有机化学基础

1、1第三章第三章 有机化学基础有机化学基础2教学内容教学内容有机化合物概述有机化合物概述1烃烃2醇、酚和醚醇、酚和醚3醛、酮和醌醛、酮和醌4羧酸及其取代酸羧酸及其取代酸57胺和酰胺胺和酰胺杂环化合物与生物碱杂环化合物与生物碱62上海中医药大学生化教研室制作上海中医药大学生化教研室制作3学习目的学习目的通过学习各类有机化合物的命名、结构与主要化学性质等相关知识,为后续各类物质代谢的学习奠定有机化学基础。也为免疫学、遗传学、病理学、药理学及护理、康复医学等提供必需的基础知识。4有机化学有机化合物研究有机化合物的结构与性质的一门学科碳氢化合物及其衍生物4上海中医药大学生化教研室制作5第一节 有机化合物

2、概述5上海中医药大学生化教研室制作 有机物与无机物的比较有机物与无机物的比较6理化性质理化性质有机化合物有机化合物无机化合物无机化合物可燃性多数可燃一般不能燃烧熔沸点低，耐热性差，受热易分解 高，耐热性好，受热不易分解溶解性难溶于水，易溶于有机溶剂易溶于水，难溶于有机溶剂导电性一般不导电水溶液或熔化状态下导电化学反应速度慢，常需加热或使用催化剂快，常在瞬间完成反应产物产率低，副产物多产率高，一般无副产物一、有机化合物特性一、有机化合物特性6上海中医药大学生化教研室制作二、共价键和有机化合物结构二、共价键和有机化合物结构7电子不易得失电子不易得失形成共价键形成共价键单键、双键、叁键单键、双键、叁

3、键C6 624CCHHHHHHCCHHHHCCHHCCCHHOHHHH乙烷乙烯丙酮乙炔7上海中医药大学生化教研室制作（一）共价键类型81.键（头碰头）2.键（肩并肩）特点u可自由旋转u牢固、性质稳定特点u不稳定u易起化学反应8上海中医药大学生化教研室制作（二）共价键参数91.键长2.键角3.键能4.键的极性0.121nm叁键：单键：双键：0.154nm0.133nm10928CH2=CH2120CHCH180一定条件下，共价键断裂所消耗的能量键能愈大键愈牢固两个成键原子核中心间的距离非极性共价键：电子云对称分布于两个原子核之间极性共价键：电子云偏向某个原子9上海中医药大学生化教研室制作（三）有

4、机化合物分子结构10HCHHCHHOHC2H6OCH3CH2OH或OCHCHCHCHCHCHC6H6分子式结构式结构简式或骨架式？10上海中医药大学生化教研室制作（三）有机化合物分子结构11CHHHH构型构形式11上海中医药大学生化教研室制作（四）共价键的断裂与有机反应的类型12C :Xhv或C.+X.C :XC+:X+C :XC+:X+碳正 离子碳负 离子（）异裂均裂12上海中医药大学生化教研室制作共价键异裂而进行的反应13碳正离子进攻电子云密度较大的部位所发生的反应亲电反应亲核反应碳负离子进攻一个正电荷的中心所发生的反应13上海中医药大学生化教研室制作14RCHCH2RCHCH2BrBr+

5、 Br2有机反应类型连接在碳原子上的一个原子或官能团被另一个原子或官能团置换的反应两个原子加到一个键上形成两个键的反应14上海中医药大学生化教研室制作1.取代反应2.加成反应CH3-CH2BrCH3-CH2OH+ OH+ Br有机反应类型15分别位于两个相邻碳原子上的两个键断裂，并在这两个原子之间形成一个键的反应CH3-CH2BrCH2 = CH2+HBr通过原子或原子团的移动而转变为它的异构体15上海中医药大学生化教研室制作3.消去反应4.异构反应有机反应类型16 - - C C - - HRHH - - C C - - O OH HHRH - - C C HRO - - C C ROOH氧

6、 化氧 化氧 化还原还原氧化：得氧、脱氢或脱电子的过程还原：失氧、加氢或得电子的过程16上海中医药大学生化教研室制作5.氧化还原反应三、有机化合物分类17根据碳链骨架分17上海中医药大学生化教研室制作18官能团官能团名称名称分类名分类名C=C双键烯烃-CC-叁键炔烃-OH羟基醇（脂肪族）、酚（芳香族）-O-醚键醚-CHO醛基醛C=O酮基酮-COOH羧基羧酸-SO3H磺基磺酸-NO2硝基硝基化合物-NH2氨基胺-CN氰基腈-X（F、Cl、Br、I）卤素卤代物有机化合物的分类及官能团决定化合物基本化学性质的原子或原子团官能团或功能基18上海中医药大学生化教研室制作19第二节 烃 19上海中医药大学

7、生化教研室制作20烃烃（碳氢化合物）（碳氢化合物）CH3-CH=CH21.开链烃2.环烃1.饱和烃2.不饱和烃CH3CH2CH3CH3CH2CH320上海中医药大学生化教研室制作21 一、烷烃烃分子中碳原子结合的氢原子数目达到最高限度，即饱和烃烷烃烷烃CHCCCCHHHHHHHHHHH21上海中医药大学生化教研室制作22甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3普通命名12 3 45 67891011庚烷庚烷戊烷戊烷（一）烷烃的命名22上海中医药大学生化教研室制作23CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CHCH3C

8、H3 - C - CH3CH3CH3CH3直链烷烃中无分支直链烷烃中一端含 直链烷烃中一端含 正异新23上海中医药大学生化教研室制作24CH3CCHCH2CH3CH3CH3CH312345678伯碳原子（1）仲碳原子（2）叔碳原子（3）季碳原子（4）24上海中医药大学生化教研室制作不同类型的碳原子名称25烃分子失去一个或n个H原子后的剩余部分叫做烃基CH3 - CH2 - - CH =CH3CH2 - CH3CH2CH2 - CH3 - CH -CH3甲甲基基亚亚 甲甲基基 ( (甲甲烯烯 基基 ) )次次 甲甲基基 （甲甲炔炔 基基 ）乙乙 基基丙丙基基异异 丙丙基基 CH3CH2CH2CH

9、2- CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH2-CH-CH3 CH3 - C -CH3CH3丁丁 基基异异 丁丁 基基仲仲 丁丁 基基叔叔 丁丁 基基25上海中医药大学生化教研室制作26系统命名26上海中医药大学生化教研室制作命名原则命名原则1.最长碳链最长碳链2.最小定位最小定位3.由简到繁由简到繁4.同基合并同基合并直链烷烃：与普通命名法相同27CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH31 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12（正）戊烷十二烷27上海中医药大学生化教研室制作有支链的烷烃28正确选择

10、主链：原因：最长碳链；等长主链时，选择含取代基多的关键：确定主链和取代基位置CCCCCCCCCCCCCCCCCC主链主链不正确28上海中医药大学生化教研室制作29C C C C C C C C C C C C C C C C 1 2 3 4 5 6 7 88 7 6 5 4 3 2 1不正确给主链编号（确定取代基位置）：原因： 最小定位（取代基位次最小）CCCC正确29上海中医药大学生化教研室制作30C H3CH3CH3CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2。最长碳链最小定位1 2 3 4 5 6 7 8 9 3-甲基壬烷取代基的位置（阿拉伯数字）及取代基写在主链前，阿拉伯数字与中文字之间用

11、“-”隔开30上海中医药大学生化教研室制作311 2 3 4 5 6 7 8 9最长碳链最小定位同基合并（相同取代基合并） 3,6-二甲基壬烷数字与数字之间用“，”隔开31上海中医药大学生化教研室制作C H3C H3C H3C H3C H2C H2C HC H2C HC H2C H2。32CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHCHCHCH3CH3CH3CH23-甲 基 -5-乙 基 -4-丙 基 壬 烷 3-甲基-5-乙基-4-丙基壬烷1 2 3 4 5 6 7 8 9甲基丙基乙基最长碳链（最多取代）由简到繁（取代基）最小定位32上海中医药大学生化教研室制作33甲基乙基丙基丁基戊

12、基己基异戊基异丁基- - C C - -O OR亲核加成的难以程度： C=O碳所带正电荷的多少，正电荷越多，越容易加成 C=O两侧的空间位阻的大小， 位阻越小，越容易加成上海中医药大学生化教研室制作与NaHSO3的加成97R-C-HOR-CH-ONaHSO3NaSO3H+羟基磺酸钠（白色结晶）可用于鉴定醛或脂肪族甲基酮等范围：醛、脂肪族甲基酮和低级环酮其他脂肪酮或芳香酮（包括芳香族甲基酮）受位阻效应难反应上海中医药大学生化教研室制作98与醇的加成R-C-HOO-RR-C-HOORHHR-C-HOORHO-RHR-C-HOROROH2+无水HCl无水HCl半缩醛（不稳定）缩醛（稳定)酮的同样条件

13、下难生成缩酮上海中医药大学生化教研室制作与氨的衍生物的加成反应99氨的衍生物(羰基试剂）羟氨肼2，4-二硝基苯肼CH3-C-COOHONH2-NH-O2NNO2CH3-C - N - NH-OHCOOHO2NNO2HOH2CH3-C=N-NH-COOHO2NNO2NaOH+丙酮酸-2，4-二硝基苯腙（红棕色)上海中医药大学生化教研室制作NH2-OHNH2-NH2NH2-NH-O2NNO2100谷丙转氨酶谷丙转氨酶（肝细胞内酶）（肝细胞内酶）2，4-二硝基苯肼丙酮酸-2，4-二硝基苯腙（红棕色）比色分析测得含量临床急性肝炎ALT活性的诊断上海中医药大学生化教研室制作2.-碳原子上氢的反应101

14、-碳原子：与羰基相连的碳原子 -氢原子： -碳原子上连接的氢原子活泼甲基活泼氢HCCHHHO上海中医药大学生化教研室制作102R-CH2-CHO + Cl2R-CHCl-CHO + HClR-C-CH3 + Cl2R-C-CH2Cl + HClOO与卤素反应CH3-C-H + 3Cl2 Cl C H O=ClNaOH （R） Cl （R） 卤仿反应氯仿（溴仿、碘仿）上海中医药大学生化教研室制作103醇醛缩合反应HCH3HCH2HCH2CH3H- C - C -O O+- C - C -O O - C - C -O OH- C - C -O OH-羟基丁醛稀碱（10%NaOH)5上海中医药大学生

15、化教研室制作3.还原反应104NiNiCORH+ H2CRHHOH COR+ H2CRHOHRR伯醇仲醇醛酮上海中医药大学生化教研室制作4.醛的特殊反应105HCu(OH)2Cu2OCOR+2COROH +H2O醛可被弱氧化剂氧化为相应的酸，而酮不能班氏（Benedict）试剂是常用的弱氧化剂由硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠组成上海中医药大学生化教研室制作（三）重要的醛和酮106甲醛（蚁醛）40%的水溶液：福尔马林消毒、防腐丙酮常用有机溶剂糖尿病患者丙酮含量升高樟脑医学用途广驱虫防蛀麝香酮香剂HCHOCH3-C-CH3OOOC H3上海中医药大学生化教研室制作二、醌107命名化学性质重要的醌OO 对

16、 苯 醌(1,4- 苯 醌 )OO -萘 醌（1,4-萘 醌)羰基的加成碳碳双键的加成对苯醌：有毒、腐蚀皮肤等-萘醌：维生素K含萘醌结构上海中医药大学生化教研室制作108第五节 羧酸及其取代羧酸上海中医药大学生化教研室制作一、羧酸109羧酸：烃基跟羧基相连而构成的化合物脂肪酸脂环酸芳香酸饱和酸不饱和酸一元酸多元酸R-C-OHOR-COOH上海中医药大学生化教研室制作（一）羧酸的命名110CH3-C=CH-COOHCH3COOHCH3-CH2-CH-CH-CH2-COOHCH3CH3HOOC-CH2-CH-CH2-CH-COOHCH3CH2CH31.主链包含羧基3-甲基-2-丁烯酸3，4-二甲基

17、己酸（，-二甲基己酸）4-甲基-2-乙基己二酸苯甲酸2.与羧基相连的碳为碳，依次为、3.编号从羧基端开始上海中医药大学生化教研室制作111H C O O HC H2-C O O HC H2C O O HC H3C O O HC O O HC O O H甲酸 乙二酸 乙酸 丁二酸 上海中医药大学生化教研室制作（二）羧酸的化学性质112酸性酸性电子云密度增高, 碳正电性降低，不能亲核加成上海中医药大学生化教研室制作113RCC=OOHHH酸 性羟基被取代脱羧反应O-H键断裂，呈酸性-H的反应上海中医药大学生化教研室制作1. 酸性114RCOOHRCOO + H-+RCOOH + NaHCO3RCO

18、ONa + CO2 + H2OC17H35COOH + NaOHC17H35COONa + H2O硬脂酸钠（肥皂）羧酸的酸性 碳酸的酸性 苯酚的酸性 OHNaHCO3+不反应上海中医药大学生化教研室制作2.羧基被取代的反应115羧酸分子中脱去羧基上的-OH后余下的原子团酰基R - C - O ROR - C - XOR - C - O - C - ROOR - C - O ROR - C - O ROR - C - O ROR - C - N H2O羧酸酯R-C-O酰卤 酸酐酰胺上海中医药大学生化教研室制作3.脱羧反应116CH3-C-OCOCH3乙酰基4-甲基苯甲酰基草酰基琥珀酰基HOOC-

19、C-OCH2-COOHCH2-CO-上海中医药大学生化教研室制作1173.脱羧反应u羧酸脱去羧基生成CO2的反应u常见于体内反应CH3 |C=O |CH2 |COOH脱羧酶CH3 |C=O |CH3+ CO2乙酰乙酸 丙酮上海中医药大学生化教研室制作（三）重要的羧酸118甲酸（蚁酸）既有酸性又有还原性乙酸（醋酸）无水乙酸：（仲氨（仲氨 伯氨伯氨 叔氨）叔氨） 氨氨 芳香氨芳香氨胺的碱性的大小N(CH3)4+OH-NHRRRNRRNH2RNHNH3脂肪胺影响脂肪胺的碱性：1.诱导效应2.水化作用3.位阻效应NH2 芳香氨碱性：N电子云偏向苯环，碱性减弱季氨碱是强碱与NaOH相当上海中医药大学生化

20、教研室制作148NH2NH3ClNH2+-(或写作HCl).HClH2NCOOCH2CH2N(C2H5)2H2NCOOCH2CH2N(C2H5)2+HClHCl氯化苯铵苯胺盐酸盐（盐酸苯胺）普鲁卡因盐酸普鲁卡因胺与酸的反应上海中医药大学生化教研室制作2.酰化反应149CClRONHRCOCClRONHRRCONRRRNH2RR+HClHCl伯胺仲胺叔胺不起反应，用于区别叔胺上海中医药大学生化教研室制作3.与亚硝酸反应150脂肪伯胺 + 亚硝酸氮气芳香伯胺 + 亚硝酸重氮化反应仲胺 + 亚硝酸N-亚硝基胺（黄色中性油状物）脂肪叔胺 + 亚硝酸芳香叔胺 + 亚硝酸亚硝酸盐（不稳定）对亚硝酸取代物上

21、海中医药大学生化教研室制作（三）重要的胺及其衍生物151苯胺合成药物、燃料重要原料，有毒性胆碱卵磷脂的组成成分乙酰胆碱：神经递质儿茶酚胺类去甲肾上腺素、多巴胺是神经递质肾上腺素是激素新洁尔灭常用于手术器械的消毒NH2HOCH2CH2N+(CH3)OH C CH H( (O OH H) )C CH H2 2N NH H- -C CH H3 3C CH H( (O OH H) )C CH H2 2N NH H2 2C CH H2 2C CH H2 2N NH H2 2O OH HO OH HO OH HO OH HO OH HO OH H肾肾上上腺腺素素去去甲甲 肾肾上上腺腺素素多多巴巴 胺胺CH

22、2N+CH3CH3C12H25Br上海中医药大学生化教研室制作二、酰胺152酰胺可看作是羧酸分子中羧基中的羟基被氨基或烃氨基（-NHR或-NR2）取代而成的化合物也可看作是氨或胺分子中氮原子上的氢被酰基取代而成的化合物。 O |R-C-NH2 O |R-C-NH-R O |R-C-NR2上海中医药大学生化教研室制作CONHCH3CH3（一）酰胺的结构与命名153命名：某酰胺 或 某酰某胺乙酰胺 乙酰苯胺N-甲基乙酰胺N,N-二甲基甲酰胺酰胺N上连有烃基时，烃基前加NCH3CONHCH3CH3CONHCH3CONH2上海中医药大学生化教研室制作（二）酰胺的化学性质1541.酸碱性RCONH2 近

23、中性原因：2.水解R-C-NH2OOH2+RCOOH + NH4+H+OH+酶RCOO- + NH3RCOOH + NH3上海中医药大学生化教研室制作（三）重要的酰胺及其衍生物155尿素（脲）氨基酸在体内分解产生的NH3在肝内的解毒产物胍胍的衍生物：磷酸肌酸（能量储存形式）磺胺磺胺类药物的基本结构H2NCONH2H2N - C - NH2NH胍H2NSO2NH2(磺 胺 )对氨基苯 磺酰胺R - C - NH2NH咪上海中医药大学生化教研室制作尿素及其化学性质156NH2CN H2OOHCO HO 碳酸尿素弱碱性水解NH2CN H2OH N O3NH2CN H2OH N O3+.H2NCONH

24、2CO2NH4ClNH3Na2CO3NH3CO2H H2 2O O+2NaOH2+H H2 2O O尿 素 酶2+,HCl上海中医药大学生化教研室制作尿素及其化学性质157缩二脲生成及缩二脲反应H H2 2N N - - C C - - N NH H2 2H H2 2N N - - C C - - N NH H - - C C - - N NH H2 2+ + N NH H3 3C Cu uS SO O4 4O OO OO OH H2 2N N - - C C - - N NH H2 2O O+ +O OC CH H2 2N N - - C C - - N NH H - - C C - - N

25、 NH H2 2O OO O1 15 50 01 16 60 0 碱碱性性凡有两个以上 结构的物质，均有缩二脲反应缩二脲紫红色（缩二脲反应）CNHO上海中医药大学生化教研室制作158第七节 杂环化合物与生物碱上海中医药大学生化教研室制作一、杂环化合物159具有环状结构构成环的原子 = 碳原子 + 杂原子（氧、硫、氮）上海中医药大学生化教研室制作稠杂环杂环化合物（一）杂环化合物的分类160五元杂环六元杂环苯稠杂环杂稠杂环单杂环上海中医药大学生化教研室制作常见的杂环化合物161呋喃吡咯噻唑咪唑五元杂环ONHNSNNH12234513451233412455六元杂环吡啶嘧啶吡喃ONNN1234561

26、23456123456苯稠杂环 稠杂环NH1234567NNNHN123456789嘌呤吲哚上海中医药大学生化教研室制作（二）杂环化合物的命名162NC2H5NS12345呋喃（furan）吡啶（pyridine）-甲基吡啶（4-甲基吡啶）-呋喃甲醛（2-呋喃甲醛）4-甲基咪唑5-乙基噻唑ONCH3OCHONNH3CH12345 按外文谐音，并以“口”字旁表示是环状化合物 环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为1，或近杂原子的C为，有醛或酸时以醛酸为母体 环上有两个相同杂原子时，连接有氢原子或取代基的杂原子编号为1，并使另一个杂原子的编号尽可能小，有不相同的杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号上海中

27、医药大学生化教研室制作（三）杂环化合物的结构163OOSSNHNH.NN.上海中医药大学生化教研室制作（四）重要的杂环及其衍生物164吡咯叶绿素、血红素、维生素B12的结构成分咪唑组氨酸的结构成分吡啶维生素PP的结构成分嘧啶衍生物：胞嘧啶、脲嘧啶、胸腺嘧啶嘌呤衍生物：腺嘌呤、鸟嘌呤NNH31245NH21345NNN123456NNNHN123456789上海中医药大学生化教研室制作二、生物碱165 生物碱是一类主要存在于植物体内、对人和动物有很强生理作用的含氮碱性有机化合物化学性质1.碱性2.沉淀反应3.显色反应生物碱沉淀剂：碘化汞钾试剂、碘化铋钾试剂、鞣酸试剂、苦味酸试剂、三氯乙酸等上海中

28、医药大学生化教研室制作重要的生物碱166烟碱（尼古丁）少量兴奋中枢神经大量抑制抑制中枢神经莨菪碱消旋的莨菪碱，即阿托品吗啡可待因海洛因罂粟科植物鸦片有毒性和成瘾性麻黄碱（麻黄素）常用盐酸麻黄碱（即盐酸麻黄素）治疗哮喘小檗碱（黄连素）常用盐酸黄连素治疗菌痢、胃肠炎等疾病NNCH3NCH3OHCCHOCH2OH*莨菪 醇部分莨菪 酸 部分ONCH3HOCH3OHOONCH3HOONCH3H3COCOH3COCO海洛因吗啡可 待 因HNHCH3OHHOCCH3CHHNHCH3CCH3CH（-） -麻 黄 碱（+） -伪 麻 黄 碱*OHCH3OONOOCH3+-小檗 碱（黄 连 素 ）上海中医药大学

29、生化教研室制作复习思考题复习思考题上海中医药大学生化教研室制作1671.有机化合物分类的常用方法有哪些？根据碳链骨架分类有机化合物可分为哪几类？常见功能基有哪些？2.有哪些化学方法可用于不饱和键的鉴别？鉴别醇与酚可采用何种化学方法？醛区别于酮的特性是什么？3.怎样对各类有机化合物进行系统命名？各类有机化合物结构特点和主要化学性质有哪些？专业英文词汇168有机化学organic chemistry有机化合物organic compound共价键covalent bond单键single bond双键double bond叁键triple bond键长bond length键角bond angle

30、键能bond energy极性polarity上海中医药大学生化教研室制作169分子结构molecular structure结构式constitutional formula构型configuration均裂homolysis异裂heterolysis亲电试剂electrophilic reagent亲核试剂nucleophilic reagent取代反应substitution reaction加成反应addition reaction消去反应elimination reaction上海中医药大学生化教研室制作170异构化反应isomerization reaction氧化还原反应oxid

31、ation-reduction reaction官能团或功能基functional group烃hydrocarbon烷烃alkane命名法nomenclature烃基hydrocarbyl国际纯粹与应用化学联合会International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC杂化轨道hybrid orbital构象conformation上海中医药大学生化教研室制作171甲烷methane烯烃alkene炔烃alkyne烯基alkenyl顺反异构cis-trans isomerism二烯烃dialkene共轭效应conjugative effec

32、t乙烯ethylene丙烯propylene乙炔acetylene上海中医药大学生化教研室制作172异戊二烯isoprene环烃cyclic hydrocarbon脂环烃alicyclic hydrocarbon芳香烃aromatic hydrocarbon芳基aryl苯benzene甲苯methylbenzene二甲苯dimethyl benzene萘naphthalene蒽anthracene上海中医药大学生化教研室制作173菲phenanthrene致癌烃carcinogenic hydrocarbon醇alcohol酚phenol醚ether羟基hydroxyl group诱导效应inductive