认识有机化合物的结构理论和有机反应类型讲解

认识有机化合物的结构理论和有机反应类型能力目标教学目标1.具有识别有机物与无机物的能力。2.具有根据有机结构判断其类别的能力。知识目标1.掌握有机化合物的特点2.掌握有机化合物的结构理论3.掌握有机化合物的分类与结构素质目标1.培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；2.培养安全、环保、健康生产意识；3.培养分析问题和解决问题的能力；4.创新能力培养等。认识有机化合物的结构理论和有机反应类型目录/CONTENTS

02认识有机化合物的结构理论和有机反应类型一、凯库勒结构式用一根短线代表一个共价键有机化合物的结构理论和有机反应类型确定有机化合物中碳原子为四价；碳原子除能与其它元素结合外，还可以和其它碳原子以单键、双键和叁键相互结合成碳链或碳环；化学式代表了分子中原子的种类、数目和彼此结合的顺序和方式1、价键理论(电子配对法，VB)假定分子的原子具有未成对电子且自旋相反，则可以互相配对构成共价单键;有机化合物的结构理论和有机反应类型二、共价键的本质共价键的特点（1）饱和性

原子中有多少个未成对电子，只能形成多少个共价键。单电子一旦配对成键后，就不能与其他原子的单电子配对成键。（2）方向性两原子沿一定方向达到最大程度的重叠，其核间电子云密度越大，形成的共价键越稳定。有机化合物的结构理论和有机反应类型2、分子轨道理论（MO）

分子轨道由原子轨道组合而成，分子轨道是多中心的。形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称匹配原则、最大重叠原则。有机化合物的结构理论和有机反应类型成键的原子轨道的能量相近能量差愈小愈好，这样才能够有效地组成分子轨道能量近似原则组成分子轨道的原子轨道的符号(即位相)必须相同，才能匹配组成分子轨道。否则就不能组成分子轨道对称匹配的原则原子轨道重叠的部分要最大，愈大愈好，使所形成的键稳定最大重叠原则在分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。有机化合物的结构理论和有机反应类型多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能地先占据能量最低的轨道，然后按原子轨道近似能级图中的顺序依次向能量较高的能级上分布能量最低原则不能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数，或者说在轨道量子数m.l.n确定的一个原子轨道上最多可容纳两个电子，而这两个电子的自旋方向必须相反泡利不相容原则电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道洪特原则1、键长-----反映键的强度形成共价键的两原子原子核之间的平均距离。两原子之间形成的键越短，表示键越强，分子越稳定，相同的共价键的键长在不同的化合物分子中不同；例如：C—C：0.154nm;C=C:0.134nm键长越短，键能越大，成键越稳定，断裂越困难有机化合物的结构理论和有机反应类型三、共价键的属性常见共价键平均键长有机化合物的结构理论和有机反应类型2、键角----反映分子的空间构型键角反映了分子的空间结构，键角的大小与成键的中心原子有关，并随着分子结构不同而改变，因为分子中各原子或基团是相互影响的。有机化合物的结构理论和有机反应类型3、键能----反映分子的稳定性形成共价键的过程中体系释放出的能量，或断裂共价键体系所吸收的能量。键能反映了共价键的强度，键能愈大键愈牢固。键能通常指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时，每种键所需能量的平均值。有机化合物的结构理论和有机反应类型对双原子分子来说，键能就是键的解离能。指分子中某一个给定的共价键断裂生成原子或自由基时所吸收的能量。常见共价键的平均键能有机化合物的结构理论和有机反应类型4、键的极性----反应键的断裂能力，与反应活性有关有机化合物的结构理论和有机反应类型

两个相同元素的原子所形成的共价键，由于电子云在两个原子之间对称分布，正负电荷中心相重合，这种共价键没有极性，称为非极性共价键。如：H—H；Cl—Cl；不相同原子形成的共价键，由于成键原子的电负性不同，其吸引电子的能力不同，电子云在成键原子之间并不是对称分布的。电负性较强一端电子云密度较大，具有部分负电荷（一般用δ-表示），而另一端电子云密度较小，具有部分正电荷，以δ+表示。这样的键具有极性，称为极性共价键。有机化合物的结构理论和有机反应类型如：H—Cl键，电负性差为0.9。有机化合物的结构理论和有机反应类型一些元素的电负性共价键的极性由偶极矩来衡量。偶极矩

的定义为：有机化合物的结构理论和有机反应类型μ=q×d式中：q为正电荷中心或负电荷中心上的电荷值；

d为正、负电荷中心之间的距离(偶极长)。偶极矩的单位为德拜D（Debye）有机化合物的结构理论和有机反应类型有机化合物的结构理论和有机反应类型构成共价键的两个不同原子，其电负性差值越大，键的极性越强。有机化合物的结构理论和有机反应类型电负性是元素的原子在化合物中吸引电子的能力的标度。元素电负性数值越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强。反之，电负性数值越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱（稀有气体原子除外)。有机化合物的结构理论和有机反应类型在双原子分子中，键的偶极矩即是分子的偶极矩。但多原子分子的偶极矩，则是整个分子中各个共价键偶极矩的矢量和。偶极矩为零的分子是非极性分子，偶极矩不等于零的分子为极性分子。偶极矩越大，分子的极性越强。同一原子中能量相近的原子轨道可以混合起来重新组合，形成新的原子轨道。杂化前后轨道数不变，新形成的杂化轨道能量相同。（但前后能量发生变化）杂化轨道的形状发生了变化，杂化轨道的形状变成一头大一头小了,用大的一头与其他原子的轨道重叠,重叠部分显然会增大。杂化轨道的伸展方向也发生了变化，杂化轨道在空间力求最大夹角。（排斥力最小）有机化合物的结构理论和有机反应类型四、杂化轨道理论1、sp3杂化有机化合物的结构理论和有机反应类型原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个ns

轨道与三个np

轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为sp3杂化轨道。sp3杂化四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角109°28′有机化合物的结构理论和有机反应类型有机化合物的结构理论和有机反应类型2s2pC的基态2s2p激发态sp3杂化轨道激发CH4分子的形成过程有机化合物的结构理论和有机反应类型CHHHH109°28’2、sp2杂化有机化合物的结构理论和有机反应类型同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道。三个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120°sp2杂化120°有机化合物的结构理论和有机反应类型有机化合物的结构理论和有机反应类型乙烯分子H2C=CH2的形成过程2s2pC的基态2s2p激发态激发sp22p有机化合物的结构理论和有机反应类型CHHHHC3、sp杂化有机化合物的结构理论和有机反应类型同一原子中一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道称为sp

杂化轨道。两个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180°sp杂化180°有机化合物的结构理论和有机反应类型有机化合物的结构理论和有机反应类型乙炔分子HC

CH的形成过程2s2pC的基态2s2p激发态激发sp2p有机化合物的结构理论和有机反应类型CHHHHC1、自由基反应均裂：成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团，共价键的这种断裂方式称为均裂。产生的未成对电子的原子或基团，叫自由基。有机化合物的结构理论和有机反应类型五、有机反应类型A:B

A·+B·有机化合物的结构理论和有机反应类型自由基反应：共价键均裂生成自由基活性中间体而引起的反应。

Cl:Cl(光照)

Cl·+Cl·CH4+Cl·

CH3·+H:Cl反应条件：光、热或自由基引发剂的作用下进行。自由基基团稳定性有机化合物的结构理论和有机反应类型叔丁基自由基异丙基自由基乙基自由基甲基自由基含单电子的碳原子上连接的烷基越多，自由基越稳定。2、离子型反应异裂：成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团所占有，形成正、负离子，共价键的这种断裂方式称为异裂。有机化合物的结构理论和有机反应类型A:B

A++B-离子型反应：共价键异裂生成C+、C-活性中间体进行的反应。(CH3)3C:Cl

(CH3)3C++Cl-伯、仲、叔烷基正碳离子的稳定性有机化合物的结构理论和有机反应类型碳正原子上所连的烷基越多，正电荷分散程度越高，稳定性越高。>>>3、协同反应协同反应往往有一个环状过渡态如双烯合成反应经过一个六元环过渡态，不存在中间步骤有机化合物的结构理论和有机反应类型有机化合物的结构理论和有机反应类型起反应的分子，单分子或双分子发生化学键的变化，反应过程中只有键变化的过渡态，一步发生成键和断键，没有自由基或离子等活性中间体产生周环反应定义：周环反应指通过环状过渡态进行的协同反