主讲阿布力克木·克热木

主讲：阿布力克木·克热木有机化学(OrganicChemistry)高鸿宾主编(第四版)主讲：阿布力克木·克热木有机化学(OrganicChemi1第一章绪论1.1有机化合物和有机化学定义：有机化合物：碳氢化合物及其衍生物有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学有机化学的研究内容：有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律

第一章绪论1.1有机化合物和有机化学定义：有机化合物：2

组成元素：除含C、H两种元素外，有的还含有

N,O,S,X,P,Si等元素。例外：CO、CO2、CS2、HCN等简单碳化合物属于无机物。衍生物：碳氢化合物中的氢原子被其他原子或基团取代后的化合物。

组成元素：除含C、H两种元素外，有的还含有例外：CO、C3

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。

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——是有机物质和有机反应。

有机化学的重要性: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。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4石油化工，新型燃料，橡胶、塑料、涂料、化妆品、杀虫剂、农药、药品、合成材料等工业部门的基础，这些部门成为国民经济的支柱产业。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、5

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。有机化学的产生和发展:有机物----生物体（植物或动物）中获得的物质。无机物----非生物体或矿物中得到的物质。瑞典化学家贝格曼(T.D.Bergman)于17776“有机化学”是由当时在世界上享有盛名的瑞典化学家贝采利乌斯(Berzelius.J.J.1979-1848)于1808年首先引用，以区别于矿物的化学——无机化学。引用这个名词并将有机化学与无机化学绝对分开是基于“生命力论”。“有机化学”是由当时在世界上享有盛名的瑞典化学家71828年德国化学家F．Wohler(魏勒)由无机物氰酸铵合成出有机物尿素。氰酸铵尿素说明有机物可以在实验室合成。推动了当时有机工业如染料、香料、煤焦油的发展。1828年德国化学家F．Wohler(魏勒)氰酸铵尿81857年，Kekule(德)提出碳原子的四价学说，在此基础上发展了有机化合物结构学说，对有机化学的发展起了很大推动作用。1874年，van’tHoff(荷)和LeBel(法)提出碳的四面体构型学说，开创了以立体观点来研究有机化合物的立体化学（stereochemistry）。1857年，Kekule(德)提出碳原子的四价学说，1874980-90年代，Corey提出合成子概念，并合成出许多复杂结构的具有生理活性的有机化合物。1917年,Lewis(美)用电子对来说明化学键的生成。1931年,Huckel(德)用量子化学的方法来解决不饱和化合物和芳烃的结构问题。1933年，Ingold（英）用化学动力学方法研究饱和碳原子上亲核取代反应的机理。60年代，Hoffman.福井谦一（日）发现分子轨道守恒原理，提出前线轨道理论。1917年,Lewis(美)用电子对来说明化学键的生成。1101.2有机化合物的特点有机化合物与无机化合物性质上的差异：1）易（可）燃（CCl4例外，灭火剂）不燃

2）易挥发，常温下多为气体，液体大多数难熔化的固体或低熔点固体（m.p.<400℃

（NaCl：801℃）

m.p.>600℃3）大多不溶于水，较易溶于水溶于有机溶剂

4）反应较慢，瞬间完成，产物单一副反应多，产率较低产率~100%5）分子中原子间一般以共价键连接离子键（主）有机化合物无机化物1.2有机化合物的特点有机化合物与无机化合物性质上的差异111.3分子结构和结构式（经典的有机化合物的结构概念）

1）化学结构分子的各原子连接的方式和次序。2）分子中的各个原子都有一定的化合价碳：四价；氢：一价；氧：二价“—”单键；“=”双键；“≡”叁键1.3分子结构和结构式（经典的有机化合物的结构概念）112分子结构：指分子中原子的成键次序和键合方式。沸点：78.2℃-23℃分子式：C2H6OC2H6O即代表乙醇又代表甲醚。3）化学结构决定分子的性质，分子的性质反映其化学结构。分子结构：指分子中原子的成键次序和键合方式。沸点：13分子的结构通常用结构式表示。结构式表示分子结构的化学式，一般用短线式，缩简式，键线式3种。例如：键线式短线式缩简式分子的结构通常用结构式表示。结构式表示分子结构的化学式，一般141.4共价键有机化合物中典型的化学键是共价键。1.4.1共价键的形成氢原子形成氢分子时，两个氢原子各提供一个电子，结合形成共价键。两个氢原子都具有类似于惰性气体氦(He)(hai)的稳定电子构型。如：共价键的概念是Lewis于1916年提出的。1.4共价键有机化合物中典型的化学键是共价键。1.4.115氢原子氢分子可以写成：氢原子氢分子可以写成：16主讲阿布力克木·克热木17公用一对电子形成的键为单键。若公用两对或三对电子则分别构成双键或三键。如：乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2）。三键双键公用一对电子形成的键为单键。如：乙烯（C2H4）和乙炔（C218（1）共价键共价键性质：由于成键原子轨道不都是球形对称的，如p轨道具有方向性，为使原子轨道最大程度的重叠，因此共价键也就具有了方向性。1）具有方向性（1）共价键共价键性质：由于成键原子轨道不都是19+Cl(2p)H(1s)HClxyHClxyHClxy重叠最大重叠较小不能重叠稳定结合不稳定结合形成共价键时，在两个原子核间距离（键长）一定的条件下，轨道总是尽可能地达到最大程度的重叠——这就是轨道最大重叠原理。轨道重叠得越多，共价键就越牢固。+Cl(2p)H(1s)HClxyHClxyHClxy重叠最202）具有饱和性如果一个原子的未共用电子已经配对，它就不能再与其它未成对电子配对。2）具有饱和性如果一个原子的未共用电子已经配对，它就不能再与21

所谓杂化：“能量相近的原子轨道可以在原子内部进行混合组成新的轨道—杂化轨道”。_____P.Ｌ.Pauling(1931)简言之：就是混合起来，平均分配。（2）轨道杂化为什麽基态下外层只有两个未成对电子的碳原子在有机化合物中总是保持四价，且在烷烃分子中还具有四面体的构型。（2）轨道杂化为什麽基态下外层只有两个未成对电子的碳原子在有22碳原子的sp3杂化：碳原子的电子构型:1s22s22p2碳原子的sp3杂化：碳原子的电子构型:1s22s2223主讲阿布力克木·克热木24键角：109º28´=109.5°形状：正四面体键角：109º28´=109.5°形状：正四面体25sp2杂化:乙烯分子形状：正三角型键长:C-C=1.334Å键角：120°sp2杂化:乙烯分子形状：正三角型键长:C-C=26碳原子的sp杂化基态1s2s2p

激发态1s1s2s2p2psp杂化态sp每个sp杂化轨道含1/2s成分和1/2p成分。碳碳三键的组成：碳原子的sp杂化基态1s2s2p激发态1s1s2s2p2p27一个sp杂化轨道未参与杂化的两个p轨道的对称轴互相垂直且都垂直于sp杂化轨道对称轴所在直线。1sp杂化轨道=1/2s+1/2p二个sp杂化轨道一个sp杂化轨道28乙炔分子的σ键乙炔分子中π键的形成乙炔分子的σ键乙炔分子中π键的形成29

二个sp杂化碳原子和二个氢原子形成乙炔(2)碳碳三键的组成一个σ键，二个π键。1)形状：直线型2)键长:C-C=1.20Å3)键角：180°二个sp杂化碳原子和二个氢原子形成乙炔(2)碳碳三键的组303）分子轨道理论3）分子轨道理论311.4.2共价键的属性(1)键长形成的共价键越短，表示键越强，越牢固。形成共价键的两个原子核之间的平均距离称为键长。1.4.2共价键的属性(1)键长形成的共价键越短，表示键32(2)键能一些共价键的键能键能表示共价键的强度。键能越大则键越牢固。(2)键能一些共价键的键能键能表示共价键的强度。键能越大则33（3）键角乙醚戊烷甲烷键与键之间的夹角。甲醛（3）键角乙醚戊烷甲烷键与键之间的夹角。甲醛34（4）键的极性和诱导效应

电负性大——吸引电子能力大。电负性小——吸引电子能力小。分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。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：(非极性共价键)（4）键的极性和诱导效应电负性大——吸引电子能力大。35当成键原子电负性不同时，电负性大的原子带部分负电荷（δ-）；电负性小的原子带有部分负电荷（δ+）。键的极性强弱用偶极矩（μ）来衡量，它是部分电荷与电荷之间距离（d）的乘积：

μ=q.d（C.m)，δ-

μ=3.57x10-30（C.m)库仑·米δ+当成键原子电负性不同时，电负性大的原子带部分δ-μ=3.536极性共价键就是形成共价键的两个原子具有不同电负性引起的。两原子间电负性相差越大，共价键的极性越大。

HCNOFBr2.12.53.03.54.02.8SiPSClI1.82.12.53.02.6

较常见元素的电负性值元素吸引电子的能力，称电负性（electronegativity）。极性共价键就是形成共价键的两个原子具有不同电负性引起的。两原37多原子分子偶极矩是各个共价键偶极矩的矢量和。μ=0（C.m)μ=6.47x10-30（C.m)μ=3.28x10-30（C.m)偶极矩为零的分子是非极性分子；偶极矩不为零的分子是极性分子；偶极矩越大，分子极性越强。多原子分子偶极矩是各个共价键偶极矩的矢量和。μ=0（C.m)38诱导效应：由于成键原子电负性不同，引起分子内电子云分布不均匀，这种影响沿分子链静电诱导的传递下去；这种分子内原子间相互影响的电子效应，称为诱导效应（Inductiveeffect），用I表示。诱导效应随分子链的增长而迅速衰减。δ-δ+δδ+δδδ+诱导效应：由于成键原子电负性不同，引起分子内电子云诱导效应随391.4.3共价键的断裂和有机反应的类型离子型反应：可分为亲电反应、亲核反应1.4.3共价键的断裂和有机反应的类型离子型反应：可分为401.5分子间相互作用力这种作用力产生在极性分子之间。极性分子带有部分正电荷的一端与另一分子带有部分负电荷的一端之间的吸引作用。1.5.1偶极-偶极相互作用1.5分子间相互作用力这种作用力产生在极性分子之间。极性分411.5.2范德华力非极性分子虽然没有极性，但在分子中电荷的分配并不总是均匀的，在电子运动中可以产生瞬间偶极。在非极性分子间，由于这种瞬间偶极所产生的相互作用力称为范德华(vanderWaals)力（也称色散力）。1.5.2范德华力非极性分子虽然没有极性，但在分子中电荷的421.5.3氢键当氢原子与电负性很大F、O、N原子相连时，使氢原子带部分正电荷，因而氢原子可以与另一分子的F、O、N原子的未共用电子对以静电引力相结合。这种分子间的作用力称为氢键。两个甲醇分子间可以形成氢键。范德华力三种键吸引力的大小顺序为：氢键>>偶极-偶极吸引力>氢键1.5.3氢键当氢原子与电负性很大F、O、N原子相连时，两43酸酸碱碱+-共轭碱酸1.6酸碱的概念凡是能给出质子的分子或离子都是酸；凡是能与质子结合的分子或离子都是碱。酸失去质子后基团是它的共轭碱；碱得到质子生成的物质就是它的共轭酸。1.6.1

布朗斯特（Brönsted)酸碱的概念酸碱共轭碱共轭酸酸酸碱碱+-共轭碱酸1.6酸碱的概念凡是能给出质子的分子44在有机化合物中有些化合物能够给出质子，它们是酸。（与电负性较大的O,N等杂原子）相连的氢原子。如：乙酰胺甲胺

苯磺酸

乙酸在有机化合物中有些化合物能够给出质子，它们是酸。乙酰胺甲胺45有些化合物能够接受质子，它们是碱，这些化合物通常是含有O,N等原子的分子或含有负电荷的离子。如：乙醚乙醇甲胺甲氧负离子苯氧负离子甲胺负离子有些化合物能够接受质子，它们是碱，这些化合物乙醚乙醇甲胺甲氧461.6.2路易斯（Lewis)酸碱理论酸是能接受外来电子对的电子接受体；碱是能给出电子对的电子给予体。BF3，AlCl3，FeCl3，SnCl4，ZnCl2，MgCl2，H+，R+，Ag+等。Lewis酸：Lewis碱:H2O，NH3，CH3NH2，CH3OH，CH3OCH3，X-，OH-，CN-，RO-，R-

，等。至少有一个原子具有空轨道至少含有一对未共用电子对1.6.2路易斯（Lewis)酸碱理论酸是能接受外来电子471.6.3硬软酸碱原理（HSAB)

硬酸：H+，碱金属、碱土金属离子，Al3+，Fe3+，

BF3，RCO+等；硬碱：F-，OH-，-OAc，Cl-，CO32-，RO-，ROH，NH3，RNH2，NO3-，SO42-等；

软酸：Cu+，Ag+，Pd2+，Pt2+，BH3，I2，Br2等；