有机化学授课教案-第一章绪论

第一 绪论有机化合物和有机化有机化合物的特有机化合物的化学键—共价研究有机化合物的一般步有机化合物的分有机化学课程的学参考有有机化合物和有机化一、有机化合物(organiccompounds)和有机化19世纪初生物体中分离出来的化合物称为有机物生机之化学研19世纪中体中分离出来和人工合成的拉瓦锡和李比息(Liebig1831年)创立元素分析方法以物都含碳元数含次含氧、氮、卤素、等；19世纪中期化合物看作碳有机化学定义为碳化合物的化学Gmelin,L.1848)有机化学——研究碳氢化合物及其衍生物的化学二、有机化学的产生和发糖、、酒、醋等等，但当时这些物质都是不纯18世纪中叶，欧洲工业后,分离提纯技术迅速1769年，瑞典化学家舒勒(CarlScheele)从葡萄汁内有有机化合物和有机化1773年，罗勒(Rouelle)从尿液中提取出尿机物,义为“有生机之物”,以区别矿物质－无机1806年，享有盛名的瑞典化学家柏则里(BerzeliusJ.)首先“有机化学”这个名字，以区别于无机化学研究的主要对象矿物质。他认为有机物是不能人工合成的。1828年，德国科学家魏勒(Wöher,F.)蒸发酸铵溶液得到尿素：有有机化合物和有机化

(酸铵

1845年，柯尔伯KolbeH.)合成了醋1854年，柏赛罗(Berthelot,M.)合成了油脂；等等1860年前后，化学家通过分析酸()和异酸论产生。1857(A.Keulé)和英国科学家古柏尔(.Coupr)分别单独提出了有机化合物中碳原子都是四价的，且互相结合成碳链，构成了有机化学结构理论的基础。1861年，化学家布特列(A.Butlerov)提结构是原子在分子中结合的序列一定的有机化合物具有一定的结构1865年，凯库勒(A.Kekulé)提出苯的构式1874年，范特霍夫(J.H.Va′tHoff)和勒贝尔(J.A.Lebel)分别提出碳四面体构型的学说，建立分子的概念，说明了光异构现象；1885年，拜尔(A.Von.Baeyer)提出“张力”说60年代起,波谱学方法(如UV,IR,NMR,MS)逐渐应用到分子结构的测定学面貌一新；60年代在合成维生素B12原理，使人们对有机化学有了较深入的认识。构,从蛋白水解产物分离出氨基创了被逐个阐明,并进行人工合成和结构改造；有有机化合物和有机化酸糖已实现了合成仪上的自动合成有机化学的是无比的,有机物在人们的物质生活中已无处成了污有有机化合物和有机化三、有机化学与生活的关改进加工，使生活水平随之提高。我们今天的生活中几乎离不开有机化合自从发现煤焦油后，在很短的时间内合成百种色彩鲜艳的而代替了来自动植物的天然众多的化工材料及产品来源于丰富的石油工业绝大多数西药是通过各种途径合成的有机军事工业所用的（、黑索今)及我校从二十世纪九十年代初开始攻关研制的高能—CL-20(六硝基六氮杂异)、毒气等大多数是有机从二十世纪四十年代新兴的从简单有机物合成高征服材料的纤维已超过了天然生产的棉、毛、丝、麻；合成橡胶性能已超过天然橡胶；塑料制品随处可见。我们看到，合成有机化学显示出无比的，但也对环境造成了严重的污染。因此，有机化学目前又另一迫切的问题，即能否把有害分子转上看，工作刚刚开始。四、有机化学的研究内有机化合物的结构测定：化学方法,波谱学方（有机分析反应机理的研究：结构与反应活性之间的关系（物理有机化学其它、生物化学、药物化学、化学生物学（chemicalbiology）、化学、绿色化五、有机化学的重要化学奖是发明--阿尔弗雷-诺贝尔遗嘱中提到的五大领域之一，他在遗嘱中说奖金的一部分应颁给“在化学领域有最重要的发现或发明的人”。化学奖由瑞典评选，首届化学奖于1901年授给了荷兰科学家范特霍夫(JacobusvantHoff)。近十年的Nobel化学2008年－发现和研究绿色荧光2007年－表面化学方面的研2006年－真核转录的分子2005年—烯烃复分解反应2004年—蛋白质控制系统2003年—细胞膜通道研2002年—对生物大分子进行确认和分析的2001年—催化不对称合成方2000199919981997年—ATP1996年—C60富勒烯*这些奖项密切与有机化学相关,显示了有机化学发展的强大生命力；另一方面也显示出有机化学与其它学科的交融和由此呈现的学科发展方向。有机化学将在几个重大科学领域上发生命科学中显示出有机化学的巨大发展空材料科学中有机化学的机环境科学对有机化学,—国家自然科学基 ,21世纪有机化学发,化学工 ,有有机化合物的特因是由于有机化合物的种类极多，而且很重要；其次是因有机化合物具有与无机化合物不同的共同特性。物都只是由C、H、O、N、X（卤素）、S、P少数一、有机化合物结构上的特点——同分异构现两者的性质不同，属两类化合同分异构现象是有机化学中极为普遍而且很重要的现象。其有相同的分子式而结构不同的化合物，称为同分异构体也愈多，其同分异构体也愈多。在有机化学中不能只用分子式来表示某一有机化合物，必须使用构造式或结构式。二、有机化合物性质上的一千万其它容易燃烧——生成二氧化、沸点低难溶于水,多数易溶于反应速率慢反应复杂反应多有有机化合物的化学键—共价一、价键理价键理论的主要内容如下共价键具有饱共价键具有方如+H Cl

二、分子轨道理分子轨道理论是1932年，它从分子整体出发研究分子中每个电子的运动状态。分子轨道理论认为电子的运动状分子轨波函数分子轨道可由原子轨道的线性组合而得到,这种似处理方法简称为LCAO(Linearcombinationofatomicorbitals)法；分子轨道是由原子轨道形成的,原子轨可以形成同样数目的分子轨道由原子轨道组成分子轨道，必须符合下述三个条件：原子轨道最大条原子轨道的部分最大时，才能够使形成的键对称匹例氢分子E

两个氢原子的1s轨道线性组合成两个分子轨道低于原子轨道,为成键轨1=1+2；两个原子轨道的波函数相减得到的分子轨道,能量高于原子轨道,为反键轨道:2=1-2在成键轨道个原子轨道的波函数的符号相同,即波函数的相位相同,核间电子云密度最大,原子在反键轨道个原子轨道的波函数的符号相反,即波函数的相位不同,核间电子几率为零,两个原子轨道不,不能成键；氢原子形成氢分的电子进入能分子轨道在容纳电子时也遵守能量最低原理、泡(Pauli,W.)不相容原理和洪特(Hund,F.)规则三、共价键的参(bond形成共价键的两原子之间存在着一定的和稍有差别，因为构成共价键的原子在分子中不是孤立的，而是相互影响的。(书P1表12)列出常见共价键的键长。HHHHCHH个C-H键间的夹角均为10928′。键角的大小是随着分子结构的不同而有所改变键角反映了分子的空间结构(bond键能或称为键的离解能(bonddissciaditionenergy)。共价键形成时，放热，△H为负值—些常见共价键的键能(bond键矩即键的偶极矩μ=

键矩单位：C·m（库仑·米debye1D10-q正、负电荷中心的电荷d正、负电荷中心间的距离四、有机反应的均裂反应(homolytic反应时，共价键的一对电子平均分给两个原子基团，如：A

均裂 radical)：甲基自由基

,自由基（也称自由基多数只有瞬间，是活性的一由基剂作用下进行。这种由分子经均裂而发生的反应称为自由基反(freeradicalreaction。其反应特点是没有溶剂效应酸、碱等催化剂对反应没有影响异裂反heterolytic键断裂时，原来一对成键电子为某一原子或基所占有，如A

裂 +这种断裂方式称之为异裂，其结果是生成正离(cation)和负离子(anion)。这类反应往往在酸、碱或极性物质催化下进行。一般离子也只有瞬间，也是活性的一种。这种分子经过异裂生成离子的反应称为离子型反应(onicreaction)。该反应根据亲电反应(electrophilicreaction)与亲核反应(nucleophilic协同反concerted协同反应：反应的分子分子或双分子自由基或离子等产生。§1.4酸、碱的概根据勃朗斯德酸碱定义碱是接受质子的物质。（质子接受体例 酸 碱

共轭 共轭

H H +

CH3NH3 二、路易斯(G.N.Lewis)酸碱理论酸是电子的接受体；碱是电子的给作为路易斯酸，通常有下列几种类型1、可以接受电子的分子，如2、金属离子，如Li+、Ag+、Cu2＋等3、正离子，如 R、R

等作为路易斯碱，主要有下列几种类型1、具有未共用电子对（孤对电子）原子的化合物

ROH、

R

HRCR 等2、负离子，如

X、HO-RO-、HS、R-等3、烯或芳香化合物等§1.5研究有机化合物的一般步分离提纯度检测定物理常数,如、沸点、折光率等色谱法(薄层色谱、纸色谱实验式和分子式的确 －定量分析(元素分析 求出各元素的质量比研研究有机化合物的一般分子中各元素原子的相对数目的最简单式子百分含摩尔最小整数CH13.29O1.66－测定分子百分含摩尔最小整数CH13.29O1.66－实验式为C3H8(60)120子式为C6H16O2。的。此方法复杂、费时,如东莨菪碱于1892年分离得到并确定分子直2D-NMR)、质谱(MS)、X衍射等有有机化合物的分一、按碳架分类可分为三杂化合碳杂化合碳化合

碳原子连成链状而无环状结构脂化合

不含芳肪芳香化合芳香化合有有机化合物的分碳氢化合物(只含碳和氢两种元素的化合物，简称烃)烷碳氢化合碳氢化合不饱和芳香

环烷烯炔苯系芳非苯系芳

*其它有机化合物可视为这三类烃的衍生有有机化合物的分二、按官能团(functionalgroup无CCCCHCH-FClBrIO §1.6有机化合物的分O 化合物官能实醇 羟醛或 羰O羧O OH羧CH3O胺— 氨重氮和偶 化合