spContent=有机化学是关于碳和碳的化合物的科学,在于研究和探索有机物组成、结构、性质、功能、制备与应用规律,并创造大量分子服务人类健康生活。
有机化学是探索绚丽多彩生命奥秘的金钥匙,与农学、生物医学、材料等交叉融合,驱动发展,未来使命将拓展到“任何与有机分子相关的事物”上。
让我们一起认识生命活动中分子群体的多彩魅力,推动自身未来在新农科及相关领域的创新发展!
有机化学是关于碳和碳的化合物的科学,在于研究和探索有机物组成、结构、性质、功能、制备与应用规律,并创造大量分子服务人类健康生活。
有机化学是探索绚丽多彩生命奥秘的金钥匙,与农学、生物医学、材料等交叉融合,驱动发展,未来使命将拓展到“任何与有机分子相关的事物”上。
让我们一起认识生命活动中分子群体的多彩魅力,推动自身未来在新农科及相关领域的创新发展!
—— 课程团队
课程概述
有机化学是关于碳和碳的化合物的科学,与农林科学、生物、医学、材料等融合发展,在于认识更复杂的生命分子的结构和功能,探索生命的分子奥秘,并创造大量分子服务于人类健康生活。
本课程是包括农林科学、生命科学、食品科学、生物医学和环境科学等学科专业在内的一门关键的核心基础课,为各学科分支的研究和应用提供分子水平的理论基础及精细技术支撑。主要有五模块内容:有机物分类、系统命名和结构书写规范;有机分子结构理论应用;认知烃,醇酚醚、醛酮酸等含氧衍生物,及含氮、硫、磷生物分子;理解主要反应机理特征及基本结构与功能的关系;熟悉各类分子生物应用,把握类脂、糖和蛋白质等生物分子的结构特征和功能。在线内容也包括知识、素质、技能3种类型拓展主题,主要选自国内外有机化学与生物、医药环境、农林园艺等交叉融合的分子应用案例。
首批国家级线上一流本科课程的核心视频由西北农林科技大学省级有机教学团队,联合西北大学、宁夏大学、塔里木大学等高校骨干教师录制,王俊儒、袁茂森、李剑利、李学强、白红进、马柏林、汪玉秀、陈淑伟、魏梦雪、张艳荣、涂琴、王凤、杨芳等主讲。精选凝练有机化学基本内容,由浅入深,吸纳交叉前沿学科新成果,时有拓宽,带领大家在有机化学的海洋里漫游,感受有机分子群体的无限魅力,深切体会多彩生命世界和日常生活中有机分子的重要功用。
学生通过学习可明显提升有机分子的知识、化学综合素质,及利用其分析解决农林学科、生物医学相关问题的能力,有利于后续修读生物化学、农业化学、食品化学等专业课程,为未来在新农科及相关领域创业和深造打下坚实的分子基础。
教学内容(包括教学材料、小节测验、章测验及试题库、拓展主题等)不断更新;教学视频、PPT参考以下及相关教材制作,供非化学类各专业学生学习。
①有机化学(傅建熙主编,第四版),高等教育出版社。
②Organic Chemistry- with Biological Applications(John E. McMurry Ed,3e),Cengage Learning(有机化学,及其生物学应用,John E. McMurry主编,第三版,圣智学习集团出版)。
③Kaplan Organic Chemistry Review 2022-2023,Scientific American(卡普兰MCAT有机化学复习,科学美国人出版)。
授课目标
1、认知常见的有机分子,掌握基本有机物的系统命名方法,规范书写有机分子结构式。
2、掌握共价键的基本属性、有机分子键合特征、分子个体结构特征、分子群体的基本反应规律和机理特征,以及主要的生物医学功能及其应用。
3、了解这些基本知识与交叉学科前沿问题之间的联系,从分子层次理解复杂生命系统的科学基本问题。
4、明显提升有机分子的认知、化学综合素质,及解决新农林学科、生物医学相关问题的应用能力。
课程大纲
绪论
课时目标:学习目标:①认知有机化学的角色;②明确有机化学研究对象和表达方式。③认识有机化学对自身未来发展的重要性。④了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
1.1 有机化学课程学习六问
1.2 分子拓展:化学的角色和未来任务
有机化学基本理论
课时目标:学习目标:①理解杂化理论和路易斯酸碱理论的本质,及电子效应;②利用理论解释基本结构特征和主要性质。③把握理论对分子结构、性能理解的重要意义。④了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
2.1 杂化轨道理论及其应用
2.2 酸碱电子理论-路易斯酸碱理论
2.3 电子效应及其应用
2-4 分子拓展
有机物命名
课时目标:学习目标:①掌握系统命名规则;②利用规则正确命名(主链/母体/取代基/编号);③熟悉优先次序规则应用范围;④熟悉立体结构的规范表达和构型标记方式。④了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
3.1 有机化合物系统命名方法I
3.2 有机化合物系统命名方法II
3.3 有机化合物系统命名方法III
3-4 分子拓展
能力拓展:系列操作实验微视频与化学生物分析虚拟仿真
课时目标:学习目标:①熟悉实验基本操作步骤及目标;②规范进行操作;③能正确观察实验现象并分析。
4.1 化学生物分析虚拟仿真实验
4.2 结晶和升华实验现象
4.3 系列基本操作实验微视频
4.4 色谱系列操作实验微视频
烷烃
课时目标:学习目标:①正确进行立体结构书写和表达;②分析烷烃不同构象的相对稳定性;③会正确书写自由基取代3步机理;④了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
4-1 烷烃构象与立体结构书写
4-2 烷烃的卤代反应
4-3 环烷烃构象分析及应用
4-4 分子拓展
立体化学
课时目标:学习目标:①了解手性产生的结构根源;②掌握旋光性/手性碳/光学异构等概念;③掌握立体结构书写及构型标记。④认识立体结构本身对分子的生物功能、药性等的重要性。
烯烃和炔烃
课时目标:学习目标:①理解立体异构现象;②掌握亲电加成/电子效应的本质及规律;③掌握亲电加成反应的立体化学特征;④熟悉不饱和分子的聚合物功能特性和生物应用。
6.1 烯烃的亲电加成反应
6.2 烯烃的氧化与还原
6.3 共轭二烯烃的结构与化学性质
6-4 分子拓展
芳香烃
课时目标:学习目标:①掌握共轭效应/芳香性/定位效应/Hückel规则及其应用;②掌握一代三化亲电取代的机理及其规律;③熟悉芳环多官能团合成策略和思路。④正确把握芳香烃及其衍生物对人类应用的两面性,了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
7-1 芳香性
7-2 苯的亲电取代反应
7-3 取代苯的定位效应
7-4 分子拓展
有机卤化物
课时目标:学习目标:①熟悉亲核性/碱性等概念及其应用;②掌握卤代烷发生亲核取代/消除反应的本质及其影响因素。③了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
8-1 卤代烷单分子亲核取代反应机理
8-2 卤代烷双分子亲核取代反应机理
8-3 2级卤代烷的取代和消除反应
8-4 分子拓展
醇、酚和醚
课时目标:学习目标:①熟悉氢键/卢卡斯试剂/酸性等概念及应用;②掌握酚与FeCl3显色的结构特征;③掌握氧化反应的本质及规律。④了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
9-1 醇的制备
9-2 醇的取代和氧化反应
9-3 酚的主要性质
9-4 分子拓展
醛和酮
课时目标:学习目标:①了解互变异构的化学本质及其重要性;②熟悉醛酮的亲核加成与羟醛缩合反应的异同点;③掌握基本的有机合成策略;④熟悉氧化与还原的化学本质。⑤了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
10-1 醛酮的亲核加成
10-3 羟醛缩合反应
10-2 醛酮的α-取代反应
10-4 羰基的氧化与还原
10-5 分子拓展
羧酸与羧酸衍生物
课时目标:学习目标:①熟悉酸性强弱规律及影响因素;②掌握羧酸及其衍生物的亲核取代特征和规律。③了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
11-1 有机物的酸性
11-2 羧酸、羧酸衍生物的亲核取代
11-3 分子拓展
胺
课时目标:学习目标:①熟悉有机物碱性的本质;②掌握碱性与亲核性概念异同点。③了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
含硫、磷有机物
课时目标:学习目标:①掌握含硫、磷有机物多种存在形式及命名体系;②熟悉硫、磷有机物的应用。③了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
14-1 含硫、磷有机物及其应用
14-2 分子拓展
生物分子:氨基酸和蛋白质
课时目标:学习目标:①掌握氨基酸两性的本质;②熟悉氨基酸在不同pH环境下的存在形态及荷电性。③了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
生物分子:碳水化合物
课时目标:学习目标:①掌握单糖的存在形式与性质的关系;②掌握互变异构的规律;③熟悉糖的立体结构与其生物功能的关系;④了解相关分子类型在素质(思政元素)、知识、能力拓展及应用前景。
16-1 单糖的结构与变旋现象
16-2 糖的主要性质
16-3 分子拓展
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预备知识
1.中学化学和生物学知识;
2.大学无机及分析化学知识;
3.空间结构基本知识。
参考资料
1. 傅建熙,有机化学(第四版),高等教育出版社,2018
2. John E.McMurry, Organic Chemistry with Biological Applications(3rd Ed),Cengage Learning, 2015
3. Alexander Stone Macnow, MD, MCAT Organic Chemistry Review,2022-2023, Kaplan, Inc. with Scientific American(卡普兰MCAT有机化学复习)
4. 邢其毅等编,基础有机化学,高等教育出版社,2013
5. 王俊儒,刘汉兰,朱玮,编著,有机化学学习指导--解读、解析、解答和测试(第二版),高等教育出版社,2013
常见问题
Q1 : 有机化学课程学什么?
A1 : 认知有机分子;各类有机分子的典型结构特征、理化性质变化规律、典型分子反应机理及基本有机物的制备;分子的生物功能及应用。
Q2 : 有机化学课前该如何准备?
A2 : 明确下节课学习目标;提前预习相关内容和知识点;列出自己要解决的主要问题清单。
Q3 : 对有机化学课程学习有哪些建议和忠告?
A3 : 课堂学习建议:课堂时间有限,认真听讲!!!专注课堂内容,大胆提问;仔细记录没理解透的知识点和细节;习惯画分子结构和重要反应的细节。 课后学习忠告:每节课后保证0.5-1h 学习;学习-讨论-反思-拓展相结合;养成自主学习习惯。
Q4 : 结构、反应和机理对理解有机化学非常重要吗?
A4 : 是的,非常重要!!!!画结构式和反应机理是关键途径;学习3大关键点:分子中元素荷电属性、(官能团)键合特性和反应活性;4种反应类型: 取代、加成、消除、氧还反应。
Q5 : 实验室的有机反应和生命体内的是一样的吗?
A5 : 是的,反应机理完全一样;但也有很大不同。介质体系、温度、催化剂、试剂体积大小、反应特异性、反应效率完全不一样。
Q6 : 学有机化学有什么用?
A6 : 理解有机分子结构,阐释生命活动的化学本质,促进自身素质和能力进步。
Q7 : 有无问题咨询QQ群?
A7 : 有,为161549531(有机化学与实验竞赛);入群问题回答为“有机化学在线课程”。