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文檔簡介
生物化學劉麗華生物化學生命的化學一、概述二、生命的物質基礎無機物有機物一、概述V生物化學是生命的化學。V利用化學的原理和方法,從分子水平來研究生物體的化學組成、結構、性質、功能及其在體內的代謝轉變規律,從而闡明生命現象本質的一門科學分類V傳統分類V植物生物化學V動物生物化學人體生物化學醫學生化V微生物生物化學V新分支V藥學生化V農業生化V工業生化學習內容V1生物大分子的結構與功能(敘述生化)V2生物體內的物質代謝(動態生化)V3代謝反應及其與功能的關系(機能生化)V4基因信息的貯存與表達生物大分子的結構與功能V蛋白質化學V核酸化學V酶物質代謝V糖的代謝V脂類代謝V氨基酸代謝V核苷酸代謝V生物氧化V代謝調節遺傳信息的傳遞和表達VDNA復制VRNA轉錄V蛋白質生物合成V基因表達調控V基因重組與基因工程器官生化、專題介紹V肝膽生化V血液生化V水、鹽代謝V酸堿平衡V鈣、磷代謝V細胞信息傳遞V癌基因等生化與醫藥學的關系V生化是醫學基礎課程。V與基礎、臨床醫學關系密切V學科交叉廣泛分子藥理學分子病理學分子診斷技術等生物化學的發展史V歷史久遠的新學科V我國釀酒、制醋工藝V中醫食肝明目V新學科V1903年從生理學分支發展起來的一門學科。生物化學的新發展V80年代隨著分子生物學、克隆技術的發展,分離得到了癌基因(ONCOGENE),已發現的癌基因有上百種,并闡明了1)RNA逆轉錄病毒、DNA病毒的癌基因摻入到細胞基因組中,可引起癌變2)正常細胞中存在原癌基因(PROTOONCOGENES),致癌物可引起原癌基因活化,造成某些基因產物的異?;蜻^多可引起癌變3)近年來又分離得到抑癌基因(ANTIONCOGENES),它的缺失或異常可引起腫瘤,代表為RB1基因學習生化應注意的問題V基本概念要清楚V注意聽講抓要點,整理好筆記V每周保證自學時間V要學會融會貫通,對相關的代謝知識,找到它們彼此的內在聯系,共性和差異區別。V在理解的基礎上加以記憶。二、生命的物質基礎V無機物水無機鹽V有機物糖、脂、蛋白質、核酸、維生素無機與有機化合物從前源于有生命的動物和植物的物質稱有機化合物。從無生命的礦物中得到的物質稱無機化合物?,F在以無機化合物為原料在實驗室中人工合成出來。區別V來源“有機”二字,已不反映其固有的涵義,只是歷史上的原因迄今仍沿用V組成二者之間沒有絕對的界限,也不存在本質的區別V有機化合物在組成、結構和性質等方面有著明顯的特點無機化合物簡稱無機物V指除碳氫化合物及其衍生物以外的一切元素及其化合物,如水、食鹽、硫酸等V多數無機物可歸入氧化物、酸、堿和鹽4大類V生物體中的無機物主要有水及一些無機離子NA、K、CA2、CL、HCO3HPO42等第一節無機物VH2O是由氫、氧兩種元素組成的無機物,V常溫常壓下為無色無味的透明液體。V在自然界,純水是非常罕見的,水通常多是酸、堿、鹽等物質的溶液,習慣上仍然把這種水溶液稱為水V三態液態、氣態和固態V固態的水稱為冰;氣態叫水蒸氣。水水與生命V地球上的生命最初是在水中出現的V水是所有生物體的重要組成部分。V水母中98都是水,人體中水占70(有年齡、性別、組織細胞差異)組織細胞差異V成年人L3BWV血液、淋巴、腦脊液含水量高達90以上;V肌肉、神經、內臟、細胞、結締組織等含水約6080;V脂肪組織和骨骼含水在30以下水對人體的作用V水是生命的源泉。V人對水的需要僅次于氧氣。V人如果沒有水只能活幾天1運輸作用V水在血管、細胞之間川流不息V把氧氣和營養物質運送到組織細胞V把代謝廢物排出體外2體溫調節V呼吸和出汗時都會排出一些水分。V炎熱季節,環境溫度往往高于體溫,人就靠出汗,使水分蒸發帶走一部分熱量,來降低體溫,使人免于中暑。V天冷時,由于水貯備熱量的潛力很大,人體不致因外界溫度低而使體溫發生明顯的波動3水是體內的潤滑劑V它能滋潤皮膚。V皮膚缺水,就會變得干燥失去彈性,顯得面容蒼老。V體內一些關節囊液、漿膜液可使器官之間免于摩擦受損,且能轉動靈活。V眼淚、唾液也都是相應器官的潤滑劑。4水是良好的溶劑V水是世界上最廉價最有治療力量的奇藥V礦泉水和電解質水的保健和防病作用是眾所周知的。V水中含有對人體有益的成分。當感冒、發熱時,多喝開水能幫助發汗、退熱、沖淡血液里細菌所產生的毒素同時,小便增多,有利于加速毒素的排出。5參與體液組成V大面積燒傷以及發生劇烈嘔吐和腹瀉等癥狀,體內大量流失水分時,都需要及時補充液體,以防止嚴重脫水,加重病情。水平衡V正常成人每天水的攝入與排出相等(約2500ML)V水的排出途徑與數量呼吸排出350ML皮膚蒸發500ML(不包括出汗)變動很小糞便排出150ML腎排出1500ML可變(正常500ML)成人每天的最低需水量是1500ML二、無機鹽電解質V無機鹽的生理功用維持體液的滲透壓與酸堿平衡;維持神經肌肉的應激性(注意K對神經肌肉及心肌細胞的不同作用);維持細胞正常新陳代謝,如細胞內蛋白質、糖原合成旺盛時,胞外(血中)鉀進入細胞內細胞內分解代謝旺盛時,血鉀增高等。體液中電解質分布特點V用MMOL(電荷)/L表示,陽離子總數陰離子總數,呈電中性狀態V細胞內、外液差異內液的陽離子以K最主要,其次是MG2和少量的NA,陰離子以有機磷酸和蛋白質為主。V細胞外液的陽離子以NA占大部分;亦有少量的K、CA2、MG2等,陰離子以CL和HCO3為主。細胞外液V血漿和細胞間液二部分體液中的電解質種類一致;含量極為接近。V蛋白質含量有明顯差別血漿的蛋白質含量大大超過細胞間液。第二節有機物一、概述有機化學是研究有機化合物的組成、結構、性質及其制法的一門科學組成V除碳以外,絕大數還含有氫,有的也含有氧、硫、氮和鹵素等。V有人把有機化合物定義為碳氫化合物及其衍生物。V含碳的化合物不一定都是有機化合物,如一氧化碳,二氧化碳,碳酸鹽及金屬氰化物等特點V1有機化合物數目繁多迄今已逾1000萬種新合成或被新分離和鑒定的有機化合物還在與日俱增。由碳以外的其他100多種元素組成的無機化合物的總數,不到有機化合物的十分之一。2熱穩定性差,容易燃燒V對熱不穩定有的常溫下就能分解。大多數在常溫下是穩定的,但放在坩堝中加熱,即炭化變黑,并且在完全燃燒后不留灰燼(有機酸的鹽類等除外)。V這是識別有機化合物的簡單方法之一3熔點較低V有機化合物的熔點通常比無機化合物低V300以下就熔化。4難溶于水,易溶于有機溶劑V多數易溶于有機溶劑而難溶于水V但是當有機化合物分子中含有能夠同水形成氫鍵的羥基、磺基等時,該有機化合物也有可能溶于水中。5反應速度慢,常有副反應發生V大多數的有機化合物電離度很小V很多為反應速度緩慢的分子間的反應,需要加熱或使用催化劑,瞬間進行的離子反應很少V分解或取代反應都是在分子中的某一部位發生,且在大多數情況下,反應分階段進行V多有副產物生成或能夠分離出多種反應中間產物二、有機化學應用V直接關系到人類的衣、食、住、行。V我們身上穿的衣服,工業上使用的汽油、柴油、橡膠、塑料、油漆、染料以及殺蟲劑、昆蟲信息素等都是有機化合物。有機化學與醫學V醫學課程的基礎課,為生物化學、生物學、免疫學、遺傳學、衛生學以及臨床診斷等提供必要的基礎知識V生命的人工合成,遺傳基因的控制,癌癥、艾滋病等的治療都是目前醫學和生物學正在探索的重大課題。在這些領域中也離不開有機化學的密切配合。有機化學與醫學的關系V醫學研究的對象是人體。組成人體的物質除水和一些無機鹽以外,絕大部分是有機物蛋白質、酶、激素和維生素、糖原、脂肪等。V有機化合物在體內進行著一系列復雜的變化(新陳代謝)V藥物在體內的變化,它們的結構與藥效、毒性的關系三、分子結構V包括下面一些內容P88114第五章分子中直接相鄰的原子間的強相互作用力,即化學鍵分子的空間構型問題分子之間還有一種弱的相互作用力,即分子間力分子間或分子內的一些原子間還可能形成氫鍵化學鍵的概念V分子或晶體中相鄰原子間強烈的相互作用力稱為化學鍵。V化學鍵的基本類型有V離子鍵(電價鍵)V共價鍵、配價鍵V金屬鍵化學鍵2V離子鍵以陽離子和陰離子之間靜電引力形成的化學鍵NA_CLV共價鍵分子中原子間通過共用電子對所形成的化學鍵。CC配價鍵是一種特殊的共價鍵,其共用電子對是一個原子單獨提供的。這種由一個原子單獨提供一對電子與另一個原子共用所形成的共價鍵,叫配位共價鍵,簡稱配價(位)鍵。配價鍵化學鍵3V金屬鍵是由金屬的自由電子和金屬原子及離子組成的結晶格子之間的相互作用構成的V金屬鍵的形象說法“失去電子的金屬離子浸在自由電子的海洋中”金屬離子通過吸引自由電子聯系在一起,形成金屬晶體這就是金屬鍵共價鍵類型V由一對共用電子形成的鍵稱為單鍵。V由兩對或三對共用電子所形成的鍵分別叫做雙鍵或三鍵。共價鍵類型V碳氫(CH)、碳碳(CC)為單鍵V碳碳(CC)、碳氧(CO)為雙鍵V碳碳(CC)為三鍵。氫鍵V氫原子與電負性很大、半徑很小的原子X(F,O,N)以共價鍵形成強極性鍵HX,這個氫原子還可以吸引另一個鍵上具有孤對電子、電負性大、半徑小的原子Y,形成具有XHY形式的物質。這時氫原子與Y原子之間的定向吸引力叫做氫鍵(以HY表示)。V氫鍵的本質主要是靜電作用。形成氫鍵必須具備兩個基本條件V1分子中必須有一個與電負性很強的元素形成強極性鍵的氫原子。V2分子中必須有帶孤對電子,電負性大,原子半徑小的元素。氫鍵對物質性質的影響V沸點和熔點高在同類化合物中,能形成分子間氫鍵的物質,其熔點、沸點要比不能形成者的熔點、沸點高些。(需提供額外的能量破壞氫鍵)。V溶解度增大在極性溶劑中,如果溶質分子和溶劑分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大。四、烴V分子中只含有碳和氫兩種元素的有機化合物叫碳氫化合物,簡稱烴。V烴是有機化合物的母體,其它各類有機化合物可以看作是烴的衍生物。V烴的種類根據烴分子中碳原子互相連接的方式不同分為兩大類;開鏈烴和閉鏈烴開鏈烴V簡稱鏈烴,它的構造特征是分子中碳原子互相連接成不閉合的鏈。V按分子中所含碳與氫的比例不同分為飽和鏈烴和不飽和鏈烴。V飽和鏈烴又稱烷烴。V不飽和烴包括烯烴、二烯烴和炔烴等閉鏈烴V閉鏈烴分子中的碳原子連接成閉合的環,所以又叫環烴V環烴可分為脂環烴和芳香烴兩類。(一)烷烴構造特點其碳原子與碳原子都以單鍵相結合其余價鍵都和氫原子相連接烷烴的命名V烷烴的常用命名法V普通命名法V系統命名法。普通命名法1直鏈烷烴的命名V按碳原子數叫“正某烷”。V10及10個碳原子以下的烷烴分別用天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)表示。例如,CH4甲烷,C2H6乙烷,C10H22癸烷。V十個碳原子以上的烷烴用漢語數字命名。例如,C11H24十一烷,C20H42二十烷等。2含側鏈烷烴的命名V含側鏈烷烴且無其它支鏈的烷烴,則按碳原子總數叫做異某烷。例如,(二)系統命名法V用于構造比較復雜的化合物的命名V1烷基V烴分子中去掉一個氫原子所剩下的原子團叫烴基V脂肪烴去掉一個氫原子所剩下的原子團叫做脂肪烴基,通常用R表示。V烷烴的基叫做烷基,它的通式CNH2N12系統命名法V(1)選擇最長的連續的碳鏈為主鏈作為母體,叫某烷。較短的鏈為支鏈,作為取代基。(2)從靠近支鏈的一端開始,把母體烷烴的各個碳原子依次編號,以確定取代基的位次。取代基的位次號與名稱之間用一短線相連,寫在母體名稱之前。(3)主鏈上連接幾個不同的取代基時,則按“次序規則”將取代基的大小順序列出,小者在前,“較優”者在后。V(4)若在主鏈上連有相同的取代基,則將取代基合并,用二、三數字表示取代基的數目,寫在取代基前面,各取代基的位次號仍須標出。例如(5)若同時可能有幾個等長的主鏈時,要選擇含取代基最多的碳鏈為主鏈。例如V6若在主鏈的等距離兩端同時遇到取代基且多于兩個時,則要比較第二個取代基的位次大小,以取代基位次的代數和最小為原則。例如化學性質V一般情況下,烷烴具有極大的化學穩定性,與強酸、強堿及常用的氧化劑、還原劑都不發生化學反應。也不易和極性試劑發生共價鍵異裂的離子型反應V在一定的條件下,例如使用高溫、高壓或催化劑,烷烴也能發生一些化學反應。1鹵化反應V烷烴和氯在黑暗中幾乎不起反應。但是在日光照射、高溫或催化劑的影響下它們能發生劇烈的反應,生成氯化氫和氯代烷烴。V例如甲烷和氯氣在強烈的日光或紫外光照射下反應猛烈,甚至發生爆炸。V在漫射的日光下則起一般的氯化反應,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(俗稱氯仿)和四氯化碳。2氧化反應V烷烴在通常情況下是不被氧化的。V在空氣中燃燒(劇烈氧化)生成二氧化碳和水,同時放出大量的熱能,因此烷烴可以用作燃料C2H631/2O22CO23H2O1426KJMOL1C6H1491/2O26CO27H2O4141KJMOL12氧化反應V一些氣態烴或極細微粒的液態烴與空氣在一定比例范圍內混合,點燃時會發生爆炸。V煤礦井的瓦斯爆炸就是甲烷與空氣混合物(體積比約為110左右)燃燒時造成的。幾種常用的烷烴混合物V汽油V煤油V柴油液體石蠟V主要成分是1824個碳原子的液體烷烴的混合物V是呈透明液體。V它不溶于水和醇,能溶于醚和氯仿中。V液體石蠟性質穩定。V精制的液體石蠟在醫藥上常用作腸道潤滑的緩瀉劑。凡士林V凡士林是液體石蠟和固體石蠟的混合物,呈軟膏狀半固體V不溶于水,溶于醚和石油醚V不能被皮膚吸收,而且化學性質穩定,不易和軟膏中的藥物起變化,所以在醫藥上常用作軟膏基質石蠟V石蠟是C25C34固體烴的混合物V醫藥上用作蠟療、藥丸包衣、封瓶、理療等。(二)烯烴V烯烴是指一類含有碳碳雙鍵的不飽和烯V根據碳碳雙鍵的數目,烯烴又可以分為單烯烴(含一個雙鍵)、二烯烴(含兩個雙鍵)和多烯烴(含多個雙鍵)烯烴的構造和通式V烯烴的通式是CNH2NV碳碳雙鍵()是烯烴的官能團。V烯烴的同分異構現象烯烴的命名法V1選擇含雙鍵的最長碳鏈為主鏈作為母體V主鏈上的碳原子從靠近雙鍵的一端開始編號V把雙鍵位置寫在烯烴名稱的前面。V2把支鏈作為取代基,其位置、數目和名稱按“次序規則”“較優”者后列出的順序寫在某烯之前3如雙鍵在主鏈的中央,則編號從靠近取代基的一端開始。V4烯烴主鏈上的碳原子在十個以上時,烯字的前面應加一個“碳”字V烯烴去掉一個氫原子生成一價基團,叫做烯基。碳鏈的編號應從含有自由鍵的碳原子開始。例如V5對于雙鍵碳原子上連結有四個不同取代基的烯烴,其順反異構體如用相同基團在雙鍵的同側或異側的方法命名則遇到困難,這時應根據CAHNINGOLDPRELOG的順序規則對順反異構體命名。例如烯烴的化學性質V烯烴具有易斷裂和易極化的不穩定的鍵,故使它具有不同于烷烴的特殊化學性質,如易發生加成、氧化、聚合等反應V加成反應加成反應V加氫、加鹵素(氯或溴)、鹵化氫(HI,HBR,HCL)、2氧化反應V烯烴很容易被氧化,主要發生在鍵上。隨著氧化劑及反應條件的不同,氧化產物也不同。常用的氧化劑是高錳酸鉀溶液。3聚合反應V低級的1烯烴,在一定的條件(如高溫、高壓、催化劑)下可在多個相同(可相似)分子間發生自身加成。3聚合反應V這種由低分子結合成更大分子的過程叫做聚合反應V生成的產物叫做聚合物或高聚物V進行聚合反應的原料烯烴稱為單體V因為烯烴的聚合反應都是通過雙鍵的斷裂而使分子自相加成聚合起來,所以它又稱加聚反應,簡稱加聚。三炔烴V炔烴是含有碳碳三鍵(CC)的鏈烴VVRCCH或RCCR”可代表它們的構造式V碳碳三鍵CC是炔烴的官能團。V炔烴也是不飽和烴,通式是CNH2N2,與二烯烴或環烯烴相同。炔烴的同分異構現象和命名法V由于碳鏈構造和三鍵位置的不同,具有同分異構現象V含有五個碳原子的炔烴,只有三種同分異構體炔烴的命名法和烯烴相似炔烴的化學性質V1、加成反應V加氫V在催化劑(PT,PD或NI)的作用下,炔烴與氫加成可生成烯烴,最后生成烷烴。加鹵素V炔烴能與氯或溴加成。V反應分兩步進行,第一次加1MOL試劑,生成烯烴的二鹵衍生物;第二次再加1MOL試劑,生成四鹵代烷。例如加鹵化氫V炔烴和鹵化氫的加成反應也是分兩步進行的。2氧化反應V炔烴氧化時,碳鏈在三鍵處斷裂。V例如,乙炔用高錳酸鉀氧化時,生成二氧化碳。其它炔烴用高錳酸鉀氧化,生成羧酸。3聚合反應V乙炔在不同的催化劑和反應條件下,發生各種不同的聚合反應,生成鏈狀或環狀的化合物。V乙炔二分子聚合,生成乙烯基乙炔CH2CHCCHV若在適當的催化劑存在下,三個分子的乙炔聚合成苯。4、炔化物的生成V乙炔分子CHCH中氫原子容易被金屬取代,生成的炔烴金屬衍生物叫做炔化物。V例如,將乙炔通入硝酸銀氨溶液或氯化亞銅氨溶液中,分別生成白色的乙炔銀和磚紅色的乙炔亞銅沉淀環烴V環烴又稱閉鏈烴。是具有環狀構造的碳氫化合物。V根據這類化合物的構造和性質又分為脂環烴和芳香烴。脂環烴V具有鏈烴性質的環烴。V一些植物中含有的揮發油(精油),其成分大多是環烯烴及其含氧衍生物,中草藥中重要的有效成分,有的可作香料。V甾族化合物都是脂環烴的衍生物,在人體中起重要作用。V脂環烴分為飽和環烴和不飽和脂環烴V飽和脂環烴稱為環烷烴;V不飽脂環烴又分為環烯烴和環炔烴V依環數多少又可把脂環烴分為單環脂烴和多環脂烴芳香烴V分子中含有一個或多個苯環的烴類,簡稱芳烴。按照分子中苯環數目分為單環芳烴和多環芳烴V1單環芳烴分子中只含一個苯環的芳烴。多環芳烴V根據苯環互相連續的方式分為V聯苯類多環芳香烴V多苯代脂肪烴V稠環芳香烴V其中以稠環芳香烴為最重要聯苯類多環芳香烴和多苯代脂肪烴多環芳烴如稠環芳烴V兩個或兩個以上的苯環分別共用兩個相鄰的碳原子而成的芳烴。如萘、蒽、菲五、醇、酚、醚V醇、酚和醚都是烴含氧衍生物。V醇一般可看作是烴分子中的氫原子被羥基(OH)取代的化合物。羥基是醇的官能團。V芳香烴苯環上的氫原子羥基取代的化合物不屬于醇而屬于酚,官能團也是羥基。VRH烴ROH醇VARH芳香烴AROH酚(一)醇V分類V根據烴基的不同、羥基所連碳原子的類型、羥基數目等三種方法進行分類。根據烴基的不同2根據羥基所連接的碳原子種類不同分類3根據羥基數目的不同醇的命名V普通命名法簡單的一元醇V通常是在醇字前面加上烴基的名稱,“基”字一般可以省略。例如系統命名法V選擇連有羥基碳原子在內的最長碳鏈為主鏈,從靠近羥基的一端開始編號,根據主鏈碳原子數稱某醇。V羥基位次用阿拉伯數字表明。V支鏈或其它取代基按“次序規則”列出。系統命名法不飽和醇的命名V應選擇連有羥基同時含有雙鍵或三鍵碳原子在內的碳鏈作業主鏈,編號時應以羥基位次為最小。芳香醇V按照上面的命名原則,把芳香烴當作取代基多元醇的命名V選擇包括連有盡可能多的羥基的碳鏈作主鏈,依羥基數稱某二醇、某三醇等。當羥基數與主鏈碳原子數相同時可以不必標明羥基位次?;瘜W性質V1與堿金屬的反應V醇與水相似,羥基里的氫可被活潑金屬取代生成醇化物和氫氫氣。例如V2ROH2NA2RONAH22氧化反應V醇分子中的碳原子上若有氫原子時,該氫原子受羥基的影響,比較活潑易于被氧化V用高錳酸鉀或重鉻酸鉀加硫酸等氫氧化劑氧化為相應的醛或酮。V伯醇氧化生成醛,醛繼續氧化生成羧酸;仲醇氧化生成酮。叔醇在同樣條件下不易被氧化3與氫鹵酸的反應V醇與氫鹵酸作用時,醇中的羥基可被鹵素取代,生成鹵代烴和水。4脫水反應V醇與濃硫酸共熱發生脫水反應,產物隨反應條件及醇的類型而異V在較高溫度下,主要發生分子內的脫水(消除反應)生成烯烴;V而在稍低溫度下,則發生分子間脫水生成醚。5與無機酸反應V醇可與無機含氧酸如硝酸、亞硝酸硫酸和磷酸等作用,失去一分子水而生成無機酸酯V硫酸是二元酸,除可與一分子乙醇作用生成酸性酯外,尚可與兩分子乙醇生成中性酯。V磷酸是一個三元酸,它可以形成三種類型的磷酸酯。醇的無機酸具有多方面的作用V高級醇(含碳原子818個)的酸性硫酸酯的鈉ROSO2ONA具有去垢作用,可用作洗滌劑V亞硝酸異戊酯是緩解心絞痛的藥物敵敵畏V常用的殺蟲藥,敵敵畏是具有磷酸酯結構的化合物體內分布V硫酸軟骨V核酸V磷脂V代謝中間產物6多元醇的特性V多元醇的化學性質與飽和一元醇類似V多元醇除了能與堿金屬反應外,還可與金屬的氫氧化物反應V如把丙三醇(甘油)加到氫氧化銅沉淀中去就可看到沉淀消失,產生一種深藍色的甘油銅溶液,此反應可用來鑒定具有兩個相鄰羥基的多元醇。重要的醇甲醇V最初由木材干餾制得,故俗名木精。V甲醇為無色透明液體,沸點645,能與水及多數有機溶劑混溶。V甲醇有毒,誤服少量(10ML)能使雙目失明,30ML能中毒致死。V甲醇可作溶劑,也是一種重要的化工原料。乙醇V乙醇是酒的主要成分,故俗名酒精。V乙醇為無色液體,沸點785,用途廣泛,是一種重要的有機合成原料和溶劑。V我國藥典規定乙醇濃度在20時不得小于9458(ML/ML)乙醇V臨床使用的是7075乙醇水溶液作外用消毒劑,因它能使細菌蛋白質脫水變性。V長期臥床病人用50乙醇溶液涂擦皮膚,有收斂作用,并能促進血液循環,可預防褥瘡。V在醫藥上常用乙醇配制酊劑,如碘酊,俗稱碘酒,就是碘和碘化鉀的乙醇溶液。丙三醇V丙三醇俗名甘油,為無色、吸濕性強、有甜味的粘稠液體,沸點290,能與水或乙醇混溶。V甘油有潤膚作用,但它的吸濕性很強,會對皮膚產生刺激,所以在使用時須先用適量水稀釋。V醫藥上甘油可用作溶劑,如酚甘油、碘甘油等。V對便秘患者,常用甘油栓劑或50甘油溶液灌腸,它既有潤滑作用,又能產生高滲壓,可引起排便反射。丙三醇V甘油三硝酸酯(俗稱硝酸甘油)是緩解心絞痛藥物。它受到震動或撞擊能猛烈分解引起爆炸,故可用作炸藥(二)酚V酚的分類和命名V酚的官能團是酚式羥基。V根據所含羥基數目的不同分為一元酚、二元酚、三元酚等,二元酚以上的酚叫多元酚。V酚的命名是在酚字前加上芳環名稱,以此作母體,標以取代基的位次、數目和名稱。(三)醚V醚的分類和命名V醚的官能團是醚鍵(COC),醚鍵的氧連接兩個烴基。V兩個烴基相同時稱為單醚,通式為ROR兩個烴基不同時稱為混醚,通式為RORV烴基可以是脂肪烴基、脂環烴基或芳香烴基。V簡單的醚。采用與氧原子相連的兩上烴基的名稱來命名。V單醚就先寫出烴基的名稱,省略“二”字,然后加上“醚”字即可。V混合醚的名稱中,較小的烴基名稱放在前面;如果有一個烴基是鏈狀的,另一個是芳香烴基時,則把芳香烴基名稱放在前面。復雜的醚可用系統命名法命名V鏈狀醚是選擇包括連有氧原子的碳在內的最長碳鏈為主鏈,當作母體,把烴氧基(RO或ARO)作為取代基。五、醛、酮、醌V醛、酮和醌的分子構造中都含有相同的官能團羰基,因而統稱為羰基化合物。V性質相似,許多醛和酮是重要的工業原料,有些是香料或重要藥物。醛V羰基與一個氫原子和一個烴基相連的化合物叫做醛(甲醛例外,它的羰基與兩個氫原子相連),可用通式表示V醛基是醛的官能團,可簡寫為CHO,它位于碳鏈的一端。酮V羰基與兩個烴基相連的化合物叫做酮,可用通式表示。V酮的官能團稱為酮基,位于碳鏈中間。V在一元酮中,兩個烴基相同的叫單酮,兩個烴基不同的叫做混酮。醛和酮的命名V普通命名法V簡單的脂肪醛按分子中的碳原子的數目,稱為某醛。例如V簡單的酮可按羰基所連接的兩上烴基命名。例如系統命名法先選擇包括羰基碳原子在內的最長碳鏈作主鏈,稱為某醛或某酮。V從醛基一端或從靠近酮基一端開始把主鏈中碳原子編號。V由于醛基一定在碳鏈的鏈端,故不必用數字標明其位置,但酮基的位置必須標明,寫在酮名的前面。V主鏈上如有支鏈或取代基,應標明位次,把它的位次(按次序規則)、數目、名稱寫在某醛、某酮的前面。V主鏈中碳原子的編號也可以用希臘字母表示,即把與羰基碳直接相連的碳原子用表示,其它碳原子依次為,V命名不飽和醛、酮則需標出不飽和鍵和羰基的位置。多元醛、酮命名V選擇含羰基碳原子在內的最長碳鏈作為主鏈,編號時使羰基位置數字最小,同時加上用漢字數字表示的羰基數目。芳香醛、酮的命名V以脂肪醛、酮為母體,芳香烴基作為取代基。醛、酮的化學性質V羰基的加成V醛和酮可以與氫氰酸、亞硫酸氫鈉、醇、氨的衍生物(如羥胺、肼等)試劑起加成反應V在反應產物中都是試劑中的氫與羰基上的氧相連接,其余部分與羰基的碳相連。(二)、碳原子上氫的反應V醛、酮分子中的碳原子上的氫比較活潑,容易發生反應,故稱為活潑氫原子。V若碳原子上連接三個氫原子,則稱其為活潑甲基。易被鹵素取代,生成鹵代醛或酮V鹵化反應繼續進行時,也可生成,二鹵代物和,三鹵代物。V鹵代醛或鹵代酮都具有特殊的刺激性氣味。三氯乙醛的水合物CCL3CH(OH)2,又稱水合氯醛,具有催眠作用;V溴丙酮具有催淚作用V溴苯乙酮的催淚作用更強,可用作催淚瓦斯。(三)還原反應V醛或酮經催化氫化可分別被還原為伯醇或仲醇。(四)醛的特殊反應V1與土倫試劑反應V土倫試劑是由硝酸銀堿溶液與氨水制得的銀氨配合物的無色溶液。它與醛共熱時,醛被氧化成羧酸,試劑中的一價銀離子被還原成金屬銀析出。V由于析出的銀附著在容器壁上形成銀鏡,因此這個反應叫做銀鏡反應。與土倫試劑反應V此反應可簡單表示如下V醛氧化時生成同碳數的羧酸。酮則不易被氧化。V常用的弱氧化劑有土倫試劑、費林試劑和本尼迪特。與費林試劑反應V費林試劑包括甲、乙兩種溶液V甲液是硫酸銅溶液,乙液是酒石鉀鈉和氫氧化鈉溶液。V使用時,取等體積的甲、乙兩液混合,開始有氫氧化銅沉淀產生,搖勻后氫氫化銅即與酒石酸鉀鈉形成深藍色的可溶性配合物。與費林試劑反應V費林試劑能氧化脂肪醛,但不能氧化芳香醛,可用來區別脂肪醛和芳香醛。V費林試劑與脂肪醛共熱時,醛被氧化成羧酸,而二價銅離子則被還原為磚紅色的氧化亞銅沉淀。本尼迪特試劑(班氏試劑)V本尼迪特試劑也能把醛氧化成羧酸。V由硫酸銅、碳酸鈉和檸檬酸鈉組成的溶液。V臨床上用于檢查尿液中的葡萄糖(糖尿病)。(五)聚合反應V甲醛、乙醛等低級醛可以發生聚合反應,生成鏈狀或環狀化合物。個別醛和酮V甲醛V甲醛又叫蟻醛,是具有強烈刺激臭味的無色氣體,沸點21。易溶于水,其40的水溶液叫“福爾馬林“,用作消毒劑和防腐劑。V甲醛溶液能夠消毒防腐的原因是因為甲醛具有使蛋白質凝固的性能。丙酮V丙酮是最簡單的酮類化合物,它是無色液體,沸點565丙酮極易溶于水,幾乎能與一切有機溶劑混溶,也能溶解油脂、蠟、樹脂和塑料等,故廣泛用作溶劑。V患糖尿病的人,體內常有過量丙酮產生,尿中是否含有丙酮可用碘仿反應檢驗。V在臨床上,用亞硝酰鐵氰化鈉NA2FE(CN)5NO溶液的呈色反應來檢查在尿液中滴加亞硝酰鐵氰化鈉和氨水溶液,如有丙酮存在,溶液就呈現鮮紅色。樟腦V樟腦是一類脂環狀的酮類化合物,學名為2莰酮,構造式為V樟腦是無色半透明晶體,具有穿透性的特異芳香,味略苦而辛,有清涼感,熔點176177,易升華。V不溶于水,能溶于醇等。樟腦V樟腦是我國的特產,臺灣省的產量約占世界總產量的70,居世界第一位,其它如福建、廣東、江西等省也有出產。V呼吸循環興奮藥的樟腦油注射劑(10樟腦的植物油溶液)和樟腦磺酸鈉注射劑(10樟腦磺酸鈉的水溶液)V治療凍瘡、局部炎癥的樟腦醑(10樟腦酒精溶液)V成藥清涼油、十滴水和消炎鎮痛膏等均含有樟腦。V驅蟲防柱。麝香酮V麝香酮為油狀液體,具有麝香香味,是麝香的主要香氣成分。V沸點328,微溶于水,能與乙醇互溶。V香料中加入極少量的麝香酮可增強香味,因此許多貴重香料常用它作為定香劑。V人工合成的麝香廣泛應用于制藥工業。醌V醌的構造和命名V醌是對含有環己二烯二酮構造的一類化合物的總稱。如對苯醌、鄰苯醌等。或叫做醌型構造。V具有醌型構造的化合物通常具有顏色。對位的醌多呈現黃色,鄰位的醌多呈現紅色或橙色,所以它是許多染料和指示劑的母體命名V以苯醌、萘醌等作為母體來命名。V兩個羰基的位置可用阿拉伯數字標明寫在醌名字前。也可用鄰、對、遠或、等表明兩上羰基的相對位置。V母體上如有取代基,可將取代基的位置、數目、名稱寫在前面。例如醌的化學性質V羰基加成V碳碳雙鍵加成V共軛雙鍵加成羰基加成碳碳雙鍵的加成V對苯醌和溴發生加成反應,可生成二溴化物或四溴化物。共軛雙鍵的1,4加成V發生1,4加成。如維生素K3與亞硫酸氫鈉的加成。重要的醌類化合物萘醌和維生素KV萘醌微溶于水,溶于酒精和醚中,具有刺鼻氣味。V許多天然產物的色素含萘醌構造,例如維生素K1和K2。K1為黃色油狀液體維生素K2為黃色晶體分布與功能V綠色植物(如苜蓿、菠菜等)、蛋黃、肝臟等含量豐富。V維生素K1和K2能促進血液的凝固,可用作止血劑。V維生素K3,(2甲基1,4萘醌)合成衍生物,具有更強的凝血能力。VK3是油溶性維生素,醫藥上用的是它的可溶于水的亞硫酸氫鈉加成物。七、羧酸及其衍生物V羧酸(RCOOH)是最重要的一類有機酸,可以看作是烴分子中的氫原子被羧基(或寫為COOH)取代后生成的化合物,羧基是羧酸的官能團。羧酸衍生物V羧基中的羥基被其它原子團取代時,則形成羧酸衍生物,主要有V羧酸酯V酰鹵V酸酐V酰胺羧酸的分類及命名V按照烴基構造的不同,羧酸可分為脂肪族羧酸(飽和及不飽和的)、脂環族羧酸和芳香族羧酸。V根據羧酸分子中所含羧基的數目,又可分為一元酸及多元酸V鏈狀的一元羧酸(包括飽和的及不飽和的)通稱為脂肪酸。脂肪族羧酸飽和羧酸一元羧酸二元羧酸CH2COOHHOOCCOOH乙酸(醋酸)乙二酸(草酸)不飽合羧酸CH2CHCOOHHOOCCHCHCOOH丙烯酸丁烯二酸脂環族羧酸環已烷羧酸1,2環戊烷二羧酸芳香族羧酸苯甲酸鄰苯二甲酸羧酸的系統命名法V與醛相似。V飽和脂肪酸命名是以包括羧基碳原子在內的最長碳鏈作為主鏈,根據主鏈碳原子數稱為某酸,從羧基碳原子開始編號。例如不飽和脂肪酸V主鏈應是包括羧基碳原子和各碳碳雙鍵的碳原子都在內的最長碳鏈,從羧基碳原子開始編號,并注明重鍵的位置。例如二元酸的命名V以包括兩個羧基碳原子在內的最長碳鏈作為主鏈,按主鏈的碳原子數稱為“某二酸”。例如;芳香酸V可將其作為脂肪酸的芳香基取代物來命名。例如羧酸的化學性質V1、酸性V羧酸在水中可離解出質子而顯酸性,其PKA值一般為45,屬于弱酸。2、羥基被取代的反應V羧酸中的羥基可以被其它原子或原子團取代,生成羧酸衍生物。例如酰基V羧酸分子中去掉羧基上的羥基后,余下的原子團叫做?;?。酯化反應酸與醇脫水生成酯的反應叫做酯化。酸酐的生成V除甲酸外,一元羧酸與脫水劑共熱時,兩分子羧酸可脫去一分子水,生成酸酐。V在羧酸中通入氨氣或加入碳酸銨,可以得到羧酸的銨鹽。將固體的羧酸銨加熱,分子內失去一分子水生成酰胺。V酰胺的生成3、脫羧反應和二元羧酸的受熱反應V羧酸脫去羧基的反應叫做脫羧。這個反應的結果是從羧基脫去CO2。V除甲酸外,一元羧酸較穩定,直接加熱時難以脫羧,只有在特殊條件下才可發生,生成少一個碳的烴。例如V生物體內發生的許多重要的脫羧反應是在脫羧酶的作用下進行的。V有些二元酸對熱不穩定,在加熱或與脫水劑共熱的條件下,隨兩個羧基間距不同而發生脫羧反應或脫水反應乙二酸或丙二酸加熱脫羧生成一元羧酸重要的羧酸V甲酸V最初是從紅螞蟻體內發現的,所以俗稱蟻酸。它是無色有刺激性的液體,沸點1005,易溶于水。V甲酸的腐蝕性很強,能使皮膚起泡。V甲酸的分子中的羧基與氫原子相連,既具有羧基的結構又有醛基的結構,因而既有酸性又有還原性,能發生銀鏡反應或使高錳酸鉀溶液褪色。乙酸V乙酸俗名醋酸,是食醋的主要成分。V乙酸為無色有刺激氣味的液體,熔點166,沸點118。V由于乙酸在166以下能凝結成冰狀固體,所以常把無水乙酸稱為冰醋酸。V乙酸易溶于水,也能溶于許多有機物。V乙酸還是重要的工業原料。苯甲酸V苯甲酸俗名安息香酸。它與芐醇形成的酯存在于天然樹脂與安息香膠內。V苯甲酸是白色固體,熔點121,微溶于水,受熱易升華。V苯甲酸有抑菌,防腐作用??勺鞣栏瘎?,也可外用。羧酸衍生物V一、酸酐、酯的構造和命名V羧酸衍生物是指羧酸分子中,羧基中的羥基被其它原子或原子團取代后生成的化合物。V羧酸衍生物在構造上的共同之處是分子中均含有?;t人狨根據相應的羧酸和醇來命名。一元醇的羧酸酯叫做“某酸某酯”。例如酸酐V按照相應的羧酸的名稱叫做某(酸)酐八、含氮有機化合物指分子中氮原子和碳原子直接相連的化合物,也可看成是烴分子中的一個或幾個氫原子被含氮的官能團所取代的衍生物。常見的含氮有機化合物胺類V胺類是比較重要的含氮有機化合物。V苯胺是合成藥物、染料等的重要原料;V膽堿是調節脂肪代謝的物質,它的乙酰衍生物乙酰膽堿是神經傳導的遞質;V乙二胺是制造EDTA的原料等。胺的構造和分類V胺可以看作是氨(NH3)分子中的氫原子被烴基取代所生成的化合物。V通式為RNH2,R2NH或R3N,其中R代表脂肪烴基或芳香烴基,它們分別屬于伯、仲和叔胺。胺V根據NH3分子中的氫原子被不同種類的烴基取代而分為脂肪胺和芳香胺。VRNH2ARNH2V脂肪胺芳香胺V根據分子中所含氨基數目的不同而分為一元胺、二元胺和多元胺。普通命名法V按照分子中烴基的名稱及數目叫做“某胺”。V當胺分子中氮原子上所連的烴基不同時,則按次序規則列出,小者在前,“較優”者在后。VCH3NHC2H5V甲乙胺V連有兩個或三個相同的烴基時,則須表示出烴基的數目V氮原子上同時連有芳香烴基和脂肪烴基的仲胺和叔胺的命名,則以芳香胺為母體,脂肪烴基作為芳胺氮原子上的取代基,將名稱和數目寫在前面,并在基前冠以“N”字(每個“N”只能指示一個取代基的位置),以表示這個脂肪烴基是連在氮原子上,而不是連在芳香環上。系統命名法V烴基比較復雜的胺,以烴為母體,將氨基作為取代基命名?;瘜W性質V1胺的堿性和成鹽反應V胺中的氮原子和氨中一樣,有一對未共用電子對。能接受質子,因此胺具有堿性。2酯化反應V伯、仲胺都能與酰化劑作用,氨基上的氧原子被?;〈甚0罚@種反應叫做胺的?;?。3與亞硝酸反應V伯、仲、叔胺與亞硝酸反應時,產物各不相同,借此可區別三種胺。V脂肪伯胺與亞硝酸反應,放出氮氣,并生成醇、烯烴等的混合物。其反應式用下式表示VRNH2HONOROHN2H2OVCH3NH2HONOCH3OHN2H2OV此反應能定量地放出N2,可用于伯胺及AA的分析芳香族伯胺V在低溫和強酸存在下,與亞硝酸作用則生成芳香族重氮鹽,這個反應稱為重氮化反應。例如仲胺與亞硝酸反應V脂肪仲胺和芳香族仲胺與亞硝酸作用生成N亞硝基胺。VN亞硝基胺為黃色的中性油狀物質,不溶于水,
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