《有机化学III》是适合医学院各个专业学生的一门专业必修课。本课程主要讲授有机化学基本知识,有机化合物的基本结构、基本反应、物理性质、化学性质,以及主要的有机化学反应机理等,介绍学科发展前沿。 该课程可以培养学生在高中掌握了一定无机化学和有机化学知识基础上进一步掌握有机化合物的制备、结构、性质及其应用的科学。通过本课程的学习使学生认识有机化合物结构和性质的关系,熟悉各类有机物的相互转化及其规律,了解重要医学相关化合物的应用;为后续生物化学、生理学、药理学等医学基础课程奠定知识和方法基础,为养成学生良好的医学素养奠定基础。
(一)第一章 绪论 学时: 2学时 (支撑课程目标2、4)
教学内容:
1. 有机化合物和有机化学的定义,有机化合物的特点。有机化学与医学的关系。
2. 有机化合物的结构特点,碳原子的结构与共价键,碳原子的轨道杂化类型,有机化合物的同分异构现象。共价键的键长、键角、键能,共价键的极化和极化性。
3. 有机化学反应的类型:共价键均裂与自由基型反应;共价键的异裂与离子型反应。
4. 有机化合物的分类:按碳骨架分类,按官能团分类。
5. 研究有机化合物的一般方法。
教学要求:
1. 掌握有机化合物和有机化学的基本概念;有机化合物的结构特点;碳原子的三种杂化状态;共价键的两种断裂方式;有机反应的两大类型。
2. 熟悉共价键的形成、分类及参数;有机化合物的同分异构;有机化合物的分类。
3. 了解研究有机化合物的一般方法。
重点、难点:
(1)重点:有机化合物的结构概念(构造、构型、构象)、共价键知识(杂化轨道理论、分子轨道理论)。
(2)难点:有机化合物的构造、构型、构象;杂化轨道理论。
思政元素:有机化学与生命科学携手发展
实验课、习题课、讨论课等教学形式:习题课、讨论课。
(二)第二章 烷烃和脂环烃 学时: 4 学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 烷烃
(1)烷烃的结构:碳原子的 sp3 杂化,甲烷的正四面体结构,C-Hσ键,C-Cσ键。
(2)烷烃的通式、同系列及构造异构。伯、仲、叔、季碳原子,伯、仲、叔氢原子。
(3)烷烃的命名法:烷基及命名,烷烃的普通命名法、系统命名法。
(4)烷烃的物理性质。
(5)烷烃的化学性质:卤代反应,自由基反应机理。
2. 脂环烃
(1)脂环烃的分类,单环、桥环化合物和螺环化合物的命名。
(2)环烷烃的结构与稳定性。
(3)环烷烃的化学性质:小环烷烃的开环加氢、加卤素、加卤化氢,开环反应规律,取代反应。
教学要求:
1. 掌握链烃的系统命名原则,电子效应。
2. 熟悉烷烃卤代的自由基反应机理。
3. 掌握脂环烃的命名,化学性质。
重点、难点:
(1)重点:烷烃的结构、构象及化学性质。环烷烃的异构和命名,环烷烃的构象分析,环烷烃的化学性质。
(2)难点:烷烃的构象分析,自由基反应机理。用张力学说和近代结构理论解释环的大小与化学性质之间的关系,环已烷及其衍生物构象分析。
思政元素:自由基与人类衰老
实验课、习题课、讨论课等教学形式:通过例题与随堂练习掌握难点。
(三)第三章 烯烃和炔烃 学时: 4学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 烯烃
(1)烯烃的通式及结构,碳原子的 sp2 杂化,C=C 双键的电子结构,π键的特点。
(2)烯烃的异构现象:碳链异构,位置异构,顺反异构的概念。
(3)烯烃的命名。
(4)烯烃的物理性质。
(5)烯烃的化学性质:亲电加成,加氢、加卤素、加卤化氢、加硫酸,氧化反应,聚合反应。
(6)亲电加成反应机理,马氏规则。诱导效应。
(7)二烯烃的分类和命名。共轭二烯烃的结构,共轭效应。共轭二烯烃的化学性质。
2. 炔烃
(1)炔烃的结构:碳原子的 sp 杂化,碳碳叁键的电子结构。
(2)炔烃的通式、异构及命名。
(3)炔烃的物理性质。
(4)炔烃的化学性质:亲电加成,加氢、加卤素、加卤化氢,氧化反应,金属炔化物的生成。
教学要求:
1. 掌握双键、叁键的电子结构,重要化学性质,电子效应。
2. 熟悉烯烃亲电加成反应机理。
3. 了解烯烃、炔烃的物理性质,重要烯烃、炔烃的用途。
重点、难点:
(1)重点:烯烃的顺反异构、次序规则、结构特点及化学性质、烯烃的亲电加成反应历程和自由基加成反应历程。炔烃和二烯烃的结构及化学性质, 共轭效应(π,π-共轭、p-π共轭、σ-π超共轭、σ,p-超共轭)。
(2)难点:亲电加成反应机理及反应中的立体化学(碳正离子结构及稳定性、原子或基团间的电子效应、Markovnikov加成规则),过氧化物效应(自由基加成)。共轭效应, 1,2-加成和1,4-加成的理论解释。
思政元素:烯烃聚合塑料与我们的生活
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习,讲解作业。
(四)第四章 芳香烃 学时: 4学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 芳香烃
(1)芳香烃的分类,苯同系物的异构和命名。
(2)苯的电子结构。
(3)单环芳香烃的物理性质。
(4)单环芳香烃的化学性质:亲电取代反应,卤代,硝化,磺化反应,付-克反应:烷基化、酰基化反应,加成反应,氧化反应。
(5)苯环上亲电取代反应历程。
(6)定位效应
2. 稠环芳香烃和非苯芳香烃
(1)常见重要稠环芳香烃的结构、命名。
(2)萘的化学性质:亲电取代,还原反应,氧化反应。
(3)休克尔规则。常见代表性非苯芳香烃:环丙烯正离子、环戊二烯负离子、环辛四烯二价负离子、轮烯的电子结构。
教学要求:
1. 掌握芳香烃的命名,化学性质,定位效应,休克尔规则。
2. 熟悉芳香性的概念,苯环上亲电取代反应历程。
3. 了解常见多环芳烃及稠环芳烃的结构与性质。
重点、难点:
(1)重点:苯的结构,芳环上的亲电取代反应及其反应历程,取代基的定位规律。
(2)难点:取代基的定位规律及在合成中的应用。
思政元素:富勒烯的前世今生
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(五)第五章 卤代烃 学时: 4学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 卤代烃的分类、命名,物理性质。
2. 卤代烃的化学性质。取代反应:水解,与氰化物作用,与氨作用,与醇钠作用,与硝酸银作用。与金属的作用,格氏试剂。
3. 亲核取代 SN1、SN2 反应历程。消除反应,查依采夫规则。
4. 不同类型卤代烯烃的活泼性,烯丙基型卤代烃、乙烯基型卤代烃、孤立型卤代烃
的结构与反应活性。
教学要求:
1. 掌握卤代烃的命名、化学性质。查依采夫规则,不同类型卤代烯烃的活泼性。
2. 熟悉卤代烃的分类,SN 1、SN 2 反应历程。
3. 了解卤代烃的物理性质,常见重要的卤代烃。
重点、难点:
(1)重点:亲核取代反应及其反应历程、消除反应及其反应历程、影响亲核取代反应和消除反应的因素、卤代芳烃的亲核取代反应及其反应历程,Grignard试剂的制备和应用。
(2)难点:取代与消除反应的竞争及影响因素,亲核取代反应和消除反应的立体化学。
思政元素:二噁英与食品安全
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(六)第六章 旋光异构性 学时: 4学时 (支撑课程目标2、4)
教学内容:
1. 顺反异构
(1)顺反异构的概念, 产生顺反异构的条件。
(2)顺反异构体的命名:顺反命名法,次序规则,Z、E 命名法。
2. 旋光异构
(1)旋光异构的概念,平面偏振光与旋光性的概念,旋光度的测定与比旋光度,旋光活性与分子结构的关系。
(2)分子的手性与旋光性。分子中常见对称因素:对称面,对称中心。手性碳原子、对映体、外消旋体、内消旋体的概念,费歇尔投影式。手性碳原子与旋光异构体的数量关系。
(3)旋光异构体的构型,D、L 命名法,R、S 命名法。
(4)不含手性碳原子化合物的旋光异构,丙二烯型和联苯型化合物。
3. 构象异构
(1)构象的概念,乙烷的构象,丁烷的构象。不同构象的稳定性关系。
(2)环己烷的椅式构象,船式构象,椅式构象的直立键(a-键)、平伏键(e-键)。取代环己烷的构象,不同构象的稳定性分析。
教学要求:
1. 掌握产生顺反异构的条件,顺反异构体的命名。手性分子、手性碳原子的概念,旋光性与分子结构的关系。费歇尔投影式,D- 、L-和 R- 、S-命名法。乙烷、丁烷、环己烷的典型构象
2. 熟悉对映体、非对映体,外消旋体、内消旋体的概念。取代环己烷的构象,十氢萘的构象。
3. 了解立体异构体性质上的异同及生物学意义。
重点、难点:
(1)重点:对映异构,对称元素与手性的关系,构型的表示和标定,对映异构,非对映异构,外消旋体,内消旋体,差向异构体等概念
(2)难点:分子手性的判断,构型的表示和标定,立体化学在研究反应历程中的应用
思政元素:手性药物及手性合成
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(七)第七章 醇、酚和醚 学时: 3学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 醇
(1)醇的结构、分类和命名。
(2)醇的物理性质。
(3)醇的化学性质:与碱金属的作用,与氢卤酸的取代反应,与无机含氧酸的酯化反应,脱水反应,氧化反应。
(4)多元醇的性质。
2. 酚
(1)酚的结构、分类和命名。
(2)酚的物理性质。
(3)酚的化学性质:弱酸性,与三氯化铁的显色反应,芳环上的取代反应,氧化反应。
3. 醚
(1)醚的结构、分类和命名。
(2)醚的物理性质。
(3)醚的化学性质:钅羊盐的生成,醚键的断裂,过氧化物的生成。
4. 硫醇和硫醚
(1)硫醇、硫醚的结构和命名。
(2)硫醇、硫醚的物理性质。
(3)硫醇、硫醚的化学性质:硫醇的弱酸性,硫醇与重金属盐(或氧化物)的作用,硫醇、硫醚的氧化反应。
教学要求:
1. 握醇、酚、醚、硫醇和硫醚的结构、命名与化学性质。
2. 熟悉氢键对醇、酚、醚、硫醇和硫醚的物理性质的影响。
3. 了解常见重要的醇、酚、醚在医学上的用途。
重点、难点:
(1)重点:醇、酚、醚的化学性质和制备
(2)难点:醇的取代、消除反应与卤代烃的取代、消除反应的异同分析,环氧乙烷的酸碱开环反应,醇与醚的合成分析(Grignard试剂的反应及应用,Williamson合成法)。酚的化学性质与醇和芳烃的异同点。
思政元素:视黄醇在医药中的应用
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(八)第八章 醛、酮和醌 学时: 6学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 醛和酮
(1)醛、酮的结构、分类与命名。
(2)醛、酮的制备。
(3)醛、酮的物理性质。
(4)醛、酮共同的化学性质:与氢氰酸加成,与亚硫酸氢钠的加成,与醇的加成,与氨的衍生物的加成缩合反应,与格氏试剂的加成。
(5)醛、酮亲核加成反应机理。
(6)α-活泼氢的反应,卤代与碘仿反应,羟醛缩合反应。还原反应。
(7)醛的特殊反应:与托伦试剂的反应,与斐林试剂、班奈德试剂的反应,与品红亚硫酸试剂的反用,歧化反应。
2. 醌
(1)醌的结构、分类与命名。
(2)醌的物理性质。
(3)醌的化学性质。
教学要求:
1. 掌握醛、酮和醌的结构、命名。醛、酮的化学性质。
2. 熟悉羰基的亲核加成反应机理。醛、酮的制备。醌的化学性质。
3. 了解醛、酮和醌的物理性质及其在医学上的应用。
重点、难点:
(1)重点:醛和酮的结构与反应活性,亲核加成反应及机理,a-H卤代及卤仿反应,羟醛缩合,氧化还原,Cannizaro反应及其机理,不饱和羰基化合物的结构和性质
(2)难点:亲核加成反应历程及反应活性的影响因素(电子效应,空间效应,亲核试剂),羟醛缩合反应及应用,有机物分子中官能团的相互转化。
思政元素:甲醛的特点与危害
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(九)第九章 羧酸及其衍生物 学时: 4学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 羧酸
(1)羧酸的分类和命名。
(2)羧酸的制备。
(3)羧酸的物理性质。
(4)羧酸的化学性质:羧基的结构,酸性,酯化反应,生成酰卤的反应,生成酸酐的反应,生成酰胺的反应,α-氢的卤代反应,脱羧反应。二元羧酸受热时的反应:脱羧反应,脱水反应,同时脱羧、脱水反应。
2. 羧酸衍生物
(1)羧酸衍生物的结构、命名。
(2)羧酸衍生物的物理性质。
(3)羧酸衍生物的化学性质:水解、醇解、氨(胺)解。
(4)酰化反应,酰化试剂的活泼性。
教学要求:
1. 掌握羧酸及其衍生物的结构、命名与化学性质。
2. 熟悉羧酸的制备。
3. 了解羧酸及其衍生物的物理性质,重要的代表化合物。
重点、难点:
(1)重点:羧酸的酸性及影响酸性强度的因素,羧酸及其衍生物的化学性质羧酸及各种羧酸衍生物之间的相互转化
(2)难点:二元羧酸的受热分解反应.
思政元素:失踪的灵药
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(十)第十章 羟基酸和酮酸 学时: 2学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 羟基酸
(1)羟基酸的结构、分类和命名。
(2)羟基酸的物理性质。
(3)醇酸的化学性质:酸性,氧化反应,脱水反应,α-醇酸的分解。
(4)酚酸的化学性质:酸性,与三氯化铁的显色反应,脱羧反应,酰化反应。
2. 酮酸
(1)酮酸的结构、分类和命名。
(2)α-酮酸的性质:脱羧,氧化脱羧,氨基化。
(3)β-酮酸的性质 :酮式分解,酸式分解。
(4)酮式-烯醇式互变异构现象。
教学要求:
1. 掌握羟基酸和酮酸的命名、化学性质,酮式-烯醇式互变异构现象。
2. 熟悉羟基酸和酮酸的代表化合物。酮体的概念。
3. 了解某些醇酸和酮酸在生物体内的化学过程。
重点、难点:
(1)重点:羟基酸和酮酸的结构、化学性质。
(2)难点:酮式-烯醇式互变异构现象
思政元素:酮体与疾病
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
(十一)第十一章 含氮有机化合物 学时: 3学时 (支撑课程目标1、2、3、4)
教学内容:
1. 胺
(1)胺的结构、分类与命名。
(2)胺的制备。
(3)胺的化学性质:碱性与成盐,与亚硝酸的反应,酰化反应,磺酰化反应,芳香
胺环上取代反应。
2. 重氮化合物和偶氮化合物
(1)重氮化合物和偶氮化合物的命名。
(2)重氮化反应,重氮盐的取代(放氮)反应,偶合反应。
3. 酰胺
(1)酰胺的结构、分类和命名。
(2)酰胺的化学性质:酸碱性,水解反应,与亚硝酸作用。
教学要求:
1. 掌握胺、酰胺、重氮化合物的结构、命名,化学性质。
2. 熟悉胺的制备。
3. 了解胺、酰胺的物理性质。
重点、难点:
(1)重点:硝基化合物的还原,胺的制备,胺的化学性质,芳胺的亲电取代反应,重氮盐的制法和性质,重氮盐在合成中的应用
(2)难点:硝基对芳环上邻对位取代基活性的影响,各类胺的碱性强弱分析,芳香胺的重氮化反应,偶联反应在有机合成中的应用。
思政元素:苯胺类药物与药物依赖
实验课、习题课、讨论课等教学形式:例题与随堂练习。
1. 基础有机化学(上、下册) 邢其毅等,(北大)
2. 有机化学(上、下册) 胡宏纹(南大)
3. Organic Chemistry 9th edition John McMurry
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| 1.1 绪论 |
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| 2.1 烷烃和环烷烃的命名 |
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| 2.2 烷烃和环烷烃的结构、构象 |
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| 2.3 烷烃和环烷烃的物理性质、化学性质 |
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| 3.1 烯烃的结构、命名、物理性质 |
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| 3.2 烯烃的化学性质-亲电加成 |
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| 3.3 烯烃的化学性质 |
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| 3.4 炔烃 |
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| 4.1 单环芳烃的化学性质 |
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| 4.2 苯环上亲电取代反应的定位规则、芳香性 |
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| 5.1 旋光性,手性分子 |
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| 6.1 卤代烃的分类、命名及亲核取代反应 |
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| 6.2 亲核取代反应及消除反应 |
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| 7.1 醇 |
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| 7.2 酚 |
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| 7.3 醚 |
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| 8.1 醛和酮的命名、物理性质、结构及亲和加成反应 |
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| 8.2 醛和酮的化学性质 |
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| 9.1 羧酸 |
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| 9.2 羧酸衍生物 |
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| 10.1 芳香族硝基化合物 |
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| 10.2 胺 |
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| 10.3 重氮化合物、偶氮化合物及腈 |
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| 11.1 概述、分类及单糖的结构 |
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| 11.2 单糖的化学性质 |
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