作用力,进一步理解有机化合物特点。
● 掌握共价键的断裂方式与有机反应类型、有机反应中间体。
1.2 基本知识点
1. 有机化合物及其特点 有机化合物是指含碳的化合物或碳、氢化合物及其衍生物。组成有机化合物的主要元素包括C,H,O,N,S,P,X(卤素)。
仅由碳、氢两种元素组成的有机物称为烃,若还含有其他官能团,则称为烃的衍生物。
有机化学是研究有机物的组成、结构、性质及其相互转化的一门学科。与无机物相比,有机物具有以下特点:多数有机物易燃烧;熔点低;化学反应速率慢,副反应多;难溶于水,易溶于有机溶剂。
有机物的以上特点都是由其结构特征所决定的。
2. 经典结构理论 组成分子的若干原子在分子内是按一定的顺序和结合方式连接着的,这种排列和结合方式称为结构。
19世纪中叶,由凯库勒(A.Kekulé)、库柏尔(A.Couper)、布特列洛夫(A.M.Buteleroff)、范特荷夫(J.H.van't Hoff)、勒贝尔(J.A.Le Bel)等提出的经典结构理论要点如下:
(1)有机化合物中的碳元素总是四价的,其他元素都有各自的氧化值,如氢一价、氧二价、氮三价、卤素一价;
(2)碳原子间可以彼此以单键、双键或叁键结合。例如:
(3)饱和碳原子具有正四面体结构:
(4)分子结构决定分子性质,性质反映结构。根据上述要点,就可以依分子式写出化合物的可能结构。经典结构理论反映了原子间的结合方式及组成,但无法说明为什么要以一定比例结合。
3. 原子轨道 原子轨道是波函数Ψ的图像。Ψ是描写原子核外电子运动状态的数学函数式,可以粗略地把Ψ看作是在x,y,z三维空间里能找到电子的一个区域。原子轨道有s,p,d,f,g等不同类型。它们的形状、大小各不相同。不同能量的电子分占不同类型轨道。与有机化合HHCHCHHHHCHCHHHCCHHCHHHHCHHCHCHHHH 2 物密切相关的是s轨道和p轨道(见图1-1)。每个p轨道都是由两瓣组成,分别代表波函数Ψ的不同相位,原子核处于两瓣之间。原子核外的电子排布遵循泡利(W.Pauli)不相容原理、能量最低原理和洪特(F.Hund)规则,即任何一个原子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子,用符号↑↓表示。电子首先占据能量最低的轨道,当此轨道填满后,才依次占据能量较高的轨道。当有几个能量相等的轨道时,电子将尽可能以自旋平行的方向分占不同的轨道。