有机化学：第一章 绪论

有机化学

OrganicChemistry教材:汪小兰

主编《有机化学》（第四版），

高等教育出版社参考书参考书:邢其毅等《基础有机化学》（第二版），高等教育出版社

莫里森等［美］《有机化学》（第二版），科学出版社胡宏纹等，《有机化学》（第二版），人民教学出版社IRCalytonHHeathcock

《Introductiontoorganicchemistry》本期上40学时；3.0学分；难度系数k=1.2。半期考试成绩占20%，平时成绩占10%，期末考试成绩占70%。成绩评定：一、化学1、化学：化学主要是在分子、原子或离子等层次上研究物质的组成、结构、性质、变化以及变化过程中能量关系的科学。是一门以实验为基础的自然科学。[解释组成、结构]2、物理变化：没有产生新物质的变化。3、化学变化：有新物质产生的变化。[从分子和原子的角度解释新物质]复习二、化学的一些基本概念1、物质的分类：物质场实物混合物纯净物单质化合物金属非金属黑色金属有色金属2、分子和原子：分子：保持物质的化学性质的一种微粒。原子：化学变化中的最小微粒。分子是由原子组成的。3、元素和元素符号：元素：具有相同核电荷数的同一类原子总称为元素。元素符号：以元素拉丁名称的第一个大写字母或再加一个小写字母来表示这种元素。这一个或两个字母就叫元素符号。④、化学式和化合价：化学式：用元素符号来表示物质组成的式子。化合价：一种元素一定数目的原子根其它元素一定数目的原子相化合的性质叫这种元素的化合价。4、原子的结构：①原子结构：原子核核外电子（质子、中子核电荷数）②核外电子的排布：分层排布，每层最多容纳2n2个电子；最外层不超过8个，次外层不超过18个。③离子：阳离子阴离子5、国际单位制（SI）：①SI制：国际单位制是1960年第11届国际计量大会建议并通过的一个单位制。国际单位制有七个基本单位

KgmsAK（开尔文）cd(坎德拉)mol(摩尔)②摩尔：摩尔是物质的量的单位，是指6.023×1023个微粒。③摩尔质量：1摩尔即6.023×1023个微粒的质量称为这种微粒的摩尔质量。分子或原子的摩尔质量以g.mol-1为单位时在数值上等于其分子量或原子量。

第一章绪论

§1.1有机化合物和有机化学一、有机化合物和有机化学OrganiccompoundsandOrganicChemistry1、有机化合物：含有碳元素的化合物。烃和烃的衍生物。Chapter1Introduction1848年，Gmelin（葛美林）和kekule(凯库勒)首先提出了有机物的定义，1874年Schorlemmer（肖莱马）发展了此定义。两种说法的本质是一样的。2、有机化学：研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、用途和有关理论的一门自然科学。OrganicChemistryistheChemistryofCarbonCompounds

1661年，近代化学的奠基者，英国物理学家兼化学家波义耳出版了《怀疑的化学家》一书，书中建立了元素的科学概念，开始把化学确立为科学。1、化学的产生Howdidorganicchemistrydevelop二、有机化学的产生和发展：1667年，德国化学家贝歇尔出版了《土质物理学》一书；1702年，德国化学家兼医学理论家施塔尔将他老师贝歇尔的《土质物理学》再版，并在书中提出了朴素的“燃素说”。1777年，法国化学家拉瓦锡建立了科学的氧化理论，并最终把化学确立为科学。1808年，英国化学家道尔顿建立了近代原子论。1811年意大利物理学家阿佛加德罗提出了分子假说，建立了原子分子论。1871年，俄国化学家门捷列夫发表了《化学元素的周期依赖关系》一文，建立了元素周期律，把庞杂的元素知识纳入到一个严整的体系之中，同原子分子论一起，共同奠定了无机化学和整个化学的理论基础。元素周期律的建立，标志着无机化学的形成。2、

有机化学和无机化学的形成有机化合物的提纯，有机化合物的分析和有机化合物的合成，特别是有机化合物的合成是近代有机化学创立地标志。

瑞典化学家舍勒于1769年分离出了酒石酸，于1780年分离出了乳酸。1784年拉瓦锡对一些有物进行了分析。1828年，德国化学家魏勒首次制得了尿素，动摇了“生命力论”的基础。1830年，德国化学家李比希改进了拉瓦锡对有机物地分析方法，并对许多有机物进行了精确分析。1845年，魏勒的学生科尔伯合成了醋酸。实际上，从1828年魏勒首次制得尿素开始，到1845年，许多化学家合成了许多有机化合物。“生命力论”彻底破产，有机化学形成一门科学。三、有机化合物的特点：Propertiesoforganiccompounds1、结构上：有机分子的结构复杂；可形成C-C键；有同分异构现象。

同分异构现象：有机化学中普遍存在着一种现象，结构和性质毫不相同的几种化合物有时具有相同的分子式；也就是说分子式相同的化合物不一定是同一种化合物，这种分子式相同而结构和性质不同的现象叫做同分异构现象；如白糖和麦芽糖；丁醇和乙醚。

同分异构体：分子式相同而结构和性质不同的化合物互为同分异构体。同分异构构造异构立体异构（平面异构）碳链异构位置异构官能团异构构象异构构型异构顺反异构旋光异构（对映异构）2、性质上：①易燃和分解；②b.p和m.p低；③难溶于水；④反应速度慢；⑤是非电解质。3、有机化学作为一门科学来研究的原因：①种类繁多，有700多万种；②分子结构特殊；③性质与典型的无机物不同。4、有机化学的重要性：①人们所用的药物、农药、试剂大多数是有机物；②有机化学形成的分支，如高分子化学，许多日用品都是有机高分子化合物；③有机化学与生物学结合，形成了生物化学、分子生物学等。6、有机化学的学习方法：①做好实验，积累第一手的直接知识和感性材料。②抓住基本概念，理解其实质：要多读概念，对照起做习题。③勤于归纳总结：有机化学的内容很多，全靠死记硬背是不可能学好的，但有机化学的规律性很强，通过归纳总结，可以抓住规律性的东西，学起来就简单的多。方法：每章的基本概念、各类物质的化学性质和合成方法、增长和减短碳链的方法等。

④要相信并且进一步培养自己的“空间想象能力”。⑤注意人名反应：课本中有24个人名反应、7个人名试剂和5个人名规则。本学期要学12个人名反应，6个人名试剂和4个人名规则。⑥适当记一些基本的材料。有机化学学什么？怎么学？化学性质命名结构写出写出系统命名平面结构和立体结构说明推测反应历程合成鉴别官能团

§1.2共价键的一些基本概念

一、共价键理论Theoryofcovalentbond

1、简单历史：1916年美国化学家Lewis(路易斯)提出了共价键学说，建立了经典的共价键理论，但这一理论本身存在着许多矛盾，为了解决这些矛盾，1927年德国化学家兼理论物理学家海特勒和伦敦首先把量子力学理论应用到分子结构中获得成功。后来，鲍林等学者又发展了这一成果，建立了现代共价键理论ValenceBondTheory，简称VB理论。

1932年，美国化学家密里根和德国化学家洪特提出了分子轨道理论，MolecularOrbitaoTheory，简称MO法（理论）。这样，三十年代后就形成了两种现代共价键理论，VB法和MO法。1931年，鲍林为了完善价键理论（即VB法），提出了“杂化轨道”这一概念。此概念开始仅属于价键的范畴。后来，MO法中也使用了这一概念。20世纪50年代，许多学者将这一概念不断深化和完善，使之成为当今化学键理论的重要内容。不过，无机化学课本中也只是把它作为VB理论的补充来提的。有机化学中这一理论用的很多。

1932年前后，鲍林又提出了共价键的共振理论，共振理论也是VB理论的补充。总的来说，当今的共价键理论也只有两种，一种是共键理论（VB法），一种是分子轨道理论（MO法）。2、VB理论的主要内容：共价键的形成可以看成是原子轨道重叠或电子配对的结果，轨道重叠越多，键越稳定；共价键有方向性；共价键有饱和性。3、分子轨道理论：①原子轨道：atomicorbital

A、原子轨道是表征原子中电子运动状态的一个函数，也叫波函数，用Ψ表示。|Ψ|2的几率分布就是电子云。

B、Ψ是薛定谔方程的合理解，是一个数学函数式，不是一个数值。

C、S轨道呈球形，P轨道呈哑铃形等，是把波函数中的经向部分看成是常数时的函数图形。

②分子轨道：molecularorbital

A、成键电子在整个分子中运动，表征电子运动状态的波函数Ψ称为分子轨道。

B、分子轨道由原子轨道组合而得，有几个原子轨道组合就得几个分子轨道。

C、原子轨道组合成分子轨道必须符合能量相近、原子轨道重叠部分要最大及对称匹配三个条件。

D、每一个分子轨道有一个相应的能量E，电子填充同样遵守鲍林原理和洪特规则，分子的总能量为各电子占据着的分子轨道的能量总和。

③σ分子轨道和π分子轨道沿键轴旋转时，形状和符号都不改变的分子轨道称为σ分子轨道。两个相互平行的P轨道从侧面重叠形成分子轨道时，有一个节面，这种分子轨道叫π分子轨道。二、共价键的键参数Propertiesofcovalentbond

1、键长：bondlength分子中形成共价键的两个原子核之间的平均距离。单位是纳米（nm）。1nm=10A0=10-9m2、键角：bondangles两价或两价以上原子与其它原子成键时，两个共价键之间的夹角。3、键矩：dipolemoment

①存在的原因：元素的电负性不同。②定义：正负电荷中心的电荷（e）与正负电荷中心之间的距离（d）的乘积；为一矢量；通常规定其方向从正到负。U=e.d；单位为D（德拜）。③无键矩的共价键为非极性共价键；有键矩的共价键为极性共价键。④偶极矩：分子中各化学键的键矩的矢量和。注意偶极矩和键矩的区别、联系。极性分子和非极性分子的区别。如H2O和CCl4。4、键能：bondenergy1molA(g)与1molB(g)原子结合成1molA-B(g)分子时放出的能量。A-B(g)离解为A(g)和B(g)时吸收的能量也叫键能（键的离解能）。[注意键能和键的离解能的区别。对于多原子的分子中共价键的键能一般是指同一类共价键离解能的平均值。同一类共价键中，键能大，键就稳定]。三、共价键的断裂1、断裂的方式：均裂和异裂；均裂产生自由基（游离基）。异裂产生正负离子。2、有机反应类型：自由基（游离基）反应离子型反应（包括亲电和亲核两种反应）协同反应（周环反应）

§1.3研究有机化合物的一般步骤

分为四步进行：一、分离提纯：简介蒸馏、分馏、萃取、重结晶等。二、纯度的检验：简介熔、沸点的测定。三、实验式和分子式的确定：1、定性分析出该化合物由哪几种元素构成；2、定量分析出各种元素的含量，确定实验式；3、测定其分子量，结合实验式确定分子式。四、结构式的确定：先简介物理方法和化学方法。再强调两种方法是相辅相成的，结构包括构造、构型和构象。构造：分子中原子成键的顺序和键型。（分子中原子相互连接的方式和秩序）

§1.4有机化合物的分类和官能团

classificationoforganiccompoundsandfunctionalgroup一、按碳架分类：开链化合物、碳环化合物和杂化化合物。开链化合物：如烷、烯、炔、醇、酚、醚等。碳环化合物：有脂环烃和芳香烃以及它们的衍生物。杂化化合物：如呋喃、噻吩、吡咯