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《有机化学》(材料化学专业)教学大纲
一、课程基本信息
课程名称(中、英文): 有机化学(Ⅱ)-1[Organic Chemistry(Ⅱ)-1]
有机化学(Ⅱ)-2[Organic Chemistry(Ⅱ)-2] 课程号(代码)：20309030，20308930 课程类别: 类级平台课程，必修课
学时：４８ｘ２
学分：３ｘ２
二、教学目的及要求
材料化学专业的学生，在学完《高等数学》、《普通物理》、《无机化学》、《分析化学》等前置课程的基本理论知识后，进入有机化学的学习。该课程要求学生系统地、扎实地掌握有机化学的基本原理和基本规律，为后续课程的学习、继续深造以及将来解决有机化学中的问题、奠定必要而坚实的基础，同时能进一步加强解决问题和分析问题能力的培养。在学习该课程时学生要着重掌握各类有机化合物的结构、命名、物理性质、光谱性质、常用制备方法和用途，尤其是着重掌握各类有机化合物的结构特征和关键反应，把握规律、抓住机理、将官能团互相转变的方法和碳碳键的形成与断裂的方法形成互联网络，同时专注有机化学中的立体化学问题，才能达到有机化学的教学之目的。
三、教学内容 1 绪论（４学时）
基本要求：
一、了解有机化学的发展史、主要任务和学习方法；
二、了解有机化合物的基本特点、分类和反应类型；
三、了解共价健的本质，掌握共价健的属性，熟悉利用键能数据推算反应的焓变；
四、掌握下述名词术语：有机化学；同分异构现象；分子间作用力；Van der walls力；官能团 1-1 有机化学的由来和发展
1-2 有机化合物的特点：分子结构和组成（同分异构现象，结构的表示方法）；理化性质 1-3 共价键的键参数：键能、键长、键角；键的极性与诱导效应；键的可极化性 1-4 共价键的断裂方式与有机反应的类型 1-5 有机化合物的分类
1-6 学习有机化学的目的和学习方法 2 烷烃（４学时）
基本要求：
一、掌握构象的表示方法和典型的构象ap, sp, sc, ac的稳定性分析；
二、了解饱和碳原子的sp3杂化轨道与烷基自由基的sp2杂化轨道的形成与构型；
三、着重掌握烷烃的自由基取代反应（卤代反应）的基本规律（区域选择性）和反应机理（自由基反应），了解烷烃的物理性质。
四、弄清下列概念：同系列与同分异构；构造异构与链异构；T.S与活泼中间体；扭转张力与Van der Walls张力；Newman投影式与透视式；活性与选择性 2-1 烷烃的同系列与同分异构现象（键异构）2-2 烷烃和命名：习惯命名；系统命名（采用1980年中国化学会有机化学命名原则）衍生物命名与俗名
2-3 烷烃的结构：CH4的正四面体结构与sp3杂化轨道；烷烃的构象 2-4 烷烃的物理性质
2-5 烷烃的反应：烷烃的卤代反应（CH4的氯代反应及自由基反应历程）；烷烃卤代及活性；卤代反应中卤素的活性与选择性；卤代反应的T.S；氧化反应（燃烧与部分氧化）；裂化（解）反应。
2-6 烷烃自由基的立体化学（sp2杂化）3 立体化学-对映异构（６学时）
基本要求：
一、掌握对称因素与手性的关系；
二、掌握Fischer投影式的书写规则，并能熟练地掌握R/S的命名法，正确地判断手性中心的构型和各种构型式的相互转变；
三、弄清下列概念：对映异构体和非对映异构体；手性和旋光性；旋光度与比旋光度；内消旋体和外消旋体；手性与对称因素，手性中心与手性分子；赤式与苏式；外消旋化与内消旋化 3-1 手性现象
3-2 平面偏振光与物质的光活性：平面偏振光；物质的光活性；旋光度与比旋光度 3-3 手性与对称因素（对称面、心、轴，更迭对称轴）3-4 手性分子构型表示方法与命名
结构表示法（透视式与投影式）命名（R、S，赤式与苏式，次序规则）3-5 含两个手性碳原子的化合物 3-6 含三个手性碳原子的化合物 3-7 其它手性分子烯烃与环烷烃（９学时）
基本要求：
一、掌握烯烃和环烷烃的顺、反异构现象和E/Z命名法；
二、掌握烯烃的各类反应，重点掌握其反应规律及离子型亲电加成反应的历程；
三、了解环烷烃的性质和构象，掌握环丙烷和环已烷的构象及其理论解释；
四、掌握下述概念：Markovnikov规则与过氧化物效应；立体选择性反应与立体与一性反应；亲电剂；亲电反应；氢化热与燃烧热；Baeyer张力；船式与椅式构象；掌握醇脱水和卤代烃脱HX制烯方法 4-1 烯的结构
4-2 烯烃的异构与命名：烯烃的异构（位置、顺反异构）；命名（Z、E命名法）4-3 烯烃的物理性质
4-4 烯烃的化学反应；烯烃与卤素的加成反应与亲电加成反应的历程[立体选择性]与立体专一性；烯烃与无机酸的亲电加成反应（Markovnikov规则）；烯烃与H2O的反应；烯烃与HOX的反应；烯烃的聚合反应；硼氢化一氧化反应；溶剂汞化一去汞化反应；烯烃的还原与氧化反应；烯烃的自由基加成反应；烯烃的α-H反应 4-5 烯烃的制备；醇脱水（Saytzev规律）和卤代烃脱HX（Hofmann规律）4-6 环烷烃的分类、异构与命名 4-7 环烷烃的物理性质 4-8 环烷烃的化学反应 4-9 拜尔张力学说与近代观点
4-10 环烷烃的构象（环丙烷、环己烷及其衍生物、十氢萘）5 炔烃与二烯烃（６学时）
基本要求：
一、掌握炔烃的亲电加成反应、氧化还原和炔氢的反应，了解亲核加成、聚合反应等；
二、掌握共轭二烯的亲电加成反应规律和共轭二烯的Diels-Alder反应；
三、掌握下述概念：共轭效应与诱导效应；双烯组分与亲双烯组分；乙烯基化反应与乙炔基化反应；速度控制与平衡控制；1，2-加成与共轭加成 5-1 炔烃的结构、异构和命名
5-2 炔烃的化学反应：加成反应（亲电加成）；炔烃与含活泼氢化物反应（亲核加成、乙烯基化）；氧化与还原反应（Lindlar催化剂）；炔氢的反应（酸性、亲核取代、乙炔基化反应）；乙炔的聚合反应 5-3 炔烃的制备
5-4 二烯烃的分类与多烯烃的命名 5-5 共轭二烯烃的结构与π、π共轭效应
5-6 其它类型的共轭效应（P-π、P-P、σ-π、σ-P）
5-7 共轭二烯烃的反应：与H2和HX的反应（动力学和热力学控制反应）加H2；游离基加成反应；Diels-Alder反应；聚合反应 5-8 共轭二烯烃的制备 5-9 丙二烯的结构 6 芳烃（８学时）
基本要求：
一、掌握苯系芳烃的亲电取代反应类型（卤代；硝化；磺化；付一克烷化与酰化）、历程和定位规则，能充分利用电子效应和共振论来解释其规律；
二、掌握侧链上的氧化与卤代反应规律，了解芳环被催化氢化，催化氧化，Birch还原的规律；
三、掌握萘及一取代萘的亲电取代反应和蒽、菲的特性；
四、掌握下述概念和人名反应：共振论和Kekule结构；活化基与钝化基；o,p-位定位基与m-位定位基；同位素效应；空间效应Friedel-Crafts烷化和酰化；Clemensen还原；Haworth合成法 6-1 芳烃的分类和命名
6-2 苯的结构：苯的特性与Kekule结构；苯结构的描述（MO和共振论）6-3 苯系芳烃的亲电取代反应的反应历程：卤代；硝化；磺化；付一克烷化与酰化 6-4 芳环上的亲电取代反应的定位规则及其应用：定位规律及理论解释；苯二元取代物再取代的定位规律；定位规律的应用
6-5 氧化与还原（苯环上氧化，侧链氧化，Birch还原）6-6 游离基反应（环的加成，侧链卤代）6-7萘的结构与衍生物的命名
6-8萘的化学反应；亲电取代（定位规则）；氧化与还原 6-9致癌烃卤代烃（８学时）
基本要求：
一、重点掌握卤代烃的三类反应：亲核取代、消去反应与活泼金属的反应以及前两类反应的极端历程的描述和特征（动力学特征、立体化学特征等）；
二、掌握影响SN1，SN2，E1，E2历程的影响因素及其规律（判断反应的历程）；
三、熟练掌握消去反应的规律——Saytzev烯和Hofman烯；
四、熟练掌握Grignard试剂的制备和应用，了解RLi，R2CuLi，RNa等的形成与应用；
五、掌握下述概念：亲核剂；溶剂解；氢解；Walden转化；两可离子；邻基参与与邻位促进 7-1 卤代烃的分类、异构与命名
7-2 卤代烃的亲核取代反应：碳亲核剂的反应；氧亲核剂的反应；氯亲核剂的反应硫亲核剂的反应；卤亲核剂的反应
7-3 卤代烷SN反应的历程和立体化学（SN1、SN2）
7-4 影响SN反应的因素：R的结构；L离去基团；Nu的亲核性；溶剂 7-5 芳卤的SN反应（Meisenheimer络合物，苯炔历程）
7-6 卤代烃的消去反应：β-消去的历程（E1，E2，E1cb）影响因素；定向规律 7-7 卤代烷与金属的反应：格氏试剂及其反应；类格氏试剂及其反应 7-8 卤代烃的还原
7-9 多卤代烃与α-消去反应 7-10 分子内的SN反应与邻基参与 8 醇、酚、醚（８学时）
基本要求：
一、了解醇、酚、醚的结构的共性、命名与物理性质及一些主要合成法；
二、掌握醇的亲核取代反应和消去反应的规律，了解醇氧化和掌握邻二醇的特性；
三、掌握不对称醚的醚键断裂规律和酸碱作用下的环醚开环规律；
四、掌握酚的的反应和制备方法；
五、弄清下述试剂与反应的体质：Lucas试剂；Sarett试剂；Reimer-Tiemann反应；Kolbe反应；Oppenmer氧化法；Williamenson醚合成；Pinacol重排；Wagner-meerwein重排；Fries重排 8-1 醇的分类和命名 8-2 醇的物理性质
8-3 醇的化学性质：酸性、碱性、亲核性（与R-X反应，与ROH反应，与RCOOH反应，与TsCl和无机酰卤反应，与CS2反应）与无机酸反应；醇的氧化 8-4 邻二醇的特性（氧化与重排）8-5 醇的制备
8-6 酚的结构、反应与合成；反应（酸性，氧上的烷化与酰化，显色反应，芳环上的反应，4 氧化与还原，制备（磺化法氯苯水解法、异丙苯法等）8-7 醚：链醚（命名，反应）；环醚；冠醚
8-8 硫醇、硫酚和硫醚：命名；物理性质；化学性质 9 醛、酮、醌（８学时）
基本要求：
一、重点掌握羧基上的各种亲核加成反应的规律及历程，注意Cram规则的立体化学问题；
二、掌握醛、酮的α-H的反应历程；
三、了解插烯原理，掌握α、β-不饱和醛酮的共轭加成规律及意义；
四、搞清下列名称反应：Aldol反应；Claisen-Schmidt缩合；Mamich反应；Wittig反应；Baeyer-Villiger反应；Wolff-Kisher-黄鸣龙反应；Michael反应；Robinson反应；Cannizzaro反应 9-1 醛酮的分类与命名
9-2 醛酮的结构与反应：羰基上的亲核加成反应——加HCN、NaHSO3，有机金属化合物，H2O，LiAlH4，NaBH4，PCl5等和立体化学；与氨及氨衍生物的反应（肟、腙、缩氨脲），与醇的加成缩合反应——半缩醛（酮）、缩醛（酮）的生成，醛（酮）的Wittig反应、Mannich反应、安息香缩合；醛酮α-H的反应：酮-烯醇互变，卤代与卤仿反应，aldol反应；氧化与还原：醛酮的一般氧化，Baeyer-Villiger氧化和Riley氧化；Cannizzaro反应；还原成醇（催化氢化和金属氢化物和金属还原）；还原成烃基（Clemensen还原，Wolff-Kisher-黄鸣龙还原）9-3 醛、酮、的制备 9-4 醛、酮的几个代表化合物 9-5 插烯原理与共轭加成 9-6 醌的结构与特性羧酸及其衍生物（９学时）
基本要求：
一、重点掌握羧酸及其衍生物羰基碳上的亲核取代反应，熟悉它们之间的衍变关系和反应历程；
二、了解羧酸的结构对酸性的影响，羧酸的脱酸与还原反应；
三、掌握酯和羧酸的α-H的反应和历程，了解酯的热消去反应和酰胺的一些特殊反应；
四、熟悉β-丁酮酸酯与丙二酸二乙酯的合成法，同时掌握β-酮酸酯及其类似物的互变异构现象及其影响因素；
五、卤代酸、酚酸、醇酸、乙烯酮的特性作适当的了解；
六、掌握Hell-Volhavd-Zelinsky反应；Perkinr反应；Claisen缩合；Hofmann降解；Darzen反应；Reformatsky反应；β-丁酮酸酯和丙二酸二乙酯合成法
10-1 概述：羧酸的分类与命名；羧酸的结构与性能
10-2 羧酸的反应：羧基中氢的反应（酸性、影响酸性的结构因素）；羰基碳上的反应（酯化反应、酰卤的形成、酰胺的形成，贝克曼重排、酸酐的生成）；脱羧反应；羧酸的还原反应（有机金属化合物反应）；羧酸的α-H的反应（Hell-Volhavd-Zelinsky反应）10-3 羧酸的制备
10-4 羧酸衍生物的命名和结构与性能10-5 羧酸衍生物的化学反应：酰基碳上的SN反应；与有机金属化合物的反应；还原反应；α-H的反应（酰卤α-H反应；酸酐α-H的反应，Perkinr反应；酯的α-H的反应，Claisen缩合）；酯的热消去反应；酰胺的特殊反应，如Hofmann降解 10-6 乙烯酮
10-7 取代酸：卤代酸的特性（Darzen反应，Reformatsky反应）；醇酸特性；酚酸的性质与制备方法；羧基酸的特性
10-8 β-丁酮酸酯和丙二酸二乙酯在合成上的应用 11 含氮化合物（７学时）
基本要求：
一、重点掌握胺类的碱性规律，氮上的取代反应和与HNO2及TsCl／NaOH的反应（Hinsberg分胺法），了解叔胺氮上的氧化反应及其氧化产物在合成上的应用（Cope反应）；
二、重点掌握芳香重氮盐的生成及其在合成上的应用，如Sandmeger反应和偶联反应等；
三、掌握烯胺和季胺化合物的反应（重点Hofmann彻底甲基化反应）；
四、掌握硝基化合物的还原反应，尤其是芳香族硝基化合物不同程度还原在有机合成上的意义；
五、掌握胺的各种制备方法，如还原胺化法与Gabriel合成法等；
六、了解重氮甲烷与氮烯的结构与应用。
11-1 胺的分类、命名和物理性质
11-2 胺的结构与反应：结构（碱性、亲核性；与HNO2反应；氧化）11-3 芳胺环上的反应（卤代、硝化、磺化）11-4 烯胺的合成与反应 11-5 季胺盐与季胺碱
11-6 胺的制备：硝基、腈、酰胺、肟等化合物的还原；羧基还原胺化；氨或胺的羟化；特殊的伯胺合成法（Hofmann降解、Gabriel合成法）
11-7 芳香重氮盐的结构与反应：结构；反应（脱氮、Sandmeger反应等，不脱氮反应，偶联等）
11-8 重氮甲烷与碳烯的结构和反应：重氮甲烷的结构和反应：碳烯的结构和反应 11-9 硝基化合物的结构和反应：结构；反应（还原、缩合等）11-10 分子结构与颜色有机化合物的光谱性质（４学时）
基本要求：
一、了解MS、IR、NMR波谱的基本原理；
二、掌握主要类型有机化合物的波谱特征，能够用于不太复杂的有机化合物的结构测定与鉴定，其中：（1）MS要求掌握M+和碎片离子的识别，对各类有机化合物的开裂规律有总体了解；（2）IR要求掌握一些典型基团的特征吸收峰及影响峰位的因素；（3）NMR要求掌握化学位移δ、偶合常数J与分子结构的关系。
12-1 IR与有机分子结构：概述（IR形成、IR表示方法，化学键振动类型与规律）；影响峰强度的因素；IR谱应用举例12-2 1H-NMR与有机分子结构：基本原理；化学位移；化学位移与分子结构；自旋偶合与自旋裂分；NMR的应用举例
12-3 MS与有机分子结构：概述（MS的产生与IR表示方法）M+与碎片（M+的形成与识别，M+强度与结构等）；MS的应用举例 13 非苯芳香族化合物（４学时）
基本要求：
一、掌握Huckel规律与芳香性判断，了解几个典型的芳香族化合物的结构；
二、熟悉简单杂环化合物的类型与命名；
三、主要掌握五元和六元杂环中的呋喃、吡咯、噻吩、吡啶化合物的结构与性能；
四、了解五元杂环化合物的制备及其衍生物的反应；
六、了解以吲哚、喹啉为代表的稠杂环的结构与性能，并对某些天然含杂环有机化合物有一定的了解。
13-1 含碳环的非苯芳香族化合物：芳香性的条件（Huckel规则）；几个典型碳环非苯芳香族化合物（环丙烯正离子，环戊二烯负离子，环庚三烯正离子，篮烃，杯烯、轮烯）13-2 芳香杂环化合物：杂环化合物的分类和命名；含一个杂原子的五元杂环体系的结构与反应（呋喃、吡啶、噻吩的结构、反应及制备，呋喃和吡咯衍生物）；含一个杂原子的六元环化合物——吡啶及其衍生物（结构与性能，吡啶的化学反应、吡啶及其取代吡啶的合成）；稠杂环（吲哚、喹啉）14 碳水化合物（４学时）
基本要求：
一、了解单糖的结构与性能，熟悉成苷与成脎等反应；
二、掌握以葡萄糖为代表的单糖结构的表示法（Fischer式，Haworth式和构象式）及D/L命名法；
三、学习以葡萄糖为代表的单糖结构表征的推论方法和几个典型的双糖的结构以及推导方法；
四、掌握下述概念：变旋光作用；正位异构体（α、β）；差向异构体；转化糖和还原糖 14-1 碳水化合物的定义和分类
14-2 单糖：命名；结构（葡萄糖的构造、构型、构象）；反应（或苷、成脎、氧化、醛糖的递升和递降）
14-3 双糖：麦芽糖；纤维二糖；乳糖；蔗糖 14-4 多糖：淀粉；纤维素氨基酸、肽和蛋白质（４学时）
基本要求：
一、了解α-氨基酸的结构与共性（物性和化性）；
二、掌握氨基酸的几种典型的合成方法；
三、了解肽的命名和结构特征，肽的合成和保护基的应用，肽的结构测定方法（端基分析法）。15-1 概述
15-2 氨基酸：分类与命名；结构与物性（PI）；反应；合成 15-3 肽：结构与命名；结构测定；合成 15-4 蛋白质（四级结构）16 周环反应（４学时）基本要求：
一、了解周环反应的特点及理论；
二、掌握前线轨道理论的基本思想，能熟练地描述HOMO和LUMO；
三、掌握三类周环反应的选择规律，能预言反应的进程。16-1 概述（特点和分类）
16-2 电环化反应：4nπ电子体系；[4n+2]π电子体系
16-3 环加成体系：[2+2]环加成；[4n+2]π电子环加成；1.3-偶极加成；钳合反应
16-4 σ-迁移；[I.J]σ-迁移（氢原子参加，碳原子参加）；[3.3]σ-迁移（Cope重排，Claisen重排）
四、教材
《有机化学基础》（第二版），蓝仲薇，李瑛，陈华，肖友发主编，海洋出版社，200４，北京。
五、主要参考书：
1、邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟，《基础有机化学》第二版，上、下册，高等教育出版社，2003，北京。
2、L.G.Wade Jr，Organic Chemstry(5 th Ed), Pearson Education Inc, 2003.3、胡宏纹主编，《有机化学》第二版，上、下册，高等教育出版社，1990，北京。
4、R.T.莫里森、R.N.博伊德，《有机化学》第二版，上、下册，科学出版社，1992，北京。
六、成绩评定
期末考试占总成绩的60% 期中考试占总成绩的20% 平时成绩占总成绩的20%
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