天津大学有机化学第一节讲课课件讲解学习

1、一门博大精深一门博大精深(b d jng shn)，处于核心和主导地，处于核心和主导地位的科学位的科学第一页，共61页。第一章 绪 论 1.1 有机化合物和有机化学 1.2 分子(fnz)结构和结构式1.3 共价键 1.3.1 共价键的形成 1.3.2 共价键的属性 1.3.3 共价键的断裂和有机反应的类型1.4 分子(fnz)间相互作用力 1.4.1 偶极-偶极相互作用 1.4.2 van der Waals 力 1.4.3 氢键1.5 酸碱的概念 1.5.1 Brnsted 酸碱理论 1.5.2 Lewis 酸碱理论 1.5.3 硬软酸碱原理1.6 有机化合物的分类 1.6.1 按碳架分类

2、 1.6.2 按官能团分类第二页，共61页。第三页，共61页。数量 超过8000万种不足40万种构成元素 C、H、O、N、P、S、X约100种全部元素化学键共价键为主离子键为主熔点 一般较低一般较高溶解性一般溶于有机溶剂一般溶于水可燃性多数易燃烧不燃的较多反应特点反应复杂，副产物多，速率较慢，常需催化剂副反应少，速率快结构特性 复杂，常有异构現象较简单，较少异构第四页，共61页。CCl4CO2NH4HCO3H2NCONH2NaHCO3CHCl3CH4第五页，共61页。第六页，共61页。第七页，共61页。如何学好有机化学？1、培养兴趣：生动性、趣味性、丰富性、实用性2、别掉队: never le

3、t yourself get behind ！环环相扣3、把握知识点：把知识点“网络化”4、及时独立(dl)作业：看懂真懂5、记录所学、所想：写机理、做合成第八页，共61页。HCHHCHHHC2H6第九页，共61页。HCHHCOHHHHCHHOCHHH分子式同为C2H6O两个(lin )化合物分子式相同，结构不同的现象叫做同分异构。由原子之间键合次序不同而产生的异构现象叫构造异构，这在有机化学里非常普遍。随着组成分子的原子数目增加，构造异构体数目激增。例如：C4H10O就包含7种异构体。第十页，共61页。HCHHCHHCHHCHHHCH3CH2CH2CH3HCHHCOCHHHCH3COCH3O

4、缩简式正规、键线式便捷第十一页，共61页。第十二页，共61页。 交盖区域内的共用(n yn)电子增加了其对成键原子核吸引，降低了体系能量。成键电子定域在两个原子核之间。HH+HH=氢原子氢原子的 s 轨道交盖形成氢分子H2轨道交盖氢原子氢分子第十三页，共61页。C :2s2 2px1 2py1 2pz0碳原子在基态(j ti)时的价电子构型：第十四页，共61页。C :2s2 2px1 2py1 2pz0碳原子在基态(j ti)时的价电子构型：第十五页，共61页。杂化轨道(gudo)理论(hybrid orbital theory)杂化：混合(hnh)后再重新分配原始(yunsh)的原子轨道(基

5、态) 激发态 sp3杂化轨道 第十六页，共61页。原始(yunsh)的原子轨道(基态) 激发态 sp3杂化轨道 第十七页，共61页。第十八页，共61页。(b) 碳原子的sp2杂化第十九页，共61页。(b) 碳原子的sp2杂化120 120 府视图(sht)第二十页，共61页。(c) 碳原子的sp杂化第二十一页，共61页。(b) 碳原子的sp杂化第二十二页，共61页。(3) 分子(fnz)轨道理论 (molecular orbital theory)分子(fnz)轨道(MO)：由原子轨道线性组合而成。氢分子(fnz)轨道形成示意图成键电子在整个分子轨道中运动。节面节面+-*+121 2第二十三页

6、，共61页。氢原子形成氢分子(fnz(fnz) )的轨道能级图 第二十四页，共61页。原子轨道组成分子(fnz(fnz) )轨道的条件p 能级相近p 交盖程度(chngd)越大，形成的键越稳定p 对称性(位相)相同原子轨道的交盖与对称性+-xyxy+-+第二十五页，共61页。1.3.2 共价键的属性(shxng)第二十六页，共61页。Bond Lengths and Energies (kJ/mol ) of Commonly Chemical Bonds 第二十七页，共61页。Bond Lengths and Energies (kJ/mol ) of Commonly Chemical B

7、onds 第二十八页，共61页。CCHH121o118oHH第二十九页，共61页。共价键的类型(lixng)：两个(lin )相同的原子成键, 电子云对称分布在两个(lin )原子之间，所形成的键叫做非极性共价键。 非极性共价键(nonpolar covalent bonds)：第三十页，共61页。= q.dq: 电荷(dinh)电量d: 正负电荷(dinh)之间的距离:单位为Cm (库仑米) = 3.57 10-30 Cm 第三十一页，共61页。第三十二页，共61页。双原子(yunz)分子偶极矩共价键的偶极矩多原子(yunz)分子偶极矩各个共价键偶极矩矢量和ClCClClClClCClClC

8、lClCClClClClCClClClClCClClCl每个CCl 键的偶极矩分子(fnz)偶极矩第三十三页，共61页。 6.47x10-30C.m 3.28x10-30C.mClCClHHClCHHHClCHHHClCClHHClCClHHClCClHHClCHHHClCHHHClCHHHClCHHH第三十四页，共61页。 由于分子内成键原子的电负性不同，而引起分子内电子云密度分布不均匀。这种影响沿分子链静电(jngdin)诱导地传递下去，这种分子内原子相互影响的电子效应诱导效应(I )诱导效应特点(tdin)：沿饱和键链依次传递，沿不饱和键链交替传递诱导效应：随距离增加迅速衰减，超过4个化

9、学键就可以忽略。CH3CH2CH2CH2Cl CH3CH2CH2CH2ClCH2CHCH2FCH2CHCH2F第三十五页，共61页。2.85 4.05 4.594.81CH3CH2CH COOHClCH3CHCH2COOHClCH2CH2CH2COOHClCH3CH2CH2COOHpKa: 第三十六页，共61页。共价键断裂(dun li)的方式：有机反应(fnyng)的本质：旧键的断裂和新键的生成均裂(homolytic bond cleavage)异裂(heterolytic bond cleavage)第三十七页，共61页。均裂(homolytic bond cleavage)自由基是有机

10、(yuj)反应活性中间体。经过自由基进行的反应叫做自由基反应。RLRLR+L第三十八页，共61页。碳正离子、碳负离子是有机反应活性中间体。 ；经过(jnggu)碳正离子、碳负离子进行的反应叫做离子型反应。CLCLCLCL+CLCL+第三十九页，共61页。极性分子带部分正电荷的一端(ydun)与另一个分子带部分负电荷的一端(ydun)的静电吸引作用。极性分子之间强的偶极作用导致其沸点较相近(xin jn)分子量的非极性分子高。例如：丙酮沸点58oC；丁烷：-0.5oCHCl HCl HCl HCl 第四十页，共61页。非极性分子(fnz)之间存在的吸引力 瞬间偶极和诱导(yudo)偶极之间相反电

11、荷的区域彼此吸引-第四十一页，共61页。氢键 偶极-偶极吸引力 van der Waals力 (Y: N, O, F等原子)HYH3COHO第四十二页，共61页。Brnsted 定义(dngy)：(currency=proton)+NH3OH+HHOHNH3第四十三页，共61页。弱碱(ru jin)强酸弱酸强碱+H2SO4HSO4HCH3OHCH3O+H第四十四页，共61页。化合物名称酸的分子式pKa共轭碱的分子式乙烷CH3CH351CH3CH2-甲烷CH448CH3-乙烯CH2CH244CH2CH-氨NH338-NH2氢气H235H-乙炔CHCH25CHC-丙酮CH3COCH319.2CH3

12、COCH2-叔丁醇(CH3)3COH18(CH3)3CO-乙醇CH3CH2OH15.9CH3CH2O-水H2O15.7HO-甲铵离子CH3NH3+10.64CH3NH2碳酸氢根离子HCO3-10.33CO32-苯酚C6H5OH9.95C6H5O-铵离子NH4+9.24NH3乙酰丙酮CH3COCH2COCH39.0(CH3COCHCOCH3)-硫化氢H2S7.04HS-一一些些常常见见化化合合物物的的pKa值值 第四十五页，共61页。碳酸H2CO36.36HCO3-乙酸CH3COOH4.76CH3COO-苯铵离子C6H5NH3+4.63C6H5 NH2苯甲酸C6H5COOH4.19C6H5COO

13、-甲酸HCOOH3.75HCOO-氢氟酸HF3.2F-三氟乙酸CF3COOH0.18CF3COO-磷酸H3PO42.1H2PO4-硝酸HNO3-1.4NO3-水合氢离子H3O+-1.74H2O甲醇合氢离子CH3O+H2-2.5CH3OH丙酮合氢离子(CH3)2CO+H-3.8(CH3)2CO苯磺酸C6H5SO3H-6.5C6H5SO3-盐酸HCl-7Cl-氢溴酸HBr-8Br-硫酸H2SO4-9HSO4-氢碘酸HI-9I-六氟锑酸HSbF6H2SO4比 H2SO3稳定第五十二页，共61页。1.6 有机(yuj)化合物的分类1.6.1 按碳架分类(fn li)C原子连接成链状C原子连接成环状含有芳环结构含有由C原子和其它原子(如 O,N,S)连接成环的化合物第五十三页，共61页。1.6.1 按碳架分类(fn li)CH3CH3CH3CH2CH CH2CH3CH2OHCH3CCH第五十四页，共61页。1.6.1 按碳架分类(fn li)OH第五十五页，共61页。1.6.1 按碳架分类(fn li)OHCl第五十六页，共61页。1.6.1 按碳架分类(fn li)SNOCHOO第五十七页，共61页。官能团(functional groups):容易发生(fshng)反应的原子或基团 OHOClO第五十八页，共61页。化合物类型(lixng) 化合物 官能团构造 官能团名