大学有机化学(王小兰) 绪论

1、organic chemistry有机化学1主要 参 考 书 高鸿宾主编有机化学第三版 高教出版社(2)邢其毅等编著 基础有机化学上、下册 第三版 高教出版社汪小兰主编有机化学 第四版 高教出版社2第一章 绪论1-1 有机化学研究的对象1-2 化学键与分子结构1-4 有机化合物的分类1-3 分子间的力3一、有机化学与有机化合物 有机化学是化学科学的一个分支，是与人类生活有着极其密切关系的一门学科，它的研究对象是有机化合物。其发展自19世纪初期至今不足200年。有机化学的主要任务-讨论各类有机化合物的结构、性质、合成方法和它们的应用。1-1 有机化学的研究对象什么是有机化合物呢？C8H18 、C

2、15H32 、C2H5OH 、C6H12O6 、CH3COOH涵义：“有生机之物”4无机物-非生物体或矿物质得到的物质 有机物-生物体（植物或动物）中获得的物质 瑞典化学家贝格曼(T.D.Bergman )于1777年将化学分为“无机”和“有机”两大类。从组成上看主要含有C、H 还有 O、N、X、S、P 等 1851年葛美林（Gmelin.L. 17881853）和 凯库勒（Kekule.A. 18291896）等：“含碳的化合物称为有机化合物”但CO、CO2、Na2CO3、KCN 等为无机化合物。所以含碳化合物不一定是有机化合物，但有机化合物一定是含碳化合物5 1874年肖莱马（Schorl

3、emmer.C. 18341892）： 将有机化合物定义为“碳氢化合物及其衍生物”有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支。有机化学的研究对象与任务有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律的化学。 6为什么有机化学要作为一门独立学科呢？ C-C 结合力强同分异构体的产生主要原因：1.种类繁多，结构复杂2.性能特点（超过1000万种）C4H10 CH3CH2-OH CH3-O-CH3C2H6O异构体分子式CH3CH2CH2CH3CH3-CH-CH3CH3 碳与碳之间可以多种方式结合碳与碳之间可以C-C 、C=C、CC相互结合，并且可以形成链状或环状。7性能特点： 熔点、沸点低，

4、热稳定性差；一般400m.p.（NaCl）= 801；b.p.（NaCl）= 1413 容易燃烧，生成CO2和H2O ；但CCl4 不但不燃烧，而且可以作灭火剂 难溶于极性大的水，易溶于非极性的有机溶剂；但CH3COOH、C2H5OH、CH2-CH-CH2 等易溶于水OH OH OH如：易溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。8 原子间主要以共价键结合；反应条件催化剂加热光照（活化分子）（增加分子热运动） 反应速度慢、副反应多。CH3CH2CH3 + Cl2hCH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3ClCH3CH2CHCl + ClCH2CH2CH2ClClCH3CHCH2Cl + CH3-C

5、-CH3ClClCl所以写有机反应式常用“ ”而不用“ ”9较简单，较少异构現象复杂，常有异构現象构造 较无副反应，且反应速率较快常有副反应的可能，所以较复杂，但因非离子反应，所以速率较慢，故常需催化剂反应及速率 一般为电解质，常为离子反应一般为非电解质，所以多数为非离子反应离子反应 不燃的较多在空气中多数会燃烧可燃性 一般溶于水，但不溶于有机溶剂一般不溶于水，但溶于有机溶剂溶解性 一般较高一般较低熔点 离子結合多共价結合多化学結合 约100种全部元素主要C、H、O、N、P、S、X构成元素 比较少（40万种）非常多（约1000万种）种类 无机化合物有机化合物 有机和无机的差別 10有机化学的任

6、务天然产物的分离、鉴定和结构测定； 如：茶叶泡茶等。物理有机化学： 关于反应机理的研究，可加深对反应的理解。有机合成： 一方面: 合成结构复杂，具有特定功能的分子成为有机化学家们十分重视的课题。 另一方面: 分子结构理论提出一系列可能存在的分子结构，这些结构的证实有待于有机化学家的实践。11 有机化学是涉及大量天然物质和合成物质的独特的学科，这些物质直接关系到人类的衣、食、住、行。 利用有机化学可以制造出无数在生活、健康和生产方面不可缺少的产品，这是一门对国民经济起着决定性作用的学科。 石油化工，新型燃料，橡胶、塑料、涂料、化妆品、杀虫剂、农药、药品、食品、合成材料等工业部门的基础，这些部门成

7、为国民经济的支柱产业。 组成人体器官的物质、供给人体营养的食物以及人体中发生的反应实质上也是有机物质和有机反应。 构成动、植物结构组织的蛋白质和纤维素、水果和花的香气等也是有机化学的研究范围之内。二、有机化学的重要性12 有机化学与我们有着千丝万缕的关系，学习有机化学就是要改善我们的生活与生产。既然我们以化学为未来的事业贡献聪明才智，学习有机化学就有了巨大的动力和责任感。 生物化工、功能材料、生物科学与有机化学结合，形成新的产业部门。13 有机化学是一门专业基础课，与无机化学、分析化学、物理化学一起叫四大化学，既是专业学习的重点基础课，也是院内的重点课和群之一。 有机化学也是材料学科的学生必学

8、的一门基础课。 材料的分类. 按化学状态分类. 金属材料; 无机物非金属材料. 陶瓷材料. 有机材料. 高分子材料。 不同的材料他们内部的分子组成不同，所涉及的化学反应也不同。 “在未相当长的时期内，我国以煤炭为主的能源格局不会改变，煤炭消耗量将将持续增长。我国发电装机容量中火电装机容量占74%以上，火电机组又以燃煤机组为主，是大气污染物的主要来源之一。” -环保总局14一、 化学键与分子结构原子 分子： 需要电子的作用（化学键）1-2化学键与分子结构化学键的两种基本类型：离子键和共价键离子键：由原子间电子的转移而形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。共价键的特性：方向性、饱

9、和性151. 键长由共价键连接起来的两个原子的核间距离单位：1 nm = 10 A。在不同化合物中的CC 键0.1466H2C=HCCH=CH2sp2-sp20.1510H3CCH=CH2sp3-sp20.1540H3CCH2CH3sp3-sp30.1530H3CCH3sp3-sp3键长(nm)化合物键类型二、共价键的属性（参数） 共价键的键长、键角、键能和键的极性是共价键的基本性质，称为共价键的属性或共价键参数。键长(nm)C H 0.109 C C 0.154 C C 0.120C C 0.134注意：不同的共价键有不同的键长不同化合物，其相同的原子核间的键长稍有差别16172. 键角两个

10、共价键之间的夹角键长、键角决定着分子的立体形状。注意： 不同分子有“同一种”的键角，差别很大。CH2CH2CH260。 同一类型的化合物连接不同的原子（基团）键 角有所不同。18 键能是指一个共价键的强度，一般共价键结合得牢固，则其键能就大。3. 键能将1mol分子（气态）解离为原子（气态）时所吸收的能量。单位：kJ / mol A（气） + B （气） A-B （气） 键的形成放热，H为负值断裂吸热，H为正值Cl + Cl Cl2 H = -242kJ / mol (放热)Cl2 2Cl H = +242kJ / mol (吸热)19 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。一般来说，

11、有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越大，键就比较稳定。双原子分子键能也就是键的离解能；多原子分子同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。如：离解能H（kJ / mol）CH4 CH3 + H +435.1CH3 CH2 + H +443.5CH2 CH + H +443.5CH C + H +338.9 H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol 故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol而CH4 C + 4H20214. 键的极性与偶极矩 分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。 电负性

12、大吸引电子能力大。 电负性小吸引电子能力小。 相同两原子形成的共价键，电子云对称分布在两核中间无极性。 如：H H Cl Cl (非极性共价键)-表示带有部分的正电荷。表示带有部分的负电荷。+不相同的两个原子形成的共价键有极性。H Cl+-(极性共价键)22 共价键极性的大小是用键的偶极矩来量度的。 键的极性大，偶极矩大。 键的极性小，偶极矩小。 偶极矩（）等于正、负电荷中心距离（d）与其所带电荷（q）的乘积。 即= d q 单位：D（德拜） 分子的偶极矩可以是分子本身所固有的，也可在外界电场作用下产生,前者称为分子的永久性偶极矩,后者称为诱导偶极矩。23= 0 D= 0 D一氯甲烷 甲 烷

13、四氯化碳 = 1.94 D二氧化碳 O C O = 0 D 双原子分子的极性就是其键的极性，可书写如下：HCl =1.03D 多原子分子的极性是各个价键极性的矢量和。偶极矩是矢量,具有方向性。24断裂方式：决定于分子结构和反应条件。共价键断裂有两种：均裂异裂2.异裂-两个原子间的共用电子对不均匀的裂解1.均裂-两个原子间的共用电子对均匀的裂解自由基（游离基）（游离基反应）CY C + Y均裂（离子型反应）CY碳正离子C + Y+-碳负离子C + Y+-异裂三、化学键（共价键）的断裂 共价键是有机物中的主要价键类型，有机化合物之间的化学变化大都涉及到共价键的断裂和形成。“有机反应的基本类型”25

14、1-3 分子间的力分子间的作用力从本质上说都是静电作用力。(1)偶极-偶极作用力： 这种力产生于具有永久偶极的极性分子之间。 (2)色散力： 非极性分子-暂时偶极 在非极性分子间产生一种极弱的引力称为色散力，有时常将色散力叫做范德华力。 (3)氢键： 带部分正电荷的氢可与另一分子中电负性强的Y相互吸引而与其未共用电子对以静电引力相结合，这种分子间的作用力叫做氢键。26一、按碳架分类1-4 有机化合物的分类如：从香树脂中发现。如：脂环化合物芳香族化合物 也叫脂肪族化合物，最初在油脂中发现C2H5-OH 、 CH3COOH如：CH3CH2CH3 、 CH3-CH=CH2 、CH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2H2CH2CCH2CH2化学性质与开链化合物相似如： 以上分类只是从有机物母体（或碳干）形式分，并不反映其性质，实际也不反映其结构本质。分三大类2.碳环化合物3.杂环化合物1.开链化合物27 补充了由碳架分类的不足，并反映了各族有机物之间的内在联系。乙酸CH3-COOH羧