沈阳药科大学有机化学课件第一章绪 论.ppt

有机化学作为一门学科诞生于19世纪初。 当时化学的研究对象主要是矿物，所以人们将动物或植 物中分离得到一些纯的化合物称为有机化合物，简称为有机 物，其含义是“有生机之物”。当时人们认为，在实验室无法 合成有机化合物。“生命力学说” 1806年瑞典化学家Berzelius(1779-1848)首次使用“有机化 学”这个名称。 19世纪中期人们合成了一些有机化合物，彻底动摇了“生 命力学说”。 自从法国化学家Lavoisier(1743-1794)和德国化学家 Liebig(1803-1873)创立和发展了元素分析方法之后，人们发现 有机化合物都含有碳元素，绝大多数的有机化合物还还有氢元 素，有的还含有氮、氧、硫和卤素等元素，因此德国化学家 Gmelin(1788-1853)和Kekule(1829-1896)等认为是有机化合物的 基本元素，把碳化合物称为有机化合物，研究碳化合物的化学 称为有机化学。 后来，德国化学家Schorlemmer(1834-1892)在化学结构学说 的基础上提出：有机化合物是碳氢化合物及其衍生物，相应地 有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学。 现在一般沿用Gmelin和Kekule的定义，不过有机化合物已 经不是原来的含义，与无机化学相比，仅仅是分工不同和研究 侧重点不同而已。 有机化学作为一门学科在19世纪中叶形成的。最初是从植 物中提炼染料、药物和香料的技术中逐渐发展起来的。 18世纪，人们从动物或植物中分离得到一些纯的化合物， 如草酸，酒石酸，柠檬酸等，其性质明显不同于从来源于矿物 的化合物，根据其来源称之为“有机化合物”，当时人们认为， 在实验室无法合成有机化合物。 1806年Berzelius(1779-1848)首次使用“有机化学”这个名称 。 1828年德国化学家Wohler(1800-1882)加热无机化合物氰酸 铵溶液得到有机化合物尿素。 1840年德国化学家Kolbe(1818-1884)合成了醋酸。 1850年法国化学家Berthelot(1827-1907)合成了油脂类物质 。 1865年，德国化学家Kekule(1829-1896) 指出：在绝大多数 有机化合物中碳为四价。在此基础上发展了有机化合物结构学 说，结构学说对有机化学的发展起了很大的推动作用。 1874年荷兰化学家vant Hoff(1852-1911)和法国化学家Le Bel(1847-1930)分别提出：饱和碳原子的四个价指向以碳为中 心的四面体的四个顶点，建立了分子的立体概念，说明了旋光 异构现象，开创了从立体观点来研究有机化合物的立体化学。 1885年Baeyer(1835-1917)提出张力学说。经典结 构理论 1900年Grignard发现Grignard试剂。 1917年美国化学家Lewis(1875-1946)用电子对来说明化学键 的生成。 20世纪三十年代诱导效应理论，共扼效应理论，共振论的创 立。 1931年Huckel用量子化学的方法来解决不饱和化合物和芳烃 的结构问题。 1933年英国化学家Ingold等用化学动力学的方法研究饱和碳 原子上亲核取代反应的机理。 1951年二茂铁的合成及其结构的确证。金属有机化学 1965年中国人工合成牛胰岛素（蛋白质）。 1981年中国人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸（76个核糖核 苷）。 有机化学正在成为是一门迅速发展的学科，其分支学科 有：天然有机化学，有机合成化学，生物有机化学，金属有 机化学（元素有机化学），物理 有机化学（理论有机化学） ，有机分析化学，有机立体化学等。 有机化学自始至终与无机化学没有存在一条鸿沟，而且 正在融合。因此在一些大学设置为：普通化学，合成化学， 理论化学，金属化学等。 有机化学的应用，产生一些学科：石油化学，药物化学 ，农药化学，材料化学，军事化学等。 5.大多数有机化合物发生化学反应的速度比较慢（原因：分 子反应）。 6.大多数有机化学反应反应复杂，副反应多。一般把一个化 合物主要进行的反应称为主反应，其他反应称为副反应。 由于有机化学反应复杂，因此在一般情况下书写有机化学 反应式时采用箭头，反应方程式不用配平，一般只写出主 要反应和产物。 有机化合物的结构决定其性质，从性质可以推知其结构。 因此有机化合物的结构是有机化学的主要内容之一。 有机化合物的结构是指分子的组成，分子中原子的连接次 序和方式，分子的三维排列方式，分子中原子的相互关系 ，分子中电子云的分布等。 有机结构理论的发展受其他学科的发展的影响。因此对待 有机结构理论应该持发展的观点。 1.有机化合物中碳原子总是+4价的。 2.碳原子可以自相结合成键。 3.表示分子中原子的种类、数目和彼此结合的次序和方式的 化学式称为Kekule结构式（这些结构式现在改称为构造式 ）。 3.Kekule结构式还解决了一些同分异构问题，例如乙醇与甲 醚。 4.饱和碳原子具有四面体结构。（这解决了旋光异构问题） 3. 有机分子结构的表示方法 4. 配位键 特殊的共价键； 形成共价键的一对电子由一个原子提供。 1. 原子轨道和电子云（续） s轨道围绕原子核呈球形对称，p轨道呈哑铃形。 原子轨道图中“+”、“-”表示波函数位相，并不代表电荷 。 原子轨道中电子排布遵守Pauli不相容原理，能量最低原 理，Hund规则。 2. 价键法（VB法） 1927年Heiter和London提出处理化学键的量子力学方法 ，后来经过Pauling等进一步完善。 价键法（VB法），又称为电子配对法 。 2. 价键法（VB法） 基本要点： (1) 形成共价键的两个原子均具有未成对电子，并且自旋 方向相反；每一对电子形成一个共价键。 (2) 原子价数：原子的未成对电子数。 (3) 共价键具有饱和性。 (4) 共价键具有方向性。 2. 价键法（VB法） 3. 杂化轨道理论 Pauling于20世纪30年代提出杂化轨道理论。 基本要点： (1) 原子在成键时，可以变成激发态；而且能量相近的原 子轨道可以重新组合形成新的原子轨道，既杂化轨道。 (2) 杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的数目。 (3) 杂化轨道的方向性更强，成键能力更大。 4. 分子轨道理论 分子轨道理论：是以“形成共价键的电子是分布在整个分 子之中”的离域观点为出发点的。价键理论：是以“形成 共价键的电子只处于形成共价键两原子之间”的定域观点 为出发点的。 分子轨道即分子中价电子的运动状态，可用波函数来 描述。 4. 分子轨道理论（续） 分子轨道理论的基本要点： （1）分子轨道是由原子轨道通过线性组合而成； （2）组合前后的轨道数守恒：即有几个原子轨道就可以 组合成几个分子轨道。 （3）原子轨道组合成分子轨道遵守最大重叠原则，能量 近似原则，对称性匹配原则。 （4）电子在分子轨道中的排布与原子中电子在核外排布 类似。 4. 分子轨道理论（续） 4. 分子轨道理论（续） 4. 分子轨道理论（续） 原子轨道分子轨道 反键 成键 4. 分子轨道理论（续） 1.键长：分子中两个成键原子核之间的距离。 2. 键角：在多原子分子中，两个或者两个以上的原子与其他原 子在成键以后，键与键之间的夹角。 3. 键能：两成键原子在形成共价键的过程中释放的能量或者共 价键断裂形成两个原子的过程中所吸收的能量。键的解离能 ：分子中某一给定的共价键断裂生成原子或者自由基所吸收 的能量。（双原子分子：键的解离能与键能相同。） 3. 键能： 4. 键的极性： （3）分子极性：分子极性为键的极性的向量和。 （4）分子可极化性：在外界电场作用下，共价键的极性发 生变化的程度。 分子可极化性与成键原子的体积、电负性、共价键键 的种类，以及外界电场强度有关。一般地，成键原子的体积 越大，电负性越小，共价键的可极化性就越大。 在有机化