大学精品课件:基础有机化学教学大纲.doc
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- 大学 精品 课件 基础 有机化学 教学大纲
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1、 1 (一)基础有机化学教学大纲(一)基础有机化学教学大纲 背景背景 综合大学化学系使用的有机化学教学大纲第一次是于 1980 年在长春制订的, 当时规定 的教学时数为 129 学时(讲授 120 学时,机动 9 学时) ,第二次于 1982 年于宜昌召开的部属 综合性大学理科化学系课程结构研讨会上讨论确定, 总的教学时数减为 108 学时, 并对原大 纲内容作了部分调整。 经过多年的实践, 我系基础有机化学的教学总时数为 90 学时, 在 2004 年以前,采用的教材是邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟编写的“基础有机化学” (第二版) 上、 下册, 该书是根据 1977 年教育部在武昌召开的高等
2、学校理科化学教材会议精神编写的, 第一版于 1980 年由高等教育出版社出版(该书曾获国家优秀教材奖) 。第二版于 1993 年由 高等教育出版社出版(该书于 1997 年获国家教委科技进步二等奖) 。从 2005 年 9 月开始, 将采用的教材是邢其毅、裴伟伟、徐瑞秋、裴坚、编写的“基础有机化学” (第三版)上、 下册,与平行的教材相比,该书的内容十分丰富,具有一定的深度。 地位和作用地位和作用 基础有机化学历来是化学系的四大门基础课之一。 相对于其它三门基础课而言, 有机化 学发展异常迅速。 新的有机化合物不断涌现。 这些层出不穷的有机化合物不仅带动了有机学 科本身的发展,也成了其它化学学
3、科的研究对象,因此,无论从事化学哪一个领域的工作, 都必须具备有机化学的基础知识。而新的有机反应、新的有机研究领域也在不断产生,它们 使有机化学的面貌日新月移, 气象万千。 有机化学的另一个特点是它与其它学科之间的交叉 渗透十分广泛。例如:发展很快的生物有机是有机化学与生物学之间的边缘科学,它对于研 究生命现象十分重要; 有机金属化合物的化学则是有机化学与无机化学之间的边缘科学; 迅 速发展的材料科学则是有机、 高分子和无机化学交叉渗透的新型学科。 综合治理环境也需要 有比较全面的有机化学知识。此外,有机化学在国民现代化生活中的影响也越来越大。这一 切都使有机化学在化学各学科中占有十分特殊的地
4、位。 在科学技术和国民经济的发展中起着 十分重要的作用。 教学目的教学目的 1. 系统地、较好地掌握基础有机化学的基本概念、基本理论、基本知识、基本方法, 接受良好的科学思维的基本训练和了解科学研究的基本过程。 2. 学习一些专业英文词汇,阅读若干专业英文文章,初步了解网络查阅文献的方法, 为查阅英文文献和进行国际交流打一点基础。 3. 在基础课教学阶段,介绍一些学科发展的情况,使学生对本学科某些领域的发展趋 势及应用前景有所了解。让学生逐步建立善于发现科学难点而又勇于攻克科学难点的思想, 渗入将有机化学基本理论和知识与生产实际相结合的应用意识, 让学生了解和掌握一些解决 与有机化学相关的实际
5、问题的初步知识。 教学的具体要求教学的具体要求 通过基础有机化学的学习, 使学生掌握各类有机化合物的基本性质、 制备方法及分析鉴 定的手段,为解决各类有机化学问题打下基础。教学的具体要求如下: 1. 掌握母体烃类化合物、各类官能团化合物、一般杂环化合物和简单高分子化合物的 命名、结构特征、物理性质,它们的主要反应性能和应用,它们的实验室制备方法和工业制 2 备方法及这两类方法的异同点,学会用逆合成原理进行简单的合成设计。 2. 学会分离提纯有机混合物的一般方法,掌握常见有机物及官能团的定性鉴定和某些 定量测定的方法。 3. 掌握静态立体化学的各种基本概念和基础知识,初步具有构型和构象分析的能力
6、, 掌握动态立体化学的基本概念和在反应中的应用。 4. 掌握 NMR、IR、UV、MS 的基础知识,了解各类有机化合物的波谱特征,初步学会 解析图谱。 5. 学会分析分子结构和性能的关系、官能团对分子物理性质和化学性质的影响、官能 团之间的相互影响;熟悉和理解主要有机反应如取代、加成、消除、氧化还原、重排、缩合、 协同反应等的反应机理并能在解释实际问题时加以应用; 能用化学动力学和化学热力学概念 来解释某些实验现象。 教学方式教学方式 授课方式: 课堂讲授(除上课外,每学期上 35 次习题课,习题课指出同学作业中的 错误,为同学作示范性的总结,探讨和分析典型例题等) 授课手段: 多媒体课件 授
7、课原则: 1.基本按教材的先后次序讲解 2.围饶主题展开,突出重点。 3.教材的内容不全讲,有些安排学生自学,有些指导学生自己总结。 课外交流: 集中辅导,每周一次,每次 23 小时。个别交流,根据需要灵活安排。 成绩评定: 期末考试(笔试) ,占总成绩的 60%。 平时(作业、课堂讨论、上机考查、翻译、小论文等)占总成绩的 40%。 学时分配(按学时分配(按 90 学时制定,其中学时制定,其中 2 学时机动。 )学时机动。 ): 第 1 章 绪论(1 学时) 第 2 章 有机化合物的分类 表示方法 命名(4 学时) 第 3 章 立体化学(4 学时) 第 4 章 烷烃 自由基取代反应(3 学时
8、) 第 5 章 紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱(4 学时) 第 6 章 脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应-消除反应(4 学时) 第 7 章 卤代烃 有机金属化合物(2 学时) 第 8 章 烯烃 亲电加成 自由基加成 共轭加成(6 学时) 第 9 章 炔烃(2 学时) 第 10 章 醇和醚(5 学时) 第 11 章 苯和芳香烃、芳香亲电取代反应(6 学时) 第 12 章 醛和酮 亲核加成 共轭加成(6 学时) 第 13 章 羧酸(3 学时) 第 14 章 羧酸衍生物 酰基碳上的亲核取代反应(5 学时) 第 15 章 碳负离子 缩合反应(5 学时) 第 16 章 周环反应(4 学时) 第 17
9、 章 胺(4 学时) 3 第 18 章 含氮芳香化合物 芳香亲核取代反应(4 学时) 第 19 章 酚和醌(5 学时) 第 20 章 杂环化合物(3 学时) 第 21 章 单糖、寡糖和多糖(4 学时) 第 22 章 氨基酸、多肽、蛋白质、酶和核酸(3 学时) 第 23 章 萜类化合物、甾族化合物和生物碱(1 学时) 第 24 章 有机合成基础(分散在各章) 第 25 章 新型有机合成方法(阅读材料) 第 26 章 有机材料、合成高分子和超分子(阅读材料) 第 27 章 期刊、文献和网络检索(阅读材料) 教学计划教学计划 只列各章的主题、 内容提纲和教学要求。 详细内容和知识点参见教材中各章的指
10、导提纲。 第第 1 章章 绪论(绪论(1 学时)学时) 本章主题本章主题 有机化学有机化学的昨天、今天和明天的昨天、今天和明天 内容和教学要求:有机化学和有机化合物的定义;有机化合物的特性;有机结构理 论的基本要点;有机化学的历史及近代有机化学的研究方向。 注: “1.3 化学键、1.4 酸碱的概念”请学生自己阅读教材。 第第 2 章章 有机化合物的分类有机化合物的分类 表示方法表示方法 命名(命名(4 学时)学时) 本章主题本章主题 1 有机化合物的分类有机化合物的分类 内容和教学要求:有机化合物按碳架分类;有机化合物按官能团分类。 本章主题本章主题 2 有机化合物的表达方式有机化合物的表达
11、方式 内容和教学要求: 有机化合物构造式的表达方式; 有机化合物立体结构的表达方式。 本章主题本章主题 3 有机化合物的同分异构有机化合物的同分异构 内容和教学要求:同分异构现象的概念;各类同分异构体的定义及实例说明;各类 同分异构体的互相关系。 本章主题本章主题 4 有机化合物的命名有机化合物的命名 内容和教学要求: 一级、 二级、 三级、 四级碳原子; 一级、 二级、 三级氢原子; IUPAC、 CCS 命名法的基本要点;有机化合物名称的基本格式;各类有机物、烷基、亚基、烯基、 炔基英文名称的特征词尾;常见官能团的词头、词尾名称;在普通命名法中各种词头的 含义;最低系列原则;顺序规则的基本
12、内容;手性;手性碳原子;确定 R、S 构型、Z、 E 构型、顺、反构型的原则;普通命名法的基本内容。 第第 3 章章 立体化学立体化学(4 学时)学时) 本章主题本章主题 1 立体化学立体化学 内容和教学要求:立体化学的定义、动态立体化学和静态立体化学的任务。 4 本章主题本章主题 2 轨道杂化与碳原子价键的方向性和有机分子立体形象的关系轨道杂化与碳原子价键的方向性和有机分子立体形象的关系 内容和教学要求:sp3杂化、sp2杂化、sp 杂化的含义; 键和 键的定义和特点; 有机分子的立体形象。 本章主题本章主题 3 构象、构象异构体和构象分析构象、构象异构体和构象分析 内容和教学要求:构象、构
13、象异构体、极限构象、重叠型构象、交叉型构象、稳定 构象、优势构象、构象势能关系图、构象分布、构象分析的系列知识;链型化合物的构 象:乙烷及乙烷衍生物的构象、正丁烷的构象、高级烷烃的构象;链型构象的表示方法 (锯架式、伞式、Newman 投影式) ;环型化合物的构象:环己烷的椅型构象(直立键、 平伏键、椅型、半椅型) ;环己烷的船型构象(船型、扭船型、能量差) ;构象转换体, 取代环己烷的构象(一取代、二取代、a 键与 e 键取代基的能量差) ; 环丁烷、环戊烷 的构象;十氢化萘的顺式构象和反式构象(顺与反十氢化萘能量差的计算) 。 本章主题本章主题 4 构型构型 旋光异构体旋光异构体 内容和教
14、学要求:旋光性与分子结构的对称因素;手性、手性分子、手性中心、手 性轴、手性面;平面偏振光,旋光度,比旋光度,分子比旋光度;旋光异构体的表达方 式、费歇尔投影式、伞式、锯架式、纽曼式;构型标记法;相对构型、DL 构型标记法、 绝对构型、RS 构型标记法;与旋光异构体相关的慨念:对映体与非对映体、内消旋体、 苏式与赤式、差向异构体、差向异构化、外消旋化、外消旋体、外消旋化合物、外消旋 混合物、外消旋固体溶液;原手性、原手性碳原子、原手性分子、假不对称碳原子;手 性碳原子的个数与旋光异构体的数目。含手性轴化合物的立体异构体(积二烯、螺环、 联苯类) ;含手性面化合物的立体异构体(螺旋烃) 。 本章
15、主题本章主题 5 外消旋体的拆分(简单介绍)外消旋体的拆分(简单介绍) 内容和教学要求:机械法、接种结晶析解法、化学法、生物化学法和色谱分离法。 本章主题本章主题 6 不对称合成(简单介绍)不对称合成(简单介绍) 内容和教学要求:不对称合成;立体选择性反应、e.e.值;立体专一性反应。 第第 4 章章 烷烃烷烃 自由基取代反应(自由基取代反应(3 学时)学时) 本章主题本章主题 1 烷烃的定义及分类烷烃的定义及分类 内容和教学要求:烷烃的定义、分类(烷烃、链烷烃、环烷烃、集合环烷烃、螺环 烷烃、桥环烷烃)及结构特征。 本章主题本章主题 2 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 内容和教学要求:沸点、熔
16、点、偶极矩、相对密度、溶解度的定义,烷烃的物理性 质及其变化规律;相似者相溶的原则。 本章主题本章主题 3 有机反应有机反应 内容和教学要求:有机反应的分类方式及各类反应的名称;自由基反应、均裂、键 解离能、自由基;离子型反应、异裂、正离子、负离子、亲电反应、亲核反应、取代反 应、亲电试剂、亲核试剂;协同反应、环状过渡态、基元反应等;有机反应机理的定义 及表达;反应势能图的绘制、分析及应用、碰撞理论,过渡态理论和哈蒙特假设、活化 能、过渡态、活性中间体、热力学和化学平衡、动力学与反应速率等。 本章主题本章主题 4 自由基反应自由基反应 5 内容和教学要求:碳自由基的定义和结构,键解离能和自由基
17、稳定性的关系,碳自 由基稳定性的排列顺序;自由基反应的共性、自由基反应的机理、自由基反应三个阶段 的特征等。 本章主题本章主题 5 烷烃的卤化反应烷烃的卤化反应 内容和教学要求:烷烃卤化反应的定义、反应式、反应机理及表达、反应势能图的 绘制及分析、卤化反应的分类及活性比较、反应体系的能量变化、反应选择性的分析。 注:烷烃的其它化学性质如:热裂、自动氧化、硝化、磺化、氯磺化等自学,环烷 烃的自由基取代反应及小环化合物的开环反应, 两种反应与环烷烃结构及反应条件的关 系组织学生讨论。与工业生产相关的知识(如石油工业和烷烃的来源)和术语(如辛烷 值等)学生自己阅读。 第第 5 章章 紫外光谱、红外光
18、谱、核磁共振和质谱(紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱(4 学时)学时) 本章主题本章主题 1 紫外光谱紫外光谱 内容和教学要求:紫外光谱的基本原理及相关概念:各类电子跃迁、生色基、助色 基、增色效应、减色效应、蓝移和红移等;紫外光谱图;max 与化学结构的关系(伍 德沃德和费塞尔规则) 。 本章主题本章主题 2 红外光谱红外光谱 内容和教学要求:红外光谱的基本原理及相关概念:振动自由度、伸缩振动、变形 振动、吸光度、吸收系数、透射比、官能团区、指纹区;影响化学键和基团特征频率的 因素;重要官能团的红外特征吸收峰的位置;图谱的解析。 本章主题本章主题 3 核磁共振核磁共振 内容和教学要求:核磁
19、共振的基本原理及相关概念:质子核磁共振、13C 核磁共振、 各种屏蔽效应、各向异性效应、化学位移、偶合、偶合常数、非对映异位质子、对映异 位质子、等位质子、化学等价、化学位移等价等;在核磁共振谱中,1H 和 13C 的化学位 移;偶合裂分规律;图谱的解析。 本章主题本章主题 4 质谱质谱 内容和教学要求:质谱的基本原理及相关概念:快原子轰击、分子离子、分子离子 峰、同位素离子、多电荷离子、碎片离子、亚稳离子;麦克拉夫梯重排;相对丰度等; 质谱的裂解规律。 第第 6 章章 脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应 -消除反应(消除反应(4 学时)学时) 本章主题本章主题
20、1 有机化学中的电子效应有机化学中的电子效应 内容和教学要求:诱导效应的定义和特点、吸电子基团、给电子基团;共轭效应的 定义和特点、离域体系;超共轭效应;场效应。 本章主题本章主题 2 碳正离子碳正离子 内容和教学要求:一级碳正离子、二级碳正离子、三级碳正离子;解离能,电离能; 桥头碳正离子、刚性结构。碳正离子的稳定性和影响碳正离子稳定性的因素。 本章主题本章主题 3 脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应 内容和教学要求:亲核取代反应的定义;底物、中心碳原子、亲核试剂、离去基团; 6 亲核取代反应的机理和特点:SN1 反应的定义、机理、立体化学、特点及应用;溶剂解
21、反应,温斯坦离子对机理;瓦格奈尔梅尔外因重排的机理、构型保持,构型翻转;SN2 反应的定义、机理、立体化学、瓦尔登转换;分子内的 SN2 反应;影响亲核取代反应的 因素:反应物结构与反应机理关系的分析、溶剂对反应机理影响的分析、离去基团离去 能力对反应机理影响的分析、试剂亲核性大小对反应机理影响的分析。 本章主题本章主题 4 -消除反应消除反应 内容和教学要求:消除反应的定义,-消除反应的机理:E1 反应、E2 反应、Elcb 反应、区域选择性、立体选择性、重排反应、扎依切夫规则、扎依切夫产物、顺式消除、 反式消除。 本章主题本章主题 5 SN1、SN2、E1、E2 四种反应机理共四种反应机理
22、共存和竞争的分析存和竞争的分析 内容和教学要求:用表格形式总结;实例分析。 第第 7 章章 卤代烃卤代烃 有机金属化合物(有机金属化合物(2 学时)学时) 本章主题本章主题 1 卤代烃的分类和各类卤代烃的结构特点卤代烃的分类和各类卤代烃的结构特点 内容和教学要求:脂肪族卤代烃、芳香卤代烃;饱和卤代烃、不饱和卤代烃;一级、 二级和三级卤代烃;乙烯型卤代烃、苯型卤代烃、烯丙型卤代烃、苯甲型卤代烃;偕二 卤代烃、邻二卤代烃、卤仿;碳卤键的结构特点;卤代烃的构象特点。 本章主题本章主题 2 卤代烃的物理性质卤代烃的物理性质 内容和教学要求: 卤代烃物理性质的一般规律, 卤代烃的结构对其物理性质的影响,
23、 可极化性的概念及影响可极化性的因素。 本章主题本章主题 3 有机金属化合物有机金属化合物 内容和教学要求:有机金属化合物的命名、结构特点(硼烷的三中心两电子键) 、 格氏试剂和有机锂试剂的制备和性质。 本章主题本章主题 4 卤代烃在有机合成中的应用卤代烃在有机合成中的应用 内容和教学要求:卤代烃在有机合成中的作用:卤代烃经亲核取代反应制备各类官 能团化合物如新的卤代烃、炔、醇、醚、腈、酯、胺或铵盐,硝基化合物、叠氮化合物 等;卤代烃经消除反应制备烯和炔、卤代烃经与金属有机化合物的偶联反应制备高级烃 类化合物、卤代烷经还原生成烃等(总结和实例分析) 。 注:卤代烃的鉴别:用 AgNO3溶液鉴别
24、 1、2、3RX,鉴别 RI、RBr、RCl 请同学自学。 第第 8 章章 烯烃烯烃 亲电加成亲电加成 自由基加成自由基加成 共轭加成(共轭加成(6 学时)学时) 本章主题本章主题 1 烯烃的分类和各类烯烃的结构特征烯烃的分类和各类烯烃的结构特征 内容和教学要求: 烯烃、 单烯烃、 二烯烃 (累积二烯烃、 共轭二烯烃; 孤立二烯烃) 、 多烯烃和共轭烯烃;烯烃的官能团;单烯烃和共轭烯烃的结构特征;顺、反异构体、Z 构型、E 构型。 本章主题本章主题 2 烯烃的物理性质烯烃的物理性质 内容和教学要求:单烯烃物理性质的一般规律,共轭烯烃物理性质的特点。 本章主题本章主题 3 烯烃的加成反应烯烃的加
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