有机化学-绪论

第一章绪论一、有机化合物和有机化学有机化合物：碳氢化合物及其衍生物。

有机化学：研究碳氢化合物极其衍生物的化学。

1有机化学的发展历史:无机化合物

有机化合物“生命力”

1.1828年，武勒（Wöhler）蒸发氰酸铵得到了有机物尿素

2.1845年，柯尔柏（Kolber）合成醋酸3.1854年，贝罗特（Berthelot）合成油脂有机化学是一门基础科学，与经济建设和国防建设密切相关，不论有机化学工业、能源工业、材料工业的发展，还是国防工业的发展，都离不开有机化学的成就。2二、有机化合物特性

有机化合物数目已达1100万种以上，且新有机化合物以每年数十万种的速度增长。

1.结构上的特点——同分异构现象丁烷

异丁烷构造异构立体异构碳链异构对映异构构型异构构象异构顺反异构位置异构同分异构32.性质上的特点1)易燃,大多数有机物都是可以燃烧的。2)热稳定性差,许多有机物在200～300℃时即逐渐分解。3)熔点低,许多有机物在常温下是气体和液体。4)难溶于水或不溶于水。

5)反应速度慢,需要几个小时甚至几十个小时，可以通过加热、加催化剂等手段来加快反应。6)不是单一反应,除主反应外还有较多的副反应存在。三、分子结构和结构式分子中原子之间相互连接的顺序叫做分子的构造。表示分子构造的化学式叫构造式。4有机化合物构造式的表示方法通常有路易斯式、短线式、缩减式和键线式四种，常用的是后两种表示方法。路易斯式构造式短线(网络)构造式构造简式键线式四、共价键(一)、共价键的形成—价键理论和分子轨道理论1.

价键理论：(1)共价键的成键条件轨道交盖氢分子(2)共价键的方向性(3)共价键的饱和性5(2)轨道杂化：1931年，PaulingLandSlaterJC提出了杂化轨道理论

有机化合物中碳原子成键轨道有三种杂化方式：SP3杂化、SP2杂化、SP杂化。(a)碳原子轨道的SP3杂化

碳原子在与其它原子形成烷烃分子时，由一个2S轨道和三个2P轨道进行杂化，形成四个能量相等的杂化轨道，这种轨道叫SP3杂化轨道。SP3杂化轨道的形状与单纯的S轨道、P轨道不同，四个SP3杂化轨道的对称轴分别指向正四面体的四个顶点，对称轴彼此间的夹角为109°28ˊ。Sp3杂化轨道6甲烷分子中碳原子的sp3杂化7(b)碳原子轨道的SP2杂化

乙烯分子中的碳原子在成键时，由一个2S轨道和两个2P轨道进行杂化，形成三个能量相等的SP2杂化轨道。三个SP2杂化轨道的对称轴分别指向等边三角形的三个顶点，对称轴间的夹角为120°，因此在空间取向上三个SP2杂化轨道呈现一个平面三角形。而未参与杂化的一个P轨道与此平面处于垂直取向。sp2杂化轨道8乙烯分子中碳原子的sp2杂化9(c)碳原子轨道的SP杂化sp杂化轨道

乙炔分子中的碳原子在成键时，由一个2S轨道和一个2P轨道进行杂化，形成两个能量相等的SP杂化轨道。两个SP杂化轨道的对称轴间的夹角为180°因此在空间取向上两个SP杂化轨道呈现一条直线。而未参与杂化的两个P轨道互相垂直，并且垂直于SP杂化轨道。乙炔分子中碳原子的sp杂化10例如：(3)分子轨道理论

分子轨道即分子中价电子的运动状态，可用波函数ψ来描述。其基本要点是：分子轨道是由原子轨道通过线性组合而成；组合前后的轨道数守恒：即有几个原子轨道就可以组合成几个分子轨道。

原子轨道组合成分子轨道的条件：a.能级相近b.最大重叠c.对称性相同11氢原子形成氢分子的轨道能级图价键理论：是以“形成共价键的电子只处于形成共价键两原子之间”的定域观点为出发点的。分子轨道理论：是以“形成共价键的电子是分布在整个分子之中”的离域观点为出发点的。12(二)、共价键的属性：键参数1.

键长(bondlength):形成共价键的两个原子的原子核之间的距离。2.键角(bondangle)：一个两价以上的原子与其他原子所形成的两个共价键之间的夹角。133.键能（bondenergy）：形成共价键的过程中体系所释放的能量，或共价键断裂过程中体系所吸收的能量。

键能与键的离解能的差异：

双原子分子：键能即是键的离解能。多原子分子：键能则泛指分子中几个同类型键的解离能的平均值。14例如：以甲烷为例，其各键的解离能为：

而C—H键的键能则是以上四种碳氢键解离能的平均值（414KJ.mol）154.键的极性和诱导效应根据共价键中电子云对称性,可分为极性共价键和非极性共价键。

(1)共价键的极性：以键矩又称偶极矩（μ）来量度。

偶极矩是向量，带有方向性，一般以“+→”来表示，箭头表示从正电荷到负电荷的方向。

在双原子分子中，键的偶极矩即是分子的偶极矩。

多原子分子的偶极矩是分子中各个共价键的偶极矩的向量和

16(2)诱导效应：

由于成键原子电负性不同所引起的，电子云沿键链（包括σ键和π键）按一定方向移动的效应，或者说是键的极性通过键链依次诱导传递的效应，称为诱导效应（Inductiveeffects），通常用“I”表示。

键长与键能反映了键的强度，即分子的热稳定性。键角反映了分子的空间形象（空间结构）。键的极性反映了分子的化学反应活性，并影响它们的物理性质。

17(三)、共价键的断裂和有机反应的类型共价键的断裂方式：均裂和异裂均裂：成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团均裂产生的具有未成对电子的原子或集团，称为自由基。这种发生键均裂的反应称为均裂反应，也称为自由基反应。异裂：成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团所有形成正、负离子这种发生键异裂的反应称为异裂反应，也称为离子型反应。另外还有一类反应，它不同于以上两个反应，反应过程中旧键的断裂和新键的生成同时进行，无活性中间体生成，这类反应称为协同反应。18五、分子间相互作用力(一)、偶极-偶极相互作用一个极性分子中带有部分正电荷的一端与另一个带有部分负电荷的一端之间的吸引作用。(二)范德华(vanderWaals)力非极性分子中瞬间偶极和诱导偶极之间相反电荷之间的相互吸引力。19(三)、氢键氢原子在两个电负性很强的原子之间形成桥梁，这样形成的键，称为氢键。饱和性和方向性许多化合物的物理性质，化学性质和立体结构均与氢键有关氢键>>偶极-偶极之间的吸引力>vanderWaals力六、酸碱的概念(一)、布伦斯(Brønsted)酸碱：

凡是能给出质子的叫酸，凡是能与质子结合的叫碱。20酸：有与电负性大的原子相连的氢原子碱：含有O,N等原子或含有负电荷的离子强酸的共轭碱是弱碱，强碱的共轭酸是弱酸。HCI是强酸，其共轭碱CI-是弱碱；21(二)、路易斯(Lewis)酸碱：凡是能给予电子的叫碱，凡是能与电子结合的叫酸。(Lewis)酸：具有空轨道原子的分子或正离子如：BF3,AlCl3，H+(Lewis)碱：具有未共用电子对原子的分子或负离子如：H2O,NH3,X-(三)、硬软酸碱理论硬酸：接受体的原子小，带正电荷多，价电子层里没有未共用电子对。如：H+，BF3抓电子的松紧程度22软酸：接受体的原子大，带正电荷少，价电子层里有未共用电子对(pord)。如：Br+硬碱：给予体的原子电负性高，可极化性低，对外层电子抓得紧。如：H2O,NH3软碱：给予体的原子电负性低，可极化性高，对外层电子抓得松。如：RSH,R3P硬亲硬，软亲软，软硬交界都不管七、有机化合物的分类(一)、按碳链分类：有三类231.开链族化合物（脂肪族化合物）:分子中碳原子间相互结合而不成环状的碳链，如前面谈到的丁烷和异丁烷等。2.碳环族化合物:分子中具有由碳原子连接而成的环状结构。它又分为两类：脂环族化合物和芳香族化合物。3.杂环族化合物:是由碳原子与其它原子如氧、氮和硫（被称为杂原子）等共同组成的。脂环族化合物芳香族化合物杂环化合物24(二)按官能团分类在上述每一类化合物中，又可按分