有机化学-第一章绪论化工学院

高分子合成材料来源 有机原料基

神经递质作有机化第一章绪第一节有机化学概1、有机化学研究对象、有机化合物的特点和有机化学发有机化合物和有机化学最早的有机化合物:酒（乙醇），醋（乙酸酒石酸(1769)、尿素(1773)、乳酸(1780)、柠檬酸来源于有机体碳酸钙、氯化钠、氧气等。来源于矿物质1828年wohler(1800-1882)加热氰酸铵( O)得到尿素(NH2CONH2)；1844年，H.Kolbe合成了醋酸。…….醋酸酯、油酯、染料、药1848年，凯库勒（A.Kekule）等：含碳的化合物（都含有碳元素）,NH2- CO有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的科学C、H、（O、N、S、P、X）CO2COH2CO3……无机物有机化合物（organic主要由氧元素、氢元素、碳元素组成化合物有机化合物中最常见的元素为C、H、O、N、P、S和Si等七大元素有机物是生命产生的物质基础。脂肪、氨基酸、蛋有机化学研究有机化合物来源、制备、结构、性能、应用的、有机化合物的特分子种类繁多和结构复杂维生素B12，分子式为：C63H90N14O14Co CH

N

10

H

OO

O 容易燃酒精、汽油(烷烃的混合物)、液化气(甲烷为主)等都碳氢化合 燃 CO2+H2O+热最简单和方便鉴定有机和无机化合物的方法熔点低一般不超过400℃。高温分解或燃反应速度慢，副产物多

CH2＝CH2+反应条件：加热回流、催化剂等有机化有机化合无机化合种非常多（约8000万种比较少（40万种构成元主要C、H、O、N、P、S、约100种全部元化学結共价結合离子結合熔一般较一般较可燃在空气中多数会燃不燃的较离子反构复杂，常有异构現较简单，较少异构現有机化学发展历史机体内提取有机物:17731769~1785年：分离得到酒石酸，柠檬酸，尿酸，乳1773年：尿液中分离得到尿素1772~1777年：Lavoisier(1743-1794)弄清了燃烧的概1805年：由鸦片中分离得到第一个生物碱——吗取进入到提取合成并举的时:1806–18281806年Berzelius(1779-1848)首次使用有机化学这个词，他认为：有机物只能在生物的细胞中受一种特殊的力量—生活力—的1828年wohler(1800-1882)加热氰酸铵( O)得到尿素(NH2CONH2)，他写信Berzelius：“我应当告诉你，我制造1845年：Kolbe1854年：Berthelot合成了油（3）、进入有机合成时代:1849–1900①1900年前后，苯甲酸酯系列麻醉剂的研究、合成和使用，是VGrignard发现格式试剂，使有机化学家方便构建大的有机RobertBurnsWoodward（1917一1979），20世纪国际公认合成大师，因在有机合成中杰出贡献获得了1965年诺贝尔化学奖。在５年提出了用于解释周环反应的分子轨道对称守恒原理，即Woodward-Hoffmann规则。1９８１年，Hoffmann也因此项工作奎 利血④1965年我国化学家人工合成结晶牛胰岛素获得成功，标志着人⑤美国哈佛大学的有机化学家伊利亚斯·詹姆士·科里(EliasJamesCorey)由于他在有机合成的理论和方法学方面，特别是发前列腺

抗癌药

长叶⑥２０１０年，美国科学家理查德·赫克、日本科学家根岸荣一和铃木章因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究而获奖。有机化学取得成就总结（1)制备了近8000千万种有机化合物（1990年，1000万建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方学术成就：发展方深入、巧妙地与其它学科广泛交叉渗透（也渗透到人争斗是同性社会性动物间的基本社会相互作用之一。寻找对争斗有重要作用的细胞、分析争斗的机理，有助于理解动物的社会性，为适当控制病态争斗、维护和谐提供基础。周传和饶毅等用分子和细胞机理，研究动物果蝇争斗。他们发现，一种称为鱆鱼胺的神经递质分子，对争斗很重要。当动物不能合成鱆鱼胺的时候，争斗降低，而走、嗅觉、求偶等其他行为不变。当使果蝇合成鱆胺的神经细胞不能活动时，争斗也很快下降；而在激活产生鱆胺的神经细胞时，争斗上升。这些结果表明争斗需要鱆胺，揭示了ZhouC,RaoYong,andRaoY(2008).AsubsetofneuronsareimportantforDrosophilaaggression.NatureNeurosci5-羟基色胺是一种重要神经递质研究人员通过比较了野生型的雄性小鼠与缺失中枢性血清素（centralserotonergic）神经元的雄性小鼠对雌性兴趣。前者表现出对进一步通过敲除了Tph2相关基因——这一分子涉及大脑中5-HT合成过目前还尚不确定这一机制是否也在其它哺乳动物，比如人类中同样起作用，但是有研究表明，在人类的核磁共振成像试验中发现，偏好异性与偏好同性的男性对五羟色胺的反应不尽相同。2、有机化学研究内容和程、分离和合成新的有机化合物、对有机化合物纯度的检定、确定有机化合物的结构、研究有机化合物的物理化学性质、研究有机化合物的应用3、化学工程与工艺专业对有机化学要掌握主要有机化合物类型掌握所学有机化合物基本结构、命名和物理性质初步掌握有机化合物结构测定和分析掌握有机化合物化学性质简单有机化合物的合有机化学课程中注意事1、教材：有机化学（第四版），高鸿宾（天津大学参考书：有机化学（第二版），胡宏纹（南京大学），有机化学（第二版），武越寰（中国科大）十、十一、十二、十三章、十四章、十五章、十七章3、讲课内容多，需要自学课外教科书5、上课要求6、课程论文和考试、成绩7、联系方式冯乙 。第二节共价键理论和有机化合物结有机化合物中最常见的元素C、H、O、N、X（卤素）、P、S、Si有机化合物中普遍存在的化学键是共价键共价键:原子通过共用电子对形成的化学键 +

Ax 4

路易斯结构

1、有机化合物常见元素的轨道和电子排有机化合物中最常见的元素C、H、O、N、X（卤素）、P、S、Si电子轨道：H：1S；C1S22S22P2yxz1s轨p轨正负号是代数符号，只代表位相的不同，与电荷无关鲍里不相容原每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对能量最低原理电子尽可能占据能量最低的轨洪特规则有几个简并轨道而无足够的电子填充时，必须在几个简并轨道逐一地各填充一个自旋平行的电子后，才能容纳C、N、O、F核外电子排布如下Si、P、S、Cl核外电子排布如何2、共价键理合配对，电子云相互交盖，形成稳定相互作用，两个电子的配合成对也就是两个原子轨道相互重叠，重叠部分越大，形成的共价键就越牢固。共价键的类型σ-键：成键原子价电子轨道以头对头形式重“头碰头-键：成键原子价电子轨道以肩并肩形式重“肩并肩共价键具有方向性两成键轨道的电子云必须最大程度的重叠，两成键轨道的电子云有方向性，所以电子云共价键具有饱和未成对电子已配对成键后不能再与其它原子的未成·A·+2B·→ 2·A·→A∶∶A 共价键有单 C- C-双 叁 N≡3、共价键的键参决定共价键性质的重要键参数有键长、键能、键角、键的极性---有机化合物的性质键长形成共价键的两原子核间的距离。单位：Å1Å=0.1nm，pm、nm、(1pm=10-与原子所连接的基团也有一定的关键键键键键角两个共价键之间的夹角键角反映了分子中原子之间的空间关系和分子结构与所连接的原子或基团有关H109.5

112

H

60

甲 丙 环丙键角的大小与成键的中心原子有关112

甲

键在标况下(101325Pa,298K),1mol气态A-B分子完全离解双原子分子：键能等于键的离解能

H·+·H △H=+435kj/molCl·+·Cl △H=+244kj/mol多原子分子：共价键的键能为同类键的离解能的平均值

+ D(CH3-H)=2·2··

··H2 +·H D(CH2-H)=·· +·H D(CH-H)=

··

+· D(C-H)=C-H键键能：注意离解能指的是离解特定共价键的键能键能则指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值常见共价键的平均键能可查表得到共价键的键能越大，共价键越牢固，不易断裂、键的极电负性量度原子对成键电子吸引能力的相对大小。也可看作是原子形成负离子倾向相对大小的量度。当A和B两种原子结合成双原子分子AB时，由于电负性不同，对电子吸引力不同。若的电负性大，则生成分子是δ-B+，即原子带有较多的负电荷，B原子带有较多的正电荷A—B是极性的，A—B键产生偶极距偶极矩()是一个向量，有大小性以偶极距（μ）表示，单位：库仑.米（C.m），德拜1D=3.33564×1030库仑.分子的极性愈大，离子键成分愈高--与成键原子的电负性相常见元素的电负性（鲍林 3.983.44 2.962.66 2.552.192.102.04偶极矩()是一个向量，有方向性箭头由正端指向负端，即指向电负性大的原子

多原子分子的偶极距是各个键的偶极距的向量和4、有机化合物分子间作偶极力（偶极-偶极作用力）极性-极性分子范德华氢键

诱导 极性-极性、非极性分子色散 所有分子间（由于电子运动产生瞬时偶极分子形成氢键必备的两个条件H原子与电负性很大的原子相连，形成裸露的质子具有电负性较大、原子半径较小、含孤电子对的原子(F、O、N)。作用本质分子间电荷相互作分子间作用力是影响物理性质的主要因5有机反应的基本类通过游离基历程而进行的反均裂：A∶B→A·+·B 一般在热、光或引发剂存在下进行。离子型反应异裂：A∶B→A++:B- 负离在酸、碱、极性溶剂中进行不生成自由基或离子，键的断裂和生成同时发生A：B+C→A…B…C→A：C+6、有机化合物的结、有机化合物的结化学结构（构造）：分子中原子相互结合的顺序和方式

O 甲乙甲 乙

直链

支链 环H H

H C H C

HCH

异丁 正丁或

环戊同分异构现象和同分异构

O 乙醇

甲醚（b.p.=-同分异构现象：分子式相同而结构式不同的现象同分异构体：分子式相同而结构式不同的化合物间互称有机分子结构表示—