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    简介:

    [第1课] 机制:能量和动力学级数如何影响反应速率

    这一讲首先介绍了课程的内容和结构,具体内容包括:自由基置换反应、亲核取代反应、亲电加成反应、聚合物及其性质、芳香性、周环反应、光谱分析、芳香取代反应、羰基化学、缩合反应等。之后教授讨论了能量和反应坐标。再后教授讨论了键强度和自由基取代反应的机制,以卤代反应为例,讲解了怎样才能得到合理的反应速率。最后,教授讲到了复杂反应和动力学级数的概念[00:27:23],考虑这对反应速率具有什么影响,并考虑了多步反应中限速步骤的概念。

    [第2课] 奇特速率定律、键离解能、相对反应性

    这一讲首先讲解了分数级数和逆级数的奇特过程:分数级数是由于多聚物为优势种而单体是活性种所造成的,而逆级数则给出了对映体的例子。之后,教授讲解了理解相对键离解能的一系列问题 ,氢同甲基、乙基、异丙基、叔丁基断开时,取代越多,越容易断开,很多教科书认为这是由于基本身的稳定性造成的,实际上事情并非这么简单。教授用叔丁基等烷基代替氢考虑了这一系列过程,以此支撑他的论点。最后,教授讲到了预测相对速率常数以及哈蒙德假说,引入"反应性越弱,选择性越强"这一原则。

    [第3课] 基链式反应中的速率和选择性

    这一讲首先继续前面,讲解了反应性-选择性原则,即"反应性越弱,选择性越强"[00:00:00],并讨论了使用这一原则时需要注意的情况。之后,教授讲解了区域专一性的概念[00:11:11],以HBr同烯烃的基链式加成反应为例讲解了这一问题。再后,教授讲解了基链式卤化反应中的速率问题[00:20:23],考虑了催化循环中的速率定律,并用高速公路的例子进行了类比。最后,教授讲解了区域专一性在溶剂的离子控制下是怎样的[00:36:19],考虑了长链醇在硫酸环境下的卤化反应,以此讲解选择性问题。

    [第4课] 电负性、键强度、静电学、非键相互作用

    这一讲,教授首先对分数级速率定律的情况进行了总结和推广[00:00:00]。之后考虑了孤对电子之间的排斥现象及这对键离解能的影响[00:03:44]。之后,教授从历史开始详细讲解了电负性的概念,以及这同键离解能之间的关系,考虑了均裂和异裂的概念[00:07:48]。课程的最后一部分,教授通过烷基卤,讲解了静电学内容、非键相互作用、以及溶剂性质等问题[00:27:04]。

    [第5课] 溶解、氢键、离子载体

    这一讲首先讲解了醇氧化机制的一个问题[00:00:00]。然后讲解了溶解、沸点、"分子内溶解"等问题[00:02:58]。之后讲解了疏溶力的概念,考虑油脂、水、水银等物质的相互作用情况,指出水银为何在玻璃上呈现出珠状,并以此引出氢键的讨论[00:11:45]。再之后,教授通过冠醚引入了离子载体的讨论[00:28:09],并谈到了相转换催化作用。课程最后讨论到了气相异裂的能量学问题[00:45:05]。

    [第6课] 布仑斯惕酸性、亲核取代反应概览

    布仑斯惕酸性、亲核取代反应概览

    [第7课] 亲核取代反应

    亲核取代机制工具:立体化学、速率定律、底物、亲核试剂、离去基团。这一讲教授首先介绍了有机化学中证明机制普遍使用的方法,即设想并证伪所有另外的机制[00:00:00]。随后介绍了Kenyon和Phillips的实验中中心碳的构型翻转对证明机制的意义[00:05:59]。之后运用动力学速率定律来研究机制[00:18:53]。然后介绍了底物结构对速率常数的影响[00:25:44]。最后探讨了亲核试剂和离去基团对速率常数的影响[00:48:27]。

    [第8课] 溶剂,离去基团,亲核取代反应,羰基等

    溶剂、离去基团、桥头取代、五价碳。这一节继续考虑SN2反应机制。首先,教授考虑了亲核性以及试剂的影响[00:00:00]。然后考虑了离去基团和桥头取代[00:02:34]。然后讲解如何将OH变为离去基团[00:11:12]:这可以通过质子化等方式。教授之后讲到了SN2的应用,也就是用于加速癌症PET扫描中所需物质的制备[00:27:48]。最后,教授从理论上分析了五价碳中间体存在的可能性[00:44:57]。

    [第9课] 五价碳?E2,SN1,E1

    五价碳?E2,SN1,E1。这一节从SN2反应过渡到E2、SN1、E1反应。首先接着上一讲,教授使用X射线的实践方式分析了五价碳中间体存在的可能性[00:00:00]。然后考虑E2反应,并解释了动力学同位素效应[00:14:07]。然后讲解了E2消除反应的立体化学和区域化学性质[00:19:51]。在此基础上,教授讲解了有机合成中应该使用怎样的策略[00:31:46]。最后教授还介绍了SN1和E1反应,以及SN1取代反应的动力学证据[00:41:05]。

    [第10课] 阳离子中间体的形成 : 烯烃的稳定性

    阳离子中间体的形成 : 烯烃的稳定性。这一节首先讲解了阳离子中间体的重排[00:00:00]。之后通过立体化学和速率等方面探究了SN1和E1反应的机制[00:10:20]。再后从合成实践观点和机制理论观点考虑了竞争反应的问题[00:17:13]。之后教授讲了一个现实世界中发生的故事,故事的主人公为了研究运动是否会成为限速步骤,制备叔丁基肼[00:20:51],结果却让人哭笑不得。后面教授引入了烯的亲电加成这一概念[00:36:46],并介绍了如何通过NIST网络图书查询烯烃同位素稳定性[00:41:41]。

    [第11课] 六碳烯异构体的稳定性

    六碳烯异构体的稳定性。这一节首先考虑了烯烃的热化学内容[00:00:00],并介绍了烯烃加成反应的机制[00:06:19]。之后,教授家少了碳阳离子稳定性方面的内容[00:22:41],讲解了叔碳阳离子稳定性(3°)>仲碳阳离子稳定性(2°)>伯碳阳离子(1°)稳定性的一般规律。之后,教授讲解了反应中碳阳离子骨架结构重排是如何造成的[00:39:01]。最后教授讲解了炔烃的分步加成反应,考虑卤素的竞争影响[00:43:16]。

    [第12课] 亲核参与烯烃亲电加成

    亲核参与烯烃亲电加成。这一节首先讲了如何生成未经过重排的醇,这可以通过羟汞化还原来实现[00:00:00],有时工业上需要得到这种未经过重排的醇。这一节的重点内容在于讲解:亲电加成时,亲电试剂同时也会扮演亲核试剂的作用,首先教授考虑了卤鎓离子的情况[00:07:36],然后以卡宾的反应进一步说明了这一问题[00:24:56]。最后教授讲解了如何通过硼氢化氧化反应进行反马尔科夫尼科夫水合作用[00:36:55]。

    [第13课] 关于形成三元环和环氧化反应

    关于形成三元环和环氧化反应。这一节的重点内容延续了上一节,继续讲解亲电加成时,亲电试剂同时也会扮演亲核试剂作用这一内容。这一节的主要侧重点是环加成反应。这一节首先简单介绍了频哪醇重排的反应机制[00:00:00],然后讲解了卡宾体和西蒙斯-史密斯的环加成反应[00:04:36],之后以间氯过氧苯甲酸为例讲解了过羧酸的环氧化反应[00:17:56]。最后教授讲解了环氧乙烷这一200亿美元年产值产业中所涉及到的反应[00:46:44]。

    [第14课] 关于环氧化物,环加成,及臭氧分解

    关于环氧化物,环加成,及臭氧分解。这一节首先讲了环氧化物开环中所包含的区域专一性,解释了相关实验数据[00:00:00]。之后讲了臭氧解,解释臭氧这种1,3-偶极子的性质,并考虑了相关环加成反应[00:16:02]。之后讲了缩醛水解的相关过程[00:32:59] 。再之后讲解了亲核试剂攻击C=O双键时的亲电试剂参与[00:46:02]。最后,教授讲了二羟基化反应的相关内容[00:48:02]。

    [第15课] 在烯烃的氧化,金属和催化加氢、复分解反应

    在烯烃的氧化,金属和催化加氢、复分解反应。这一节首先接着上一节讲解了烯的二羟基化反应[00:00:00]。之后讲解了烯烃的催化加氢反应,以及其中所包含的氧化加成作用和还原消除作用[00:04:28]。之后教授讲解了烯烃催化加氢反应相关的立体化学特性[00:15:08]。再之后教授讲解了烯烃的复分解、聚合以及立构规整度[00:25:50]。再之后教授讲解了自由基聚合反应[00:39:00]。最后,教授用一个简单实验现场合成橡胶[00:47:16].

    [第16课] 类异戊二烯橡胶和调整聚合物的性质

    类异戊二烯橡胶和调整聚合物的性质。教授首先讨论了大自然中的聚合反应[00:00:00],讲了异戊烯焦磷酸作为碳亲电试剂在类异戊二烯生物合成中的作用,讲了这样形成的各种化合物在生物体中的存在情况。之后话题转到了橡胶上[00:13:56],讲到乳胶、橡胶以及橡胶硫化,讲了固特异的生平事迹和橡胶的各种故事;进而讲到硫化如何理解,讲到聚合物性质和统计力学机理[00:20:14]。最后,教授还讲了其它聚合物及性质[00:35:34]等相关内容。

    [第17课] 炔烃和二烯烃共轭烯及丙基中间体

    炔烃和二烯烃共轭烯及丙基中间体。教授首先谈到了炔烃加成,讲到了这同烯烃加成的异同之处[00:00:00],谈到了相关的区域和立体化学性质。第二部分讲到炔的酸性以及异构化问题[00:14:07]。第三部分讲到共轭,谈到烯丙型中间体以及过渡状态,这些系统对稳定化能够提供帮助[00:20:32]。第四部分讲烯丙型自由基和烯丙型溴化反应[00:38:31]。最后教授讲到了共轭二烯的稳定化作用[00:47:59]。

    [第18课] 共轭理论的线性和循环

    共轭理论的线性和循环。这一讲讨论了共轭理论和芳香性。首先讲解了为什么二烯稳定化较小,讲解了轨道混合以及半圆助记法[00:00:00]。课上第二部分[00:22:36]考虑将链结构首尾相连形成苯,进而引入了芳香性的概念。给出了休克尔规则:它是指当闭合环状平面型的共轭多烯π电子数为4n+2时,具有芳香性。之后给出了圆形助记法。最后,课上推广到非苯情况时的芳香性[00:35:59],讨论杂环中π电子数为4n+2时的特殊稳定性。

    [第19课] 芳香过渡态:环化反应

    芳香过渡态:环化反应。这一讲继续讨论芳香性问题。第一部分讨论芳香性离子[00:00:00],指出只要是满足休克尔规则,电子书是4n+2,对于离子而言同样具有特殊稳定化作用。第二部分讨论周环反应[00:05:59],考虑芳香性稳定化过渡状态的情况,讨论环加成反应、狄尔斯-阿尔德反应以及光化学反应性质。第三部分讨论电环反应[00:28:15]。最后讨论了杜瓦苯的情况[00:44:27]。

    [第20课] 电子和振动光谱

    电子和振动光谱。这一讲开始讨论光谱学,讨论如何利用光谱来了解分子结构以及相关化学性质。第一部分讨论电子光谱学,考虑原子吸收和依时性[00:00:00]。第二部分讨论有机生色团,讲解猩红比蓝雀羽毛颜色冬夏变化的原因[00:12:58]。第三部分引入红外光谱学,讲解胡克定律和振动频率[00:19:38]。第四部分解释了红外光谱复杂的原因,讨论了耦合振子和简正模式[00:33:09],课上还用两个振子解释了相关物理现象。第五部分讨论的是正丁烷的简正模式和振动情况[00:45:38]。

    [第21课] 红外光谱中的官能团和指纹、磁性原子核的进动

    这一讲继续讨论光谱学的内容。第一部分讲解了烷烃、烯烃、炔烃的红外光谱情况,并仔细分析了相关的各种简正模式[00:00:00]。第二部分开始讨论羰基的红外光谱情况,讲到了共轭的影响,解释了各种酮、醛、酯、酰胺等一系列羰基化合物的异同[00:16:43]。第三部分讨论了红外指纹特征在制药业中的实际应用[00:29:54]。第四部分开始讨论磁性核的进动[00:33:49]。最后讨论了无线电90°脉冲和旋转参考系[00:49:35]。这一讲通过一个自行车轮的实验演示,讲清楚了相关的物理学性质。

    [第22课] 医学MRI和化学NMR

    这一讲介绍了光谱分析的医学和化学应用。第一部分讨论了断层扫描技术,讲解了如何利用磁场梯度进行磁共振成像(MRI),讲解了磁共振成像在医学上的重要应用[00:00:00]。第二部分讨论了核磁共振(NMR)技术的首创和进展情况,讲解了该技术在化学中的广泛应用[00:16:16]。第三部分讨论核磁共振波谱的具体分析方法,谈到如何利用积分来数质子个数[00:29:16]。第四部分讨论了局部磁场和化学位移,讲解了不同物质的化学位移情况[00:37:33]。

    [第23课] 抗磁各向异性和自旋-自旋裂分

    这一讲继续讨论波谱分析的内容。首先通过上一节讲解的炔及苯的化学位移不同于其它物质,引入抗磁各向异性这一概念进行解释[00:00:00]。第二部分考虑了自旋-自旋裂分,当磁性核的邻近位置还有磁性核时,就会出现波谱中的自旋-自旋裂分,峰值呈现为多峰形式[00:20:50]。第三部分讨论了质子之间的各向同性J-耦合,这不是通过空间的磁性相互作用,而是由成键电子介导[00:36:05]。

    [第24课] 更高级数效应、动力学和NMR时间尺度

    这一讲继续讨论波谱分析的内容。首先讨论杂化和碳13导致的裂分[00:00:00]。课程第二部分通过甲烷CH4中的四个氢为什么相互之间没有裂分这一问题引出更高级数效应这一概念,解释为什么甲烷得到的是单峰[00:09:39]。第三部分考虑平均和核磁共振时间尺度[00:15:57]。第四部分考虑如何预测核磁共振波谱,并给出了相关例子[00:25:04]。第五部分开始讨论质子解耦的概念[00:42:32]。

    [第25课] 碳13和二维NMR、亲电芳香取代

    这一讲是波谱分析的最后一讲内容,后半部分开始讲解亲电芳香取代。这一讲第一部分讨论的是质子解耦[00:00:00]。第二部分讨论的是碳13核磁共振,讨论了双重标记和羊毛甾醇生物合成方面的问题[00:04:39]。第三部分讨论二维核磁共振在蛋白质结构及重排速率方面的应用[00:19:51]。第四部分讲到亲电芳香取代反应[00:39:07]。第五部分引入对弗里德尔和克拉夫茨两位著名化学家的讨论[00:46:25]。

    [第26课] 合成中的芳香取代:弗里德尔-克拉夫茨和摩西·冈伯格

    这一讲讨论合成中的芳香取代反应。第一部分讲到弗里德尔和克拉夫茨的故事,讲到弗里德尔-克拉夫茨烷基化和酰化反应的发现[00:00:00]。第二部分讨论如何避免弗里德尔-克拉夫茨反应中的重排[00:13:26]。第三部分讨论重氮盐相关的芳香取代合成反应[00:19:48]。第四部分讨论亲核芳香反应以及NADH还原反应[00:35:15]。第五部分讨论苄型反应性、位阻,并开始介绍摩西·冈伯格的故事[00:40:44]。

    [第27课] 三苯甲基及羰基化学介绍

    这一讲首先讨论了美国有机化学历史的发展,之后开始羰基化学这部分内容的讲解。第一部分讲解了三本甲基自由基的发现[00:00:00],并以此为契机讨论了冈伯格对美国化学的重大贡献,以及有机化学在美国的发展历史。第二部分重新审视了弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应,考虑了质子化环丙烷的情况[00:15:39]。第三部分开始引入羰基化学,讨论羰基化合物能量和光谱分析的内容[00:22:05]。第四部分讨论羰基化合物的各种反应方式[00:26:06]。

    [第28课] 羰基反应的机制和平衡

    这一节开始仔细讨论羰基化合物的反应,以及相关机制和平衡。第一部分讨论费歇尔酯化反应[00:00:00],以及相关的位阻问题,并介绍了维克托·梅耶对位阻理论的贡献。第二部分讨论了羰基的水合反应,得到偕二醇[00:05:38]。第三部分讲到保护基相关作用,并提到了糖[00:18:49]。第四部分讲到对醇的保护,并举出了各种例子[00:29:26]。第五部分讲到亚胺[00:45:44]。

    [第29课] 亚胺和烯胺、氧化和还原

    这一讲继续讨论羰基化合物的相关内容,之后引入氧化还原反应方面的内容。第一部分讲的是亚胺[00:00:00],讲了亚胺的重要用途以及生物体内中的重要角色。第二部分讲解了氨基酸合成、转氨基作用这方面的内容[00:07:16]。第三部分讨论烯胺的烷基化和酰化反应[00:17:14]。第四部分引入氧化还原,指出实际发生电子转移时的定义[00:26:48]。第五部分讲解有机化学中氧化还原仅作为簿记作用时的情况,考虑原子的氧化状态[00:33:04]。

    [第30课] 氧化状态和机制

    这一讲的主题仍然是有机化学中的氧化还原反应。第一部分讲解了考试中关于三苯甲基二聚物核磁共振、物质颜色等相关的内容[00:00:00]。第二部分重新审视了弗里德尔-克拉夫茨反应,考虑了不支持质子化环丙烷的证据[00:11:15]。第三部分列表讲解了碳从-4到+4的各种不同氧化状态及其相关化合物[00:16:30]。第四部分讲到溴对醇进行氧化的机制[00:32:22]。第五部分讨论Cr+6对醇进行氧化的机制[00:38:30]。

    [第31课] 高碘酸分裂、逆合成和绿色化学

    这一讲首先讲解了高碘酸如何将二醇一分为二,以及由此进行的传统碳水化合物结构分析[00:00:00]。第二部分通过一个例子讲解了如何设计醇的合成[00:09:32]。第三部分讨论了通过格林尼亚试剂进行的加成、还原和烯醇化反应[00:28:35]。第四部分简单讲解了维蒂希反应的相关内容[00:33:15]。最后一部分讨论了化工行业中对绿色化学的相关需求,以及各大制药商实际都在寻找一些怎样的改进和新技术[00:37:45]

    [第32课] 测量键能:客座讲座

    这一讲是由博尔德的Ellison教授进行的客座讲座。首先通过光谱分析考虑了二原子键离解能[00:00:00]。第二部分讨论了流动余辉中如何由酸性测量O-H键离解能[00:01:28]。第三部分从自由基平衡考虑了C-H键离解能[00:12:35]。第四部分从自由基生成热方面考虑C-O键离解能[00:18:34]。第五部分对键离解能进行了解释[00:23:20]。最后一部分是主讲教授同Ellison教授的对话以及提问环节[00:35:43]。

    [第33课] 绿色化学、酸和酸衍生物

    这一讲首先继续讨论绿色化学和环保方面的诉求,并举出了实际反应的例子。第一部分谈到了光延反应和原子效率[00:00:00]。第二部分,接着绿色化学这一主题,谈论了醛和醇的绿色氧化反应[00:15:59]。第三部分讲到了羧酸的酸性从何而来、应该如何理解,特别谈到了共振稳定性和诱导效应[00:29:23]。第四部分讨论如何通过氧化还原反应制取羧酸[00:46:08]。

    [第34课] 酸和酸衍生物

    这一讲首先讲解如何将羧酸还原为羰基[00:00:00]。然后讲解了脱羧反应[00:02:21]。第三部分讨论了酸衍生物及它们的红外光谱[00:12:02]。第四部分讨论了酸衍生物之间的相互转化,并介绍了皂化反应[00:18:18]。第五部分讲解酸衍生物的选择性还原[00:27:16]。第六部分介绍了腈和烯酮以及相关反应[00:40:45]。最后开始介绍到酰基-R键的插入反应,拜耳-维立格氧化反应[00:47:35]。

    播放中

    [第35课]酰基插入反应、α反应性

    这一讲第一部分讲解了插入反应,分别考虑了往酰基-R键上插入O、NH和CH2的情况,将O=C-R分别变为O=C-O-R、O=C-NH-R和O=C-CH2-R[00:00:00]。第二部分讨论了α位的酸性情况[00:25:26]。第三部分讲解通过烯醇或烯醇离子的H/D交换和外消旋化作用[00:34:38]。第四部分讨论α-卤化反应[00:37:53]。最后开始引入α-烷基化反应[00:46:50]。

    [第36课] α反应性和缩合反应

    这一讲首先介绍了索格斯利特萃取器,并现场演示了茶萃取的过程[00:00:00]。第二部分讨论了烷基化反应的区域选择性[00:08:44]。第三部分讨论b-双羰类化合的烷基化反应[00:16:35]。第四部分讨论羟醛缩合反应[00:22:12]。第五部分讲解了共轭加成和罗宾逊成环反应[00:29:41]。第六部分讨论克莱森缩合反应以及脂肪酸生物合成[00:44:17]。最后开始引入碳水化合物结构的讨论[00:49:36]。

    [第37课] 葡萄糖构型证明及两种人工产物的合成

    这一讲首先讲到了葡萄糖结构的红外光谱、核磁共振波谱和X射线谱相关分析[00:00:00]。第二部分讨论从范特霍夫到克利安尼-费歇尔合成的糖化学研究进展情况[00:08:12]。第三部分讨论费歇尔使用的脎 、费歇尔投影以及费歇尔为葡萄糖结构给出的证据[00:23:28]。第四部分重新按照费歇尔的思路证明了葡萄糖的构型[00:35:25]。最后讨论了人工产物的合成的例子[00:47:16]。

    [第38课] 复习:可的松合成

    这一讲主要是通过可的松合成的例子对整个课程的内容进行复习。第一部分首先介绍了甾类物质和可的松以及广泛用途[00:00:00]。第二部分讲了诺贝尔奖得主伍德沃德如何通过全合成实现了可的松的合成[00:07:43]。第三部分讨论了可的松合成在实践中的问题[00:33:27]。第四部分讲解了有机合成中的一些里程碑[00:38:59]。最后是教授对他的前辈、老师、同事、家人以及学生的感谢[00:44:59]。

    [第34课] Acids and Acid Derivatives

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    [第35课] Acyl Insertions and α-Reactivity

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