第1讲-有机化学基本概念-周坤

第1讲有机化学的基本概念2016周坤一、有机物的表示方法（1）结构式（2）结构简式（3）键线式（4）纽曼式（5）Fisher投影式甘露糖海葵毒素(Palytoxin)是非多肽类物质中毒性非常大的一个，仅用2.3-31.5µg就可以致人于死地。海葵毒素最早在1971从夏威夷的软体珊瑚中分离出来，后来在其它海洋生物中也有发现。海葵毒素是很大的一个天然产物，1981年其结构被解析，分子式C129H223N3O54，分子量2680.14g/mol，含有64个手性中心和7个可异构双键，理论上的立体异构体的数目为2的71次方个。其全合成在1994年由哈佛大学化学系教授Y.Kishi的研究小组完成(JACS,1994,116,11205;JACS,1989,111,7525&7530)。二、有机物的分类1.按碳架分类链形化合物环形化合物(脂肪族化合物)碳环化合物杂环化合物芳环化合物脂环化合物脂杂环化合物芳杂环化合物2.按官能团分类烯烃炔烃芳烃卤代烷醇醚胺硫醇硫醚醛酮羧酸酯酰胺酰氯酸酐3.补充：官能团的电子效应（1）诱导效应：官能团对于σ键电子的影响。考虑电负性，吸电子能力比氢强为吸电子诱导效应，给电子能力比氢强为给电子诱导效应。（一般除了烷基之外都是吸电子诱导效应）（2）共轭效应：官能团对于π键电子的影响。考虑提供空轨道还是带有电子对的轨道参与共轭。提供充满电子轨道的为给电子共轭效应，提供未充满电子轨道的为吸电子共轭效应。（3）超共轭效应：与共轭体系连接的烷基C-H键与邻近的p轨道部分重叠从而一定程度上参与共轭。该效应能够提供电子，有利于稳定缺电子的共轭体系。三、有机物的异构碳架异构体位置异构体官能团异构体互变异构体价键异构体构型异构体构象异构体几何异构体旋光异构体交叉式构象重叠式构象构造异构体同分异构体立体异构体电子互变异构体碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体;如:位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体;如:官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体;如:构造异构体：因分子中原子的连结次序不同或者键合性质不同而引起的异构体。C4H10CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3C3H8OCH3CH2CH2OHCH3CHCH3OHC2H6OCH3OCH3CH3CH2OH互变异构体:因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体;如:hvhv旋光异构体与自己的镜像不能重合的分子被称为是手性的。和其镜像不相同的分子被称为对映异构体。实物和镜象是一对对映体。连有四个不同基团的碳原子是最为普遍的产生手性的原因——这样的碳被称为手性中心（手性碳、不对称碳原子）。当偏振光通过含有手性分子的溶液时，偏振光旋转了一个角度α。这个特性被称作光学活性。对映异构体，又叫光学异构体，有相同的物理特性如熔沸点，但溶液对偏振光的旋转方向不同。R、S命名使用R、S来标出手性碳原子的构型。首先根据如下的顺序规则来对手性碳原子上的四个基团进行排序：规则1：看直接与手性中心相连的四个原子，按照原子序数排序。规则2如果给取代基的第一个原子排序不能做出决定的话，就依次看第二、第三或第四个远离手性中心的原子，直到出现区别为止规则3多重键连接的原子等价于以单键连接了多个相同的原子。-CH2CH3取代基和-CH3取代基例如：醛基有一个碳用双键连接了一个氧，它等价于一个碳用单键连接了两个氧原子的取代基。练习非对映异构体、内消旋体、外消旋体当分子有不止一个手性中心时，情况就会变得更加复杂。一个基本原则是一个有n个手性中心的分子最多可以有2n个立体异构体。非对映异构体是不为镜像的立体异构体。就像我们使用右手/左手的类似关系来描述两个对映异构体之间的关系那样，我们可以延伸这种类似关系来描述非对映异构体就像不同人的手一样。包含手性中心的非手性化合物被称为内消旋体。一对对映异构体等量的混合物被称为外消旋体。几何异构体2-丁烯中的两个甲基可以在双键的同侧或不同侧。因为不能发生键的旋转，两个2-丁烯不能自发地相互转化；它们是不同的，可以分离的化合物。这样的化合物叫做顺反异构体。取代基在同侧的叫做顺-2-丁烯，在不同侧的叫做反-2-丁烯。双键Z/E构型的确定•按官能团顺序规则分别比较A与B和D与E。•若较大的取代基在同侧（如AB且DE），则为Z，若较大的取代基在异侧（如AB且ED），则为E。五、有机物的命名链烷烃的命名1.系统命名法：IUPAC(1)直链烷烃的命名:含10个碳原子以内的直链烷烃,从1-10依次用天干名称甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸加上烷来命名;而含碳原子10个以上的直链烷烃,用数目加上烷来命名。*1碳原子的级1oH2oH3oH1oC2oC3oC4oC(伯)(仲)(叔)(季)H3CCCH3CH3CH2CHCH3CH3与一个碳原子相连的碳为一级碳原子；与二个碳原子相连的碳为二级碳原子；与三个碳原子相连的碳为三级碳原子；与四个碳原子相连的碳为四级碳原子。(2)支链烷烃的命名正丁基二级丁基异丁基CH3CH3CH2CH3CH2CH2H3CH3CCH3CH2CH2CH2CHCH2H3CH3CCH3CH2CHCH3甲基乙基正丙基异丙基*2烷基的命名:*3顺序规则规则1：看直接与手性中心相连的四个原子，按照原子序数排序。规则2如果给取代基的第一个原子排序不能做出决定的话，就依次看第二、第三或第四个远离手性中心的原子，直到出现区别为止规则3多重键连接的原子等价于以单键连接了多个相同的原子。-CH2CH3取代基和-CH3取代基例如：醛基有一个碳用双键连接了一个氧，它等价于一个碳用单键连接了两个氧原子的取代基。构型+取代基+母体R,S;Z,E;顺,反取代基位置号+个数+名称(有多个取代基时，中文按顺序规则确定次序，小的在前。英文按英文字母顺序排列)官能团位置号+名称(没有官能团时不涉及位置号)*4有机化合物系统命名的基本格式（A）确定主链：链的长短（长的优先），侧链数目（多的优先),侧链位次大小（小的优先），各侧链碳原子数（多的优先），侧分支的多少（少的优先）。（B）编号：按最低系列原则编号。最低系列原则：使取代基的位置号码尽可能小。若有多个取代基，逐个比较，直至比出高底为止。（C）按名称基本格式写出全名。*5命名步骤实例一实例二实例三CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CCH2H2.习惯命名法（也称普通命名法）（异戊烷）习惯命名法命名直链烷烃时，与系统命名法相同。习惯命名法命名有支链的烷烃时，一般只适合于简单的烷烃。（正丁烷）（异丁烷）（正戊烷）（新戊烷）定义：只有一个环的烷烃称为单环烷烃。命名步骤（1）确定母体:没有取代基的环烷烃本身就是母体,命名时只须在相应的烷烃前加“环”(英文加cyclo),环上有取代基的环烷烃以环为母体还是以链为母体视情况而定.（2）编号要符合最低系列原则（3）确定构型带有两个或两个以上取代基时，分子有对称性。构型用顺反表示，分子没有对称性，构型用R、S表示。（4）按名称的基本格式要求写出全名单环烷烃的命名实例四乙基环己烷2-甲基-4-环己基己烷侧链比较简单,以环为母体,链为取代基,侧链比较复杂,以链为母体,环为取代基。CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH3CH3实例五CH2CH3CH3H3CH3CHHCH3HH3CCH3HClBrEtMe123456实例六CH3CH2CCH2CCH3OCH3HCCH3CH2CH2CHCCH2CH3HCH3HCCH2CH2CH2OCH3OHH3CH3CH2C124563CH2CHCH3CH3123456THANKS