OrganicChemistry有机化学绪论

1、1会计学OrganicChemistry有机化学绪论有机化学绪论一、一、 价键理论价键理论二、二、 共价键参数共价键参数三、三、 共价键的断裂及有机反应的分类共价键的断裂及有机反应的分类四、四、 诱导效应诱导效应一、一、 按碳架分来按碳架分来二、二、 按官能团分类按官能团分类第一章第一章 绪论（绪论（Introduction）有 生 机 之 物（ 有 机 物 ）生 命 力 学 说有 机 化 学 发 展 初 期 有 机 物 还 不 能 人 工 合 成碳 化 合 物L a v o is ie r, L ie b ig 创 立 有 机 化 合 物 的 元 素 分 析G m e lin , K e k

2、 u le有 机 化 合 物结 构 学 说 S c h o rle m m e r有机化合物的特点有机化合物的特点1. 数量多数量多 迄今已知的迄今已知的3000万种化合物中，万种化合物中，绝大多数属有机化合物，原因一是碳与绝大多数属有机化合物，原因一是碳与碳结合的能力很强，二是同分异构现象碳结合的能力很强，二是同分异构现象非常普遍。非常普遍。2. 熔点、沸点低熔点、沸点低 3. 易燃，难溶易燃，难溶 4. 反应速度慢、副反应多反应速度慢、副反应多H CHHCHHO HH CHHO CHHH乙醇乙醇甲醚甲醚二、有机化学的产生和发展二、有机化学的产生和发展人们对有机物的认识是逐渐由浅入深的，最初

3、有人们对有机物的认识是逐渐由浅入深的，最初有机物指由动植物有机体得到的物质。例如：糖、染料、机物指由动植物有机体得到的物质。例如：糖、染料、酒和醋等。在我国古代，周朝已知用胶，汉朝发明了造酒和醋等。在我国古代，周朝已知用胶，汉朝发明了造纸。这是对有机物的最初人认识，它只是对其性质的一纸。这是对有机物的最初人认识，它只是对其性质的一种运用，并不了解其结构与性质，并且这些均为混合物，种运用，并不了解其结构与性质，并且这些均为混合物，对有机物纯物质的认识是近代的事。十八世纪，人们逐对有机物纯物质的认识是近代的事。十八世纪，人们逐渐获得了一些渐获得了一些 纯物质，例如：从葡萄汁中获得了酒石纯物质，例如

4、：从葡萄汁中获得了酒石酸，从尿中获得尿素，从酸牛奶中取得了乳酸等。由于酸，从尿中获得尿素，从酸牛奶中取得了乳酸等。由于这些物质均为从有生命的物体中获得，（同无机物，例这些物质均为从有生命的物体中获得，（同无机物，例如：矿石、金属相比）并且由于当时的条件所限制，不如：矿石、金属相比）并且由于当时的条件所限制，不能用人工合成，能用人工合成，“有机有机”这一词便由此而生。这一词便由此而生。 著名化学家柏则里，首先引用了著名化学家柏则里，首先引用了“有机化学有机化学”这一名字，目的是区别这一名字，目的是区别于其他矿物质的化学于其他矿物质的化学无机化学。但他认为有机物只能由生物细胞受无机化学。但他认为有

5、机物只能由生物细胞受一种特殊力量一种特殊力量生活力的作用才会产生出来，人工是不能合成的，这生活力的作用才会产生出来，人工是不能合成的，这一思想曾一度统治了有机化学界，阻碍了有机化学的发展。一思想曾一度统治了有机化学界，阻碍了有机化学的发展。1828年，魏年，魏勒（勒（Whler）第一次人工合成了尿素，但是这一重要发现，并没有得到第一次人工合成了尿素，但是这一重要发现，并没有得到柏则里等化学家的承认。随着科学的发展，更多的有机物被合成，生活柏则里等化学家的承认。随着科学的发展，更多的有机物被合成，生活力才彻底被否定，从此有机化学进入了合成的时代。力才彻底被否定，从此有机化学进入了合成的时代。著名

6、化学家柏则里，首先引用了著名化学家柏则里，首先引用了“有机化学有机化学”这一名字，目的是区别这一名字，目的是区别于其他矿物质的化学于其他矿物质的化学无机化学。但他认为有机物只能由生物细胞受无机化学。但他认为有机物只能由生物细胞受一种特殊力量一种特殊力量生活力的作用才会产生出来，人工是不能合成的，这生活力的作用才会产生出来，人工是不能合成的，这一思想曾一度统治了有机化学界，阻碍了有机化学的发展。一思想曾一度统治了有机化学界，阻碍了有机化学的发展。1828年，魏年，魏勒（勒（Whler）第一次人工合成了尿素，但是这一重要发现，并没有得到第一次人工合成了尿素，但是这一重要发现，并没有得到柏则里等化学

7、家的承认。随着科学的发展，更多的有机物被合成，生活柏则里等化学家的承认。随着科学的发展，更多的有机物被合成，生活力才彻底被否定，从此有机化学进入了合成的时代。力才彻底被否定，从此有机化学进入了合成的时代。中期（中期（19世纪中叶世纪中叶20世纪初）：简单合成世纪初）：简单合成时期和经典结构理论创立时期。随着时期和经典结构理论创立时期。随着LavoisierLavoisier和和LiebigLiebig有机分析方法的建立，有机分析方法的建立，合成方法和结构理论得到了发展。合成方法和结构理论得到了发展。18571857年，年，KekuleKekule和和CouperCouper独立提出了碳四价理论

8、；独立提出了碳四价理论；18651865年年KekuleKekule提出了苯的结构式；提出了苯的结构式；18741874年，年，vanvant t HoffHoff和和Le BelLe Bel分别提出了碳四面体结构学说；分别提出了碳四面体结构学说；18851885年，年，Von BaeyerVon Baeyer提出张力学说。提出张力学说。现代（20世纪）以量子力学为基础的现代结构理论的建立、现代物理测试方法、复杂天然物的合成，有机合成工业。 结构理论：共价键理论、分子轨道理论对称守恒原理 不对称合成、复杂天然物的合成、生物系统的模拟如叶绿素、血红素、胆固醇、VB12、牛胰岛素的全合成（中国、1

9、965年） 19311931年，德国化学家年，德国化学家HuckelHuckel提出芳香结构理论。提出芳香结构理论。19331933年，英国年，英国IngoldIngold提出化学动力学提出化学动力学饱和碳原饱和碳原子的亲核取代。子的亲核取代。19621962年，日本福井谦一，前线轨年，日本福井谦一，前线轨道理论。道理论。19651965年，年，WoodwardWoodwardHoffmannHoffmann分子轨道分子轨道对称守恒原理。对称守恒原理。19671967年，年，CoreyCorey逆合成分析原理。逆合成分析原理。19721972年，年，OlahOlah碳正离子的系统概念。碳正离子

10、的系统概念。19781978年，年，LehnLehn超分子化学（主客体化学）。超分子化学（主客体化学）。四、有机化学的重要性四、有机化学的重要性 有机化学与人民生活、国民经济和国防建设等有机化学与人民生活、国民经济和国防建设等方面都有密切关系。是化学工业的理论基础。方面都有密切关系。是化学工业的理论基础。有机化学是一门基础学科，对其它学科的发展有机化学是一门基础学科，对其它学科的发展也有很大的影响，尤其是对生物学、医学、材料也有很大的影响，尤其是对生物学、医学、材料科学等。科学等。21世纪的有机化学世纪的有机化学近两个世纪以来，有机化学学科的发展，揭示了构成物质世近两个世纪以来，有机化学学科的

11、发展，揭示了构成物质世界的有机化合物分子中原子键合的本质以及有机分子转移的规界的有机化合物分子中原子键合的本质以及有机分子转移的规律，并设计合成了具有特定性能的有机分子；它又为相关学科律，并设计合成了具有特定性能的有机分子；它又为相关学科（如材料科学、生命科学、环境科学等）的发展提供了理论、（如材料科学、生命科学、环境科学等）的发展提供了理论、技术和材料。有机化学是一系列相关工业的基础，在能源、材技术和材料。有机化学是一系列相关工业的基础，在能源、材料、人口、环境、国防计划的实施中，在为推动科技发展，社料、人口、环境、国防计划的实施中，在为推动科技发展，社会进步，提高人类的生活质量，改善人类的

12、生存环境的努力中会进步，提高人类的生活质量，改善人类的生存环境的努力中，已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的能力，已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的能力。有机化学是一门极具创新性的学科，在对重要的天然产物和有机化学是一门极具创新性的学科，在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化学取得了丰硕成果，维生素、生命基础物质的研究中，有机化学取得了丰硕成果，维生素、抗生素、甾体类、生物碱、碳水化合物、肽、核苷等的发现，抗生素、甾体类、生物碱、碳水化合物、肽、核苷等的发现，结构测定和合成，为学科本身的发展增添了丰富的内容，为人结构测定和合成，为学科本身的发展增添了丰富的内

13、容，为人类的医药卫生事业提供了有效的武器。高效低毒农药的开发，类的医药卫生事业提供了有效的武器。高效低毒农药的开发，动植物生长调节剂和昆虫信息物质的研究和开发为农业的发展动植物生长调节剂和昆虫信息物质的研究和开发为农业的发展提供了重要的手段。自由基化学、金属有机化学提供了重要的手段。自由基化学、金属有机化学等的发展促进了高分子材料，特别是新功能材料的出现。有机等的发展促进了高分子材料，特别是新功能材料的出现。有机化学以共价键理论，构象理论及反应机理成为现代生物化学和化化学以共价键理论，构象理论及反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础，有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的学生物学的理论基

14、础，有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的研究，顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面的成就为分研究，顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面的成就为分子生物学的建立和发展奠定了基础。在有机化学的发展中它自身子生物学的建立和发展奠定了基础。在有机化学的发展中它自身的理论和方法也得到了长足的进步，建立在现代物理学（特别是的理论和方法也得到了长足的进步，建立在现代物理学（特别是量子力学）和物理化学基础上的物理有机化学，在定量研究有机量子力学）和物理化学基础上的物理有机化学，在定量研究有机化合物的结构、反应性和反应机理等方面所取得的成就，不仅指化合物的结构、反应性和反应机理等方面所取得的成就，不仅指

15、导着有机合成化学而且对生命科学的发展也有重大意义。有机合导着有机合成化学而且对生命科学的发展也有重大意义。有机合成化学在高选择性反应的研究特别是不对称催化方法上的发展，成化学在高选择性反应的研究特别是不对称催化方法上的发展，使得更多具有高生理活性、结构新颖分子的合成成为可能。金属使得更多具有高生理活性、结构新颖分子的合成成为可能。金属有机化学和元素有机化学为有机合成化学提供了高选择性的反应有机化学和元素有机化学为有机合成化学提供了高选择性的反应试剂和催化剂，以及各种特殊材料及其加工方法。有机化学以它试剂和催化剂，以及各种特殊材料及其加工方法。有机化学以它特有的分离、结构测定、合成等手段，已成为

16、人类认识自然、改特有的分离、结构测定、合成等手段，已成为人类认识自然、改造自然具有非凡能动性和创造力的武器。近年来，计算机技术的造自然具有非凡能动性和创造力的武器。近年来，计算机技术的引入，使有机化学在结构测定、分子设计和合成设计上如虎添翼引入，使有机化学在结构测定、分子设计和合成设计上如虎添翼，发展的更为迅速，同时，固相有机合成的发展不仅为有机合成，发展的更为迅速，同时，固相有机合成的发展不仅为有机合成提出了一个新的研究内容，而且也使高通量的提出了一个新的研究内容，而且也使高通量的而且也使高通量的自动化合成成为现实。而且也使高通量的自动化合成成为现实。在在21世纪，有机化学面临新的发展机遇，

17、一方面随着新的分世纪，有机化学面临新的发展机遇，一方面随着新的分析技术、物理方法以及生物学方法不断涌现，人类在了解有机析技术、物理方法以及生物学方法不断涌现，人类在了解有机化合物的性能、反应以及合成方法方面将有更新的认识和研究化合物的性能、反应以及合成方法方面将有更新的认识和研究手段。另一方面材料科学如纳米材料，光电信息材料的发展，手段。另一方面材料科学如纳米材料，光电信息材料的发展，生命科学如基因组和后基因组计划的深入以及人类对于环境和生命科学如基因组和后基因组计划的深入以及人类对于环境和能源的新要求，都给有机化学提出新的课题和挑战，有机化学能源的新要求，都给有机化学提出新的课题和挑战，有机

18、化学将在物理有机、有机合成、天然有机、金属有机、化学生物学将在物理有机、有机合成、天然有机、金属有机、化学生物学、有机分析和计算化学、农药化学、药物化学、有机材料化学、有机分析和计算化学、农药化学、药物化学、有机材料化学扥各方面得到发展。扥各方面得到发展。u离子键 Ionic bondingu电子从金属原子转移到非金属原子electron is fully transferred from metal to non-metalu由静电吸引形成键binding is by electrostatic attraction.NaFNaF成键的两个原子共享一对电子 A pair of electro

19、ns is shared between the two bonded atoms.H.H.HH Bonded pair+甲烷甲烷 METHANECHHHH. .xxxxCHHHH2.分子轨道理论分子轨道理论(Molecular Orbital Theory) 近似近似处理法处理法H.H.HH.HHHHbondingantibondings ss s* *HHp p-Bonding(Bonding molecular orbital)三、共价键的键参数三、共价键的键参数 Parameter of covalent bond乙炔乙炔 Acetylene三氟化硼三氟化硼 Boron Trifluo

20、ride四四.有机反应中共价键的断裂类型有机反应中共价键的断裂类型 homolytic cleavageA+ BAB共价键的断裂有两种可能的方式，一种是均共价键的断裂有两种可能的方式，一种是均裂，另一种是异裂。裂，另一种是异裂。均裂反应形成自由基均裂反应形成自由基。 异裂反应产生正、负离子。这类反应可以认为异裂反应产生正、负离子。这类反应可以认为是反应物通过共享电子对完全转移来实现的。是反应物通过共享电子对完全转移来实现的。ABhe te ro lytic clea vageA+ + BBOND FISSION PROCESSESGeneration of carbon reactive in

21、termediatesCARBANIONCARBOCATION +Y +YCCRADICALS+YC HOMOLYSISHETEROLYSIS YC均裂异裂碳正离子碳负离子自由基键断裂过程Types of Organic Reaction自由基反应亲电反应亲核反应离子型反应有机反应协同反应CH3CH2CH2ClYC CH CX+II=0-I第三节第三节 研究有机化合物的一研究有机化合物的一 般步骤般步骤第四节第四节 有机化合物的分类有机化合物的分类1、按碳胳分类按碳胳分类 2 按官能团分类按官能团分类(见课本见课本)有 机 化 合 物链 状 化 合 物环 状 化 合 物碳 环 化 合 物杂 环

22、 化 合 物脂 环 化 合 物芳 环 化 合 物脂 杂 环 化 合 物芳 杂 环 化 合 物等的发展促进了高分子材料，特别是新功能材料的出现。有机等的发展促进了高分子材料，特别是新功能材料的出现。有机化学以共价键理论，构象理论及反应机理成为现代生物化学和化化学以共价键理论，构象理论及反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础，有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的学生物学的理论基础，有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的研究，顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面的成就为分研究，顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面的成就为分子生物学的建立和发展奠定了基础。在有机化学的发展中它自身子生物学的建立和发展奠定了基础。在有机化学的发展中它自身的理论和方法也得到了长足的进步，建立在现代物理学（特别是的理论和方法也得到了长足的进步，