《有机化学》第一章-绪论

有机化学(OrganicChemistry)考试和成绩

期中和期末考试各一次

课堂练习多次

成绩评定的主要因素：期中（20%）和期末考试（60%）

成绩评定的其它因素：习题完成情况、学习态度和

出勤率等（20%）关于习题

每章后根据教学内容安排一定量的练习布置作业后下一次课交作业未布置的习题自行完成鼓励完成课堂布置思考题课前预习听课、记笔记整理、归纳、总结做习题（巩固）——

非常重要！！讨论及答疑学好有机化学的几个重要环节切记：不要死记硬背不要临时抱佛脚反应物产物学习中应注意的几个方面有机化合物的结构与反应反应性质结构有机反应与反应机理有规律的反应特殊反应反应原理反应过程机理反应规律有机反应的应用——有机合成简单化合物多步反应复杂分子?如何步骤最少产率最好环境中降解如何降解率最好第一章绪论

主要内容有机化合物和有机化学有机化合物的特性

分子结构和结构式

共价键分子间相互作用力酸碱的概念

有机化合物的分类有机化合物的研究程序

有机化学（OrganicChemistry）

——研究有机化合物的结构和性质的科学有机化合物

——

含碳的化合物一.有机化合物和有机化学HCNOFPSClBrISiB有机化合物中常见的元素碳氢化合物及碳氢化合物衍生而得的化合物

生命论与早期的有机化学（1828年之前）有机化合物最早的有机化合物来自于动植物体（有机体）生命论(Vitalism)认为：有机化合物只能由有机体产生。无机化合物则存在于无生命的矿藏中，同时也可由有机体产生。(一)初期阶段18世纪—19世纪

1得到了一系列较纯的有机物公元770—180年间，就出现关于酿酒的记载汉朝出现制纸、染色工艺由动植物取得较纯的有机物

1769年葡萄汁葡萄糖

1780年酸牛奶乳酸柠檬汁柠檬酸尿素尿酸

1805年从鸦片内取得第一个生物碱吗啡

1820年从金鸡纳树喹啉2有机物在实验室不能制备，而是靠“生命力”制备生命力者认为：动植物有机体具有一种生命力，依靠这种生命力才能制造有机物质。

1828年氰酸铵尿素

1845年柯尔伯合成醋酸

1854年贝特洛合成属于油脂的物质3通过元素分析发现有机物都含有碳

1781年拉瓦锡通过燃烧的方法来分析有机物植物：CHO

动物：CHON

把含有碳的化合物称为有机物(二)形成阶段

19世纪初期—19世纪中期

1能人工合成一系列有机物

1950年利用煤焦油合成药物、染料、炸药，从此打破了“生命力”论，开辟了有机化学新天地。

2确立了经典的有机结构理论

1855年，Kekule和Couper提出了有机物的分子结构

(i)碳是四价的

(ii)碳可以结合成键或者环1.对热不稳定，易燃烧（极少数例外）

2.熔点较低（一般在250oC以下）

3.易溶解于有机溶剂中，难溶于水。

4.反应速率较小，一般需加热或加催化剂，副反应多5.同分异构体较多甲醚乙醇二.有机化合物的特点

分子结构：分子中各原子的连接顺序、连接方式

及相应的空间排列。

结构式是表示分子结构的化学式，有短线式、缩减式和键线式三种。甲醚乙醇三.分子结构和结构式用键线式简化结构式省略了什么？四.共价键1、化学键的两种基本类型共价键：原子间共用电子形成的。离子键：由原子间电子的转移形成的。2、共价键的特性方向性：共价键是由参与成键原子的电子云重叠形成的，电子云重叠越多，则形成的共价键越稳定，因此电子云必须在各自密度最大的方向上重叠，这就决定了共价键有方向性。饱和性：原子核外未成对的电子数，也就是该原子可能形成的共价键的数目。

有机分子中的化学键——共价键碳是四价的碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物直链带侧链环状C:1s22s22p2

最外层4个价电子中等电负性可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）单键

——

由一对共享电子形成的键双键

——

由两对共享电子形成的键叁键

——

由三对共享电子形成的键

有机化合物结构的常用表达方式Lewis电子式价键式缩写式甲烷乙烯乙炔单键双键叁键以“头碰头”的方式相互重叠形成的键.

键3、共价键的类型

键

-----以“肩并肩”方式重叠的键.

原子轨道理论（s

轨道、p

轨道）共价键：两个带有自旋反平行单电子轨道的交叠（s

键和p

键）杂化轨道理论：成键之前原子轨道进行了重组四面体型分子平面型分子直线型分子C-H键长度相等有一根键较活泼有两根键较活泼4、杂化轨道理论2s2px2py2pz2s2px2py2pz跃迁原子轨道重组4个sp3轨道C:1s22s22p2

碳原子的几种轨道杂化

sp3杂化四面体型

甲烷(CH4)的成键示意C—C键：

s

键（sp3-sp3）C—H键：

s

键（1s-sp3）sp2杂化2s2px2py2pz2s2px2py2pz跃迁原子轨道重组

3个sp2轨道

2pz平面型乙烯的形成sp杂化2s2px2py2pz2s2px2py2pz跃迁原子轨道重组sp

2py

2pz直线型乙炔的形成要点：1.成键电子的运动不是局限于两个成键原子之间，而是在整个分子的区域内；2.分子中价电子的运动状态用分子轨道描述3.分子中的电子根据能量最低原理、保里原理和洪特规则填充在分子轨道上；4.决定分子化学性质的主要是原子的价电子5、分子轨道理论能量φ1sφ1s原子轨道Ψ1s=φa+φb成键轨道Ψ1s=φa-φb反键轨道氢分子的轨道和轨道能级图σ1s*σ1s只有能级相近的原子轨道才能有效地组合成分子轨道。2.原子轨道相互交盖程度越大，形成的键越稳定。3.只有对称性相同（即位相相同，或说对称性匹配）的原子轨道才能组合成分子轨道。原子轨道组成分子轨道必须满足一定条件：五、共价键的键参数1、键长：稳定的分子中两个原子核之间的距离。

2、键能：将两个成键原子分开，使其成为原子状态所需的能量。

3、解离能：断开某一共价键所需要的能量（不同于键能）4、键角：分子中共价键之间的夹角。

SP:180o,SP2:120o,SP3:109.5o

5、

键的极性、分子的极性和分子间力（1）键的极性键的极性是由于成键的两个原子之间的电负性差异而引起的。CH3δ+→Clδ-

共价键的极性大小可用偶极矩（键矩）μ来表示。

μ=q·R

式中，q=正、负电荷中心所带的电荷值（库仑C）

R=正、负电荷间的距离（m）（2）分子的极性

在双原子分子中，共价键的极性就是分子的极性。但对多原子的分子来说，分子的极性取决于分子的组成和结构。多原子分子的偶极矩是各键的偶极矩的向量和。μ=0μ=0μ=3.63×10-30C·m

甲烷四氯化碳三氯甲烷

偶极矩=0，为非极性分子；反之为极性分子诱导效应：分子内成键原子的电负性不同，而引起分子中电子云密度分布不均匀，且这种影响沿分子链的静电诱导地传递下去，这种分子内原子间相互影响的电子效应，称为诱导效应。CH3—CH2δδδ+→CH2δδ+→CH2δ+→Clδ-（3）分子间力

①偶极—偶极作用力

这种作用力产生在极性分子之间。使分子定向排列。这种分子间力也称为定向力。

δ+δ-δ+δ-δ+δ-

CH3－Cl……CH3－Cl……CH3－Cl

②范德华力

非极性分子在运动中可以产生瞬间偶极。这种瞬间偶极所产生的相互作用力称为范德华力（也称色散力）。范德华力不仅存在于非极性分子中，也可存在于极性分子中。范德华力比共价键作用力弱得多。

③氢键

当氢原子与电负性很大、原子半径很小的氟、氧、氮原子相连时，由于这些原子吸电子能力很强，使氢原子带部分正电荷，因而氢原子可以与另一分子的氟、氧、氮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。

氢键有方向性和饱和性，其强度介于分子间作用力和共价键之间。有机化合物绝大多数是共价化合物，以碳与其它非碳原子Y间共价键的断裂为例1、共价键断裂的两种方式均裂：一个共价健断裂时，组成该键的一对电子由键合的两个原子各留一个异裂：成键的一对电子保留在一个原子上六、有机反应的基本类型2、有机反应的基本类型游离基反应：按均裂进行的反应离子型反应：按异裂进行的反应条件：一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在下进行。协同反应：反应过程中键的断裂与生成是同时发生的的反应条件：一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机分子通过共价键的异裂形成—个离子型的活性中间体而完成的。七.有机化合物分类

按碳架分类

链状化合物

环状化合物

直链

支链

碳环

杂环芳环不饱和饱和按有机官能团分类还原硝基苯C6H5NO2硝基化合物亲核加成乙腈CH3CN腈化物碱或亲核试剂乙胺CH3CH2NH2胺含氮有机物亲核取代、消除氯乙烷CH3CH2Cl卤代物芳香亲电取代苯芳烃亲电加成丁二烯CH2=CHCH=CH2二烯亲电加成乙炔HCCH炔烃亲电加成乙烯CH2=CH2烯烃自由基取代乙烷CH3CH3烷烃碳氢化合物典型反应类型名称举例开环环氧乙烷环氧化合物乙醚CH3CH2OCH2CH3醚芳香亲电取代苯酚C6H5OH酚亲核取代N-甲基乙酰胺CH3CONH(CH3)酰胺亲核取代乙酸乙酯CH3COOCH2CH3酯亲核取代乙酸酐(CH3CO)2O酸酐亲核取代乙酰氯CH3COCl酰卤羧酸衍生物亲核加成、取代乙酸CH3COOH羧酸亲核加成丙酮CH3COCH3酮亲核加成乙醛CH3CHO醛亲核取代、消除乙醇CH3CH2OH醇含氧有机物典型反应类型名称举例分类（续）亲核取代、消除八.酸碱的概念1.勃朗斯德(BrÖnsted)酸碱质子论

酸是质子的给予体，碱是质子的接受体平衡主要趋向形成更弱的酸和更弱的碱。

酸碱强度表示：

pKa、

pKb

酸或碱越强，其pK值越小（离解常数K值越大）。2.路易斯(lewis)酸碱电子论酸是电子对的接受体，碱是电子对的给予体。lewis酸碱反应形成配位键