有机化学课件有机化学 绪论

1、有机化学有机化学课课件有件有机化学第一章机化学第一章绪绪论论1 1一、有机化学和有机化合物有机化学有机化学organic chemistryorganic chemistry-研究有机化合物的结构和性质的科学研究有机化合物的结构和性质的科学有机化合物含碳化合物有机化合物含碳化合物BHPNOSFClBrISiC有机化合物中常见的元素生命论和早期的有机化学1828年前有机化合物生命论生命论(Vitalism)(Vitalism)认为：认为：有机化合物只能由有机体产生。无机化合物那么有机化合物只能由有机体产生。无机化合物那么存在于无生命的矿藏中，同时也可由有机体产生。存在于无生命的矿藏中，同时也可由

2、有机体产生。Friedrich Whler (German)的实验的实验(1828 )由腈酸铵由腈酸铵（无机物）（无机物）制得尿素制得尿素（有机物）（有机物）inorganicorganic有机化合物的特点对热不稳定，易燃烧极少数除外对热不稳定，易燃烧极少数除外熔点较低一般在熔点较低一般在250oC250oC以下以下易溶于有机溶剂，难溶于水易溶于有机溶剂，难溶于水反响较慢，副反响多反响较慢，副反响多同分异构体多同分异构体多甲醚 乙醇二、有机化合物的根本结构二、有机化合物的根本结构有机分子中的化学键共价键有机分子中的化学键共价键共价键的参数键长、键角、键能、键的极性共价键的参数键长、键角、键能、

3、键的极性键长：两个成键原子间的距离键长：两个成键原子间的距离键角：多原子分子中键与键间的夹角键角：多原子分子中键与键间的夹角键能：是指把键能：是指把1mol1mol气态双原子分子中气态双原子分子中A-BA-B键翻键翻开而形成气态开而形成气态 A A和和 B B原子所需的能量。键能越大，原子所需的能量。键能越大，键就越稳定，越容易形成。键就越稳定，越容易形成。键的极性：是衡量因成键原子之间的电负性差键的极性：是衡量因成键原子之间的电负性差异而产生的正负电荷中心偏离程度的参数。用偶极异而产生的正负电荷中心偏离程度的参数。用偶极矩表示矩表示 它具有方向性它具有方向性 = 0 = 0 表示该分子为非极

4、性分子表示该分子为非极性分子 0 0 表示该分子为极性分子表示该分子为极性分子有机化合物中碳的成键碳是四价碳是四价碳与碳之间可以成键形成复杂化合物碳与碳之间可以成键形成复杂化合物三、经典结构理论三、经典结构理论八隅体八隅体OctetOctet：原子总是倾向获得与惰性气体：原子总是倾向获得与惰性气体相同的价电子排布价电子层到达相同的价电子排布价电子层到达8 8电子稳定结构电子稳定结构离子键离子键ionic bondionic bond：原子间通过电子转移产生：原子间通过电子转移产生的正负电荷相互结合成键的正负电荷相互结合成键共价键共价键covalent bondcovalent bond: :原

5、子间通过共用电子对原子间通过共用电子对相互结合成键相互结合成键碳的电子排布及成键 C: 1s22s22p2 C: 1s22s22p2最外层有最外层有4 4个电子个电子可以与其它原子共享电子到达八隅体成共价键可以与其它原子共享电子到达八隅体成共价键单键由一对共享电子形成的键单键由一对共享电子形成的键双键由两对共享电子形成的键双键由两对共享电子形成的键叁键由三对共享电子形成的键叁键由三对共享电子形成的键有机结构常用表达式四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构1 1、原子轨道理论、原子轨道理论Atomic OrbitalsAtomic Orbitals：s s轨道、轨道、p p轨道轨道能量最低

6、原理能量最低原理泡利不相容原理泡利不相容原理洪德规那么洪德规那么yzx共价键：两个带有自旋反平行单电子轨道的交叠键、键键键四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构+2 2、分子轨道理论、分子轨道理论Molecular Orbital TheoryMolecular Orbital Theory：原：原子轨道的线性组合子轨道的线性组合3 3、杂化轨道理论、杂化轨道理论Hybridized Atomic OrbitalsHybridized Atomic Orbitals：成键之前原子轨道进行了重组，形成新的轨道成键之前原子轨道进行了重组，形成新的轨道四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结

7、构四面体型分子四面体型分子直线型分子直线型分子C-H键长度相等键长度相等有一根键较活泼有一根键较活泼有两根键较活泼有两根键较活泼3.1 3.1 sp3杂化杂化四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构 2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组4个个sp3轨道轨道C: 1s22s22p2甲烷甲烷(CH(CH4 4) )的成键示意的成键示意CHHHHCHHHH轴对称方式交叠轴对称方式交叠四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构 键键 sp3s 键键 sp3sp3 键键 sp3s 键键 sp3p 3.2 3.2 sp2杂化杂化四、轨道理论和分子

8、结构四、轨道理论和分子结构 2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组 3个个sp2轨道轨道 2pz平面型平面型四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构 键 侧面交叠，电子云结合松散乙烯成键示意图3.3 3.3 spsp杂化杂化 四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构 2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组sp 2py 2pz乙乙炔炔成成键键示示意意图图四、轨道理论和分子结构四、轨道理论和分子结构五、有机化合物的表达方式HCHHHHCHHH平平面面模模型型四四面面体体模模型型CH2Cl

9、2HCClHClHCClClHHCHClCl（只只有有一一种种物物质质）CH4（两两者者不不同同）五、有机化合物的表达方式用键线式简化结构式用键线式简化结构式CCCCHHHHHHHHHH键键线线式式H2CH2CCH2CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3CH3CCCCC不不正正确确的的表表达达方方式式H3CCHCH2CH3CH3CH3CH2CH2CH3H2CH2COCH2CH2O省略了什么？省略了什么？五、有机化合物的表达方式2 2、烯烯烃烃 平平面面型型H2CCH2平平面面型型CCHHHHCH3CHCHCH3有有顺顺反反异异构构体体CCH3CHCH3HCCH3CHHCH3( (双双键键不不

10、能能旋旋转转) )H3CCH3H3CCH3键键线线式式顺顺式式反反式式oror五、有机化合物的表达方式不正确六、分子的极性六、分子的极性1 1、电负性、电负性 Electronegativity Electronegativity：原子核对价电子的吸引力：原子核对价电子的吸引力 原子核非价电子原子核非价电子 离子键离子键 电负性差值电负性差值 0.5 0.5 极性共价键极性共价键 非极性共价键非极性共价键C(2.55)-F(3.98), C(2.55)-Cl(3.16)C(2.55)=O(3.44), C(2.55)-Li(1.0)C(2.55)-H(2.20), C(2.55)-C(2.55

11、)K(0.8)-F(3.98), Na(0.9)-Cl(3.16)六、分子的极性六、分子的极性2、分子的极性：偶极矩 偶极矩(dipole moment) ： e d 正或负电荷中心上的电荷值 正负电荷中心之间的距离 德拜(D) 电荷单位或库仑(esu or C) 厘米或米 1D = 1.0 10 -18 esu cm = 3.336 10 -30 C m 偶极： 箭头方向从局部正电荷指向局部负电荷的方向。 分子的极性：分子中化学键极性的向量和。 HCHHHOCOHCHClCl七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型反响物旧键断裂，新键形成反响物旧键断裂，新键形成1 1、按键断裂形式分：、按键

12、断裂形式分：均裂均裂 ( (游离基型反响游离基型反响) )ABA+B自自由由基基或或游游离离基基 free radical用用单钩箭头单钩箭头 表示表示单个单个电子的转移，箭头电子的转移，箭头方向为电子转移的方向方向为电子转移的方向ClHCH3HClCH3+七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型 异裂异裂 ( (离子型反响离子型反响) )例：例：用用双钩箭头双钩箭头 表示表示一对一对电子的转移，箭头方向电子的转移，箭头方向为电子转移的方向为电子转移的方向ABA+B反反应应中中间间体体 intermediates七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型重要的有机中间体重要的有机中间体 均裂均裂

13、自由基自由基 ( (游离基游离基) ) Free RadicalFree Radical 异裂异裂正离子正离子 CationCation、负离子、负离子 AnionAnionClCH3OO双双自自由由基基CYC+YCYC+Y碳碳正正离离子子carbocation碳碳负负离离子子carbanion七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型Clh Cl2 ClClCH3H+CH3CH3ClCl+Cl+ClHClCH3七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型协同：反响中键的断裂和生成同时发生，协同：反响中键的断裂和生成同时发生，不经过自不经过自 由基或离子等中间体由基或离子等中间体+过过渡渡态态 七、

14、有机反响根本类型七、有机反响根本类型3 3、按按底底物物变变化化 取代反响取代反响 Substitution Substitution：一个基团被另一个基团置换：一个基团被另一个基团置换 自由基取代自由基取代 亲核取代亲核取代 亲电取代亲电取代h +Cl2RCH2CNBr+RCH2CN+Br+NO2+HOHHNO3H2SO4HCHHH+HCHClHHClH七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型 加成反响加成反响 Addition Addition：不饱和化合物转变为饱和化合物：不饱和化合物转变为饱和化合物 自由基加成自由基加成 亲核加成亲核加成 亲电加成亲电加成+HBrBrROORHRRO+

15、CH3MgIRCROMgICH3+HClHCl3、按底物变化七、有机反响根本类型七、有机反响根本类型 消除反响消除反响 Elimination Elimination： 饱和化合物转变为不饱和化合物饱和化合物转变为不饱和化合物 氧化氧化/ /复原反响复原反响 Oxidation/Reduction Oxidation/Reduction 重排反响重排反响 Rearrangement Rearrangement3、按底物变化八、有机化合物的分类八、有机化合物的分类l 链状化合物链状化合物l 环状化合物环状化合物直链直链支链支链碳环碳环杂环杂环芳环芳环不饱和不饱和饱和饱和1 1、按照碳骨架分类、按

16、照碳骨架分类八、有机化合物的分类八、有机化合物的分类复原复原硝基苯硝基苯C6H5NO2硝基化合物硝基化合物亲核加成亲核加成乙腈乙腈 CH3CN腈化物腈化物碱或亲核试剂碱或亲核试剂乙胺乙胺CH3CH2NH2胺胺亲核取代、消除亲核取代、消除氯乙烷氯乙烷CH3CH2Cl芳香亲电取代芳香亲电取代苯苯芳烃芳烃亲电加成亲电加成丁二烯丁二烯CH2=CHCH=CH2二烯二烯亲电加成亲电加成乙炔乙炔HCCH炔烃炔烃亲电加成亲电加成乙烯乙烯CH2=CH2烯烃烯烃自由基取代自由基取代乙烷乙烷CH3CH3烷烃烷烃典型反响类型典型反响类型名称名称举例举例2 2、按按照照有有机机官官能能团团分分类类开环开环环氧乙烷环氧乙烷环氧化合物环氧化合物乙醚乙醚CH3CH2OCH2CH3醚醚芳香亲电取代芳香亲电取代苯酚苯酚C6H5OH酚酚亲核