《药用化学基础》[特选资料]

1、药用化学基础药用化学基础 1高级教学 药用基础化学药用基础化学是药学类高职高专的一门是药学类高职高专的一门 重要的专业基础课。从药物的开发研制、合重要的专业基础课。从药物的开发研制、合 成筛选、临床试验、中试生产、申报上市到成筛选、临床试验、中试生产、申报上市到 市场销售，从整个过程的各个环节看，都需市场销售，从整个过程的各个环节看，都需 要化学知识、原理和技能作基础。因此药学要化学知识、原理和技能作基础。因此药学 类的各专业（药物制剂、化学制药、生物制类的各专业（药物制剂、化学制药、生物制 药、药品检验、中药、食品药品监督管理、药、药品检验、中药、食品药品监督管理、 医药营销、医药信息管理等

2、）都将医药营销、医药信息管理等）都将药用基药用基 础化学础化学课程作为专业基础课。课程作为专业基础课。 2高级教学 分析高职高专学分析高职高专学 生在医药行业各生在医药行业各 职业岗位群应具职业岗位群应具 备的化学知识、备的化学知识、 技能技能 对无机化学、对无机化学、 分析化学、物分析化学、物 理化学进行整理化学进行整 合、优化重组合、优化重组 药物合成、生产反应所必需的化学反应原理知识；药物合成、生产反应所必需的化学反应原理知识； 药物作用原理所必需的物质结构、性质知识；药物作用原理所必需的物质结构、性质知识； 药品检测所必需的物质分析方法的原理和技能；药品检测所必需的物质分析方法的原理和

3、技能； 中西药制剂所必需的表面现象、胶体溶液等知识中西药制剂所必需的表面现象、胶体溶液等知识。 专业课专业课 专业基础课专业基础课 3高级教学 本课程内容与后续课程的关系：本课程内容与后续课程的关系： 4高级教学 第一章第一章 物质结构物质结构 学习目标学习目标 1.掌握用四个量子数描述核外电子的运动掌握用四个量子数描述核外电子的运动 状态。状态。 2.理解原子结构同元素周期表的关系，掌理解原子结构同元素周期表的关系，掌 握核外电子排布的三原理和近似能级图握核外电子排布的三原理和近似能级图 排布多电子原子核外电子。排布多电子原子核外电子。 3.了解杂化轨道理论，了解一些简单分子了解杂化轨道理论

4、，了解一些简单分子 成键。成键。 4.了解晶体的类型和性质。了解晶体的类型和性质。 5高级教学 第一节第一节 原子结构原子结构 一、原子的构成一、原子的构成 原子结构原子结构是认识各种物质结构和性质的基础。是认识各种物质结构和性质的基础。 原子原子是一种电中性的微粒，是一个带若干（是一种电中性的微粒，是一个带若干（z个）个） 正电荷的原子核和若干个（正电荷的原子核和若干个（z个）带负电的电子组个）带负电的电子组 成成 原子核原子核是由是由z个质子和若干个中子组成的紧密结合个质子和若干个中子组成的紧密结合 体，其直径不及原子直径的万分之一。体，其直径不及原子直径的万分之一。 核电荷数（核电荷数（

5、z）=核内质子数（核内质子数（z）=核外电子数核外电子数 原子的质量数（原子的质量数（A）=质子数（质子数（z）+中子数（中子数（N） 6高级教学 这种用小黑点的疏密形象地这种用小黑点的疏密形象地 描述电子在原子核外空间的描述电子在原子核外空间的 概率密度概率密度，分布图象叫做，分布图象叫做 电子云电子云。 二、核外电子的运动状态二、核外电子的运动状态 7高级教学 核外电子的运动状态的描述核外电子的运动状态的描述 1 2 3 4 主量子数主量子数 n 角量子数角量子数 l 磁量子数磁量子数 m 自旋量子数自旋量子数 ms 8高级教学 主量子数主量子数 n（电子层数）（电子层数） 原子中各电子出

6、现概率最大区域离核的距离原子中各电子出现概率最大区域离核的距离 是不同的，人们把不同远近、不同能量的区域分成不是不同的，人们把不同远近、不同能量的区域分成不 同的电子层，电子就在这些不同电子层上运动。同的电子层，电子就在这些不同电子层上运动。 物理意义：物理意义： n值的大小表示电子的能量高低。值的大小表示电子的能量高低。 n值越大表示电子所在的层次离核较远，电子具有的值越大表示电子所在的层次离核较远，电子具有的 能量也越高能量也越高。 取值：取值： n =1，2，3，（正整数）；（正整数）； n 12345 对应电子层对应电子层第一层第一层第二层第二层第三层第三层 第四第四 层层 第五第五

7、层层 光谱学符号光谱学符号KLMNO 9高级教学 2 2、角量子数、角量子数l l（能级）（能级） 同一电子层中的电子运动时，具有的同一电子层中的电子运动时，具有的 电子云的形状也不完全相同。人们把电子云的形状也不完全相同。人们把 处于同一电子层中而具有不同能量的处于同一电子层中而具有不同能量的 电子云用角量子数电子云用角量子数l表示。表示。 物理意义：物理意义： l 表示电子云的形状。表示电子云的形状。 取值：取值： l = 0，1，2，n-1； 对于对于l 为为 0 1 2 轨道轨道形状形状 球形球形 亚铃形亚铃形 四叶花瓣形四叶花瓣形 光谱符号光谱符号 s亚层亚层 p亚层亚层 d亚层亚层

8、 l亚层符号亚层符号 0s 1p 2d 3f 对于对于多电子原子多电子原子l也是决定也是决定电子能量电子能量高低的因素。高低的因素。 10高级教学 11高级教学 12高级教学 d d电子云电子云 l2 2的状态即为的状态即为d d态态 13高级教学 主量子数与角量子数的关系主量子数与角量子数的关系 n1234 电子层电子层第一第一第二第二第三第三第四第四 l00 10 1 20 1 2 3 亚层亚层1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f 14高级教学 磁量子数磁量子数 m m 同一电子亚层中，虽然电子云的形状相同，但在空间同一电子亚层中，虽然电子云的形状相同，但在空间 却有不同的

9、伸展方向。却有不同的伸展方向。 物理意义：物理意义： m 表示电子云在空间的伸展方向，每一表示电子云在空间的伸展方向，每一 个个m值代表一个伸展方向值代表一个伸展方向 取值：取值： m =- l，-2，-1，0，1，2， l 磁量子数与能量无关磁量子数与能量无关 15高级教学 s 轨道轨道 l = 0, m = 0 m ：一一种取值种取值, 空间：空间：一一种取向种取向, 轨道轨道:一一条条 s 轨道轨道. 16高级教学 p 轨道轨道 (l = 1, m = +1, 0, -1) m 三种取值三种取值, 三种取向三种取向, 三条等价三条等价p 轨道轨道. 17高级教学 d 轨道轨道 l = 2

10、, m = +2, +1, 0, -1, -2 m ：五种取值五种取值 空间：五种取向空间：五种取向 五条等价五条等价 d 轨道轨道 18高级教学 19高级教学 自旋量子数自旋量子数(ms) （1） 原子中的电子除绕核作高速运动外，还绕自原子中的电子除绕核作高速运动外，还绕自 己的轴作自旋运动。己的轴作自旋运动。 （2） 自旋量子数自旋量子数 ms+1/2和和-1/2。 （3）电子的自旋）电子的自旋只有两个方向，顺时针和逆时针方向。只有两个方向，顺时针和逆时针方向。 通常用通常用“”和和“”表示表示 。 自旋量子数自旋量子数表明每一个原子轨道最多容纳的电子数是表明每一个原子轨道最多容纳的电子数

11、是 两个两个。 20高级教学 四个量子数小结四个量子数小结 主量子数主量子数n决定原子轨道的大小（即电子层）和电子的能量决定原子轨道的大小（即电子层）和电子的能量 角量子数角量子数l决定原子轨道或电子云形状同时也影响电子的能量决定原子轨道或电子云形状同时也影响电子的能量 磁量子数磁量子数m决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向 自旋量子数自旋量子数s决定电子的自旋状态（或自旋方向）决定电子的自旋状态（或自旋方向） 21高级教学 结结 论论 （1） 描述一个原子轨道的能量高低，用两个量子数（描述一个原子轨道的能量高低，用两个量子数（ n，l） （2） 描述一个原

12、子轨道，用三个量子数（描述一个原子轨道，用三个量子数（n，l，m） （3）描述一个原子轨道上运动的电子，用四个量子数）描述一个原子轨道上运动的电子，用四个量子数 （n，l，m，ms） 同一原子中，没有四个量子数完全相同的两个电子存在同一原子中，没有四个量子数完全相同的两个电子存在 22高级教学 多电子原子的结构多电子原子的结构 一、多电子原子一、多电子原子 在单电子体系（氢原子或类氢原子在单电子体系（氢原子或类氢原子 HeHe+ +）中，电子的能量只决定于主量子）中，电子的能量只决定于主量子 数数n n，与角量子数，与角量子数 l l 无关，但在多电子无关，但在多电子 体系中，由于电子间的相互

13、作用，除主体系中，由于电子间的相互作用，除主 量子数外，角量子数也是影响电子能量量子数外，角量子数也是影响电子能量 高低的重要因素。高低的重要因素。 23高级教学 由于主量子数和角量子数的联合作用，由于主量子数和角量子数的联合作用， 造成了同一电子层（造成了同一电子层（n n 相同），不同亚相同），不同亚 层（层（l l 不同）之间的能级分裂现象。不同）之间的能级分裂现象。 甚至造成不同电子层（甚至造成不同电子层（n n 、l l 都不同）都不同） 之间的能级交错现象。所有这些现象都之间的能级交错现象。所有这些现象都 可以用可以用屏蔽效应屏蔽效应和和钻穿效应钻穿效应来解释。来解释。 24高级教

14、学 屏蔽效应：原子中其他电子对某个选定屏蔽效应：原子中其他电子对某个选定 电子的排斥作用，相当于降低部分核电电子的排斥作用，相当于降低部分核电 荷对指定电子的吸引力荷对指定电子的吸引力 钻穿作用：在原子核附近出现的概率较钻穿作用：在原子核附近出现的概率较 大的电子，可更多地避免其他电子的屏大的电子，可更多地避免其他电子的屏 蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核，蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核， 这种渗入原子内部空间的作用这种渗入原子内部空间的作用 25高级教学 原子轨道的能级交错原子轨道的能级交错 由于钻穿效应，如使得由于钻穿效应，如使得4s O-H-O O-H-N N-H-N 70高级教学 （

15、5） 氢键对化合物性质的影响：氢键对化合物性质的影响： 分子间氢键，使分子间产生了较强的结合分子间氢键，使分子间产生了较强的结合 力。力。 mp，bp显著增高。显著增高。 分子间无氢键：分子间无氢键： 则色散力则色散力 大大mp，bp高。高。 分子间有氢键分子间有氢键,则则mp，bp较同组元素较同组元素 显著显著 升高。升高。 71高级教学 第三节第三节 晶体结构晶体结构 晶体：晶体：是原子、离子或分子在空间呈周期性是原子、离子或分子在空间呈周期性 重复排列形成具有一定规则的几何外形的固重复排列形成具有一定规则的几何外形的固 体。体。 晶体的三个特征：晶体的三个特征： 第一，晶体有整齐规则的几

16、何外形第一，晶体有整齐规则的几何外形 第二，晶体有固定的熔点，在融化过程中，第二，晶体有固定的熔点，在融化过程中， 温度始终保持不变温度始终保持不变 第三，晶体有各向异性特点。晶体的各向异第三，晶体有各向异性特点。晶体的各向异 性是指同一晶体格子中，在不同的方向上质性是指同一晶体格子中，在不同的方向上质 点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随 方向的不同而有所差异。方向的不同而有所差异。 72高级教学 常见的晶体类型常见的晶体类型 金属晶体金属晶体 金属中的原子金属中的原子-离子按金属键结合形成的晶体。离子按金属键结合形成的晶体。 金属键无方向性，无固定的

17、键能，金属键的强金属键无方向性，无固定的键能，金属键的强 弱和自由电子的多少有关，也和离子半径、电弱和自由电子的多少有关，也和离子半径、电 子层结构等其他因素有关。子层结构等其他因素有关。 金属共同的特性：金属共同的特性： 1.有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良有光泽、不透明，是热和电的良导体，有良 好的延展性和机械强度。好的延展性和机械强度。 2.大多数金属具有较高的熔点和硬度。大多数金属具有较高的熔点和硬度。 73高级教学 离子晶体离子晶体 由阴离子、阳离子组成，离子间的相互作用是较由阴离子、阳离子组成，离子间的相互作用是较 强烈的离子键。强烈的离子键。 代表物主要是强碱和多数盐类。代

18、表物主要是强碱和多数盐类。 结构特点：结构特点： 1.有较高的熔点和沸点有较高的熔点和沸点 2.硬而脆硬而脆 3.多数易溶于水多数易溶于水 4.在固态时有离子，但不能自由移动，不能导电，在固态时有离子，但不能自由移动，不能导电， 溶于水或融化时离子能自由移动而导电溶于水或融化时离子能自由移动而导电 74高级教学 分子晶体分子晶体 分子间以范德华力相互结合形成的晶体。分子间以范德华力相互结合形成的晶体。 分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是 非极性分子。非极性分子。 具有较低的熔点、沸点，硬度小、易挥发，在常温下具有较低的熔点、沸点，硬度小、易挥发，在常温下 呈气态或液态。呈气态或液态。 同种类型，熔点、沸点随相对分子质量的增加而升高。同种类型，熔点、沸点随相对分子质量的增加而升高。 溶解性遵守溶解性遵守“相似相溶相似相溶”原理，极性分子易溶于极性原理，极性分子易溶于极性 分子，非极性分子易溶于有机溶剂。分子，非极性分子易溶于有机溶剂。 75高