【正文】 2022/2/3 1 Advanced Organic Chemistry 高等有機(jī)化學(xué) Advanced Organic Chemistry Anhui University of Science and Technology 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 2 教材及參考書(shū) (1) ? 參考書(shū) ?裴文編，高等有機(jī)化學(xué)，浙江大學(xué)出版社， ． ?王積濤編，高等有機(jī)化學(xué)，人民教育出版社， ． ?惲魁宏等編，高等有機(jī)化學(xué)，高等教育出版社，． ?邢其毅等編，基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)，高等教育出版社，． ?黃憲編，有機(jī)合成，上冊(cè)，高等教育出版社， 19925． ?IssacsN. Physical Organic Chemistry (), 北京世界圖書(shū)出版公司北京公司 , 1997 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 3 緒 論 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 4 一、高等有機(jī)化學(xué)及其研究對(duì)象 ?1. 高等有機(jī)化學(xué) ? 由 物理化學(xué) 和 有機(jī)化學(xué) 結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一門論述有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)、機(jī)理及它們之間關(guān)系的科學(xué)。 ? 高等有機(jī)化學(xué) 新理論、新方法、新反應(yīng) 的發(fā)展促進(jìn)了生命科學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的更大交叉與發(fā)展。 ? 如：分子的識(shí)別與組裝；分子設(shè)計(jì)；新型功能材料的發(fā)現(xiàn)、制備與利用；選擇性反應(yīng)與催化不對(duì)稱合成；綠色有機(jī)合成與原子經(jīng)濟(jì)性研究與應(yīng)用等，在現(xiàn)在及將來(lái)顯得越來(lái)越重要。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 5 ? 結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 (理論基礎(chǔ) ) ? 量子化學(xué) 及以此為依據(jù)的化學(xué)鍵理論 (價(jià)鍵理論和分子軌道理論 )和電子理論； ? 電子效應(yīng) （誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、空間效應(yīng)、立體電子效應(yīng)） ； ? 芳香性； ? 立體化學(xué)等。 ? 有機(jī)反應(yīng)及機(jī)理 ? 有機(jī)活性中間體 ? 過(guò)渡態(tài)和活化絡(luò)合物理論 ? 取代、加成與消除及機(jī)理 ? 氧化與還原反應(yīng)及機(jī)理 ? 自由基和光化學(xué)反應(yīng)及機(jī)理 ? 周環(huán)反應(yīng)及機(jī)理 ? 重排反應(yīng)及機(jī)理 ? 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 6 高等有機(jī)化學(xué) 通過(guò)對(duì)一般典型有機(jī)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及典 型反應(yīng)歷程的研究，使有機(jī)合成化學(xué) 家有可能運(yùn)用這些 理性認(rèn)識(shí) 來(lái) 預(yù)測(cè) 未 知有機(jī)物及其在反應(yīng)中的內(nèi)在聯(lián)系， 從而有利于設(shè)計(jì)具有特殊性能的新化 合物，考慮合成中的最好原料和最理 想的合成路線等。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 7 一 、物理有機(jī)化學(xué) (Physical Organic Chemistry) 用 物理化學(xué) 的方法研究有機(jī)化學(xué)的科學(xué)，是一門指導(dǎo)有機(jī)化學(xué)其它學(xué)科發(fā)展的學(xué)科。它研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性能，有機(jī)化學(xué)反應(yīng)如何發(fā)生和為什么發(fā)生，從中找出規(guī)律，指導(dǎo)設(shè)計(jì)、合成新的物種，預(yù)見(jiàn)和發(fā)現(xiàn)新的有機(jī)現(xiàn)象。 研究?jī)?nèi)容： 1. 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 現(xiàn)代光譜、波譜和顯微技術(shù)的發(fā)展為表征分子結(jié)構(gòu)提供了基 礎(chǔ)?；衔锝Y(jié)構(gòu)決定著性能，包括化學(xué)反應(yīng)性（立體效應(yīng)、 電子效應(yīng)、溶劑效應(yīng)等），物理性能（光、電、磁性能）、 生命功能等。 有機(jī)化學(xué)主要研究領(lǐng)域 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 8 2. 反應(yīng)機(jī)理和活性中間體 時(shí)間分辨技術(shù)（時(shí)間分辨電子光譜、紅外光譜和拉曼光譜、NMR、 ESR、 X衍射）的發(fā)展和普及，為研究化學(xué)反應(yīng)的全過(guò)程提供了手段，對(duì)原有的各種反應(yīng)機(jī)理和活性中間體（協(xié)同反應(yīng)、自由基反應(yīng)、離子型反應(yīng)、卡賓反應(yīng)、激發(fā)態(tài)反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)等）的認(rèn)識(shí)將繼續(xù)發(fā)展。 3. 分子間弱相互作用和超分子化學(xué) 包括基元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和合成，分子間弱相互作用的加和與協(xié)同產(chǎn)生的方向和選擇性，分子組裝和分子識(shí)別，超分子的結(jié)構(gòu)和表征，超分子體系的信息功能和用途等問(wèn)題，為物理有機(jī)化學(xué)創(chuàng)造了新的機(jī)遇。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 9 非共價(jià)鍵相互作用力 1，靜電引力 共價(jià)鍵的鍵能在 210420 kJ/mol 非共價(jià)鍵相互作用力的鍵能在 842 kJ/mol + + NRX 超分子化學(xué)：研究分子間以非共價(jià)鍵弱相互作用鍵合起來(lái)的復(fù)雜有序且具有特定功能的分子集合體的化學(xué)，以分子集合體為研究對(duì)象。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 10 氫鍵 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 11 ? ?相互作用 色散力 H2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 12 5，分子之間的相互穿插 幾種超分子的主體分子 O OOOOOO HH OO HOOO HH O O HOOO HO HO HOOOO HO HH OOO HO HH OOOO HH OH OOO HO H H OO H冠醚 環(huán)糊精 杯芳烴 K+ O OOOO OOOOOOOOOONONO OO O NO ONO OO OOO HH OO HOOO HH O O HOOO HO HO HOOOO HO HH OOO HO HH OOOO HH OH OOOO HH OO HOOO HH OO HOOO HO HO HOOO HO HO HOOO HO HH OOOO HO HH OOOO HH OH OOOO HH OO HOOO HH OO HOOO HO HO HOOO HO HO HOOO HO HH OO O HO HH OOOO HH OH OOOO HO HH OOOO HO H H OO HO HO HO HO HO HO H2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 15 二、有機(jī)合成化學(xué) 在迄今已知的眾多的有機(jī)分子中，大多數(shù)是通過(guò)有機(jī)合成途徑獲得的。通過(guò)有機(jī)合成化學(xué)的研究，不但可以從概念、理論、方法諸方面豐富和發(fā)展有機(jī)化學(xué)學(xué)科，而且也為化工、制藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。 21世紀(jì)，有機(jī)合成化學(xué)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，生命科學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展對(duì)有機(jī)合成化學(xué)家提出了新的、更高的要求，即發(fā)展“理想的”合成方法：強(qiáng)調(diào)實(shí)用的、環(huán)境友好的、資源可持續(xù)利用的，它能夠從簡(jiǎn)單的原料出發(fā)，在溫和條件下經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的步驟，快速、高選擇性地轉(zhuǎn)化為目標(biāo)分子。要想達(dá)到這樣的“綠色合成”的目標(biāo)，化學(xué)家們需要從理念、原理、方法諸方面進(jìn)行變革與創(chuàng)新。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 16 化合物數(shù)量的增加 年份 已知的化合物數(shù)目 ? 1900 55 萬(wàn) ?1945 110 萬(wàn)，大約 45 年翻番 ? 1970 萬(wàn)，大約 25 年翻番 ? 1975 萬(wàn)， ?1980 593 萬(wàn)，大約 10 年翻番 ? 1985 785 萬(wàn)， ? 1990 萬(wàn)，大約 10 年翻番 ? 1999 超過(guò) 2022 萬(wàn) ? 2022 超過(guò) 2650 萬(wàn) 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 17 歷史回顧（ 18281944） OH2N N H2U r e a( W o h l e r , 1 8 2 8 )OO HA c e t i c A c i d( K o b l e , 1 8 4 5 )OO HH OH OH OO HG l u c o s e( F i s c h e r , 1 8 9 0 )M eM eO H? T e r p i n e o l( P e r k i n , 1 9 0 4 )OM eM e M eC a m p h o r( K o m p p a , 1 9 0 3 。 P e r k i n , 1 9 0 4 )NM eOT r o p i n o n e( R o b i n s o n , 1 9 1 7 )N NM eM eNNM eM eH O O C C O O HF eH a e m i n( F i s c h e r , 1 9 2 9 )M eHH OOE q u i l e n i n( B a c k m a n n , 1 9 3 9 )NO HO HO HM eH C lP y r i d o x i n e H C l( F o l k e r , 1 9 3 9 )NM e OH OHHHQ u i n i n e( W o o d w a r d amp。 D o e r i n g , 1 9 4 4 )2022/2/