第一章-有机化合物的结构和性质.ppt

1、有机化学,Organic Chemistry,教材：徐寿昌主编有机化学第二版,主讲:李翠林,2011.9,参考书,基础有机化学刑其毅、徐瑞秋、周政编，高等教育出版社。 有机化学陈淑芬、汤长青主编，大连理工大学出版社。（新世纪高职高专教材编审委员会） 有机化学提要、例题和习题王永梅、王桂林编，天津大学出版社。 有机化学美RT莫里森编，科学出版社。 有机化学曾昭琼主编，高等教育出版社，第三版。 有机化学反应机理指南英P赛克斯著，科学出版社。,课堂要求,旷课五次，请假七次者，期末总评不及格。旷课六次，只能参加清考，事假达三分之一，病假达二分之一，作业只交一半者，实行留级制度。 课前预习，课后复习。

2、按时完成作业，活页作业本，每章交一次作业，全收，每次批五分之一，三次未交作业者，期末总评不及格。作业本上写上点名本上的学号 。 作业要认真、规范，字迹要工整，版面要整洁。,第一章 有机化合物的结构与性质,【重点】 1. 有机化合物的发展及定义 2.有机化合物的特点 3.共价键的一些基本概念 【难点】 1共价键理论 2分子轨道理论 3共价键的键参数,1.1 有机化合物和有机化学,1806年，瑞典化学家贝采尼乌斯首先提出“有机化学” 有生机之物 碳化合物 碳氢化合物。 1828年，德国化学家魏勒(Whler,F.)在实验室将无机物氰酸铵溶液蒸发得到有机物尿素。 NH4CNO(NH2)2CO Woh

3、ler给瑞典化学家JBerzelius的信中这样写到：我应当告诉您的是：我制造出尿素，而且不求助于肾或动物无论是人或犬。 1845年，科尔伯(H.kolber)从单质出发合成了乙酸； 1854年，柏塞洛(M.berthelot)合成了油脂类化合物；,1. 有机化学的发展,尔后，布特列洛夫合成了糖类化合物；. 此时，化学家们才放弃了不科学的生命力学说，加强了有机化合物的人工合成实验； 1874年，vantHoff(荷)和LeBel(法)提出碳的四面体构型学说，建立了分子的立体概念，开创了以立体观点来研究有机化合物的立体化学（stereochemistry）。 1917年，Lewis(美)用电子对

4、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。,1. 有机化学的发展,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。 80-90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。 在十九世纪初期发展了定量测定有机化合物组成的方法，并分析了许多有机化合物。十九世纪中期以后，开始把有机化合物看作是碳化合物，把有机化学看作碳化合物化学，有机化学成为一门科学。 20世纪处建立了以煤焦油为原料，生产合成

5、燃料、药物和炸药为主的有机化学工业。 20世纪40年代又迅速的发展了石油化学工业。,1. 有机化学的发展,现在有机化合物的含义： 碳氢化合物及其衍生物。,2.有机化学的定义,不含碳的有机物：SiH4（硅烷） 不含氢的有机物：CCl4（四氯化碳） 有机物与无机物可相互转化,有机化学：研究有机化合物来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论、变化规律和方法学的科学。,有机化合物除含C、H两种元素外，有的还含有N、O、S、P等元素。,有机化学是一门迅速发展的学科,19011998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的 化学奖55项，占化学奖61%。,1.2 有机化合物的特点,有机化合物的特点：“

6、多、燃、低、难、慢”。 1、有机化合物数量多。普遍存在异构现象 2、大多数有机化合物易燃烧，也有例外，比如四氯化碳，不但不燃，而且可以灭火。 3、大多数有机化合物熔点较低，超过300以上很少。 4、有机化合物大多数难溶于水，当然这是对大多数有机化合物而言，也有的有机化合物与水混溶。,5、一般有机化合物的热稳定性较差，易受热分解，许多有机化合物在200-300 时即逐渐分解。 6、大多数有机化合物发生的有机化学反应速度比较慢，不像无机反应可以瞬间完成。当然有的有机反应速度很快，比如炸药的爆炸，反应速度很快。 7、大多数有机化学反应都有副反应，反应不是定量进行的，所以一般情况下有机化学反应式不用配

7、平，只要写出主要产物就可以。 8、有机化合物分子组成复杂。如DNA、氨基酸等。,1.2 有机化合物的特点,1.3有机化合物中共价键,（1） 价键的形成可看作是原子轨道的重叠或电子配对的结果，如：,成键电子自旋方向必需相反，只有自旋方向相反的两个单电子才能形成一条共价键。共用两对电子形成双键，其余类推：,1）价键理论,（2） 共价键的饱和性：原子中未成键电子与另一原子中的某一电子配对后，不能再与第三个电子配对。 （3） 方向性；在电子云密度最大方向才能得到最大重叠而成键。,1）价键理论,S 和P电子原子轨道的三种重叠情况,2) 分子轨道理论,分子轨道理论是从分子的整体出发去研究分子中每个电子的运

8、动状态，认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的，该理论认为化学键是原子轨道重叠产生的，任何数目的原子轨道重叠可以形成同样数目的分子轨道，如 H2 的形成：,由原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件：,（1） 对称性匹配：组成分子轨道的原子轨道的符号（位相）必须相同。 （2） 原子轨道的重叠具有方向性：只能在特定方面上形成的分子轨道。 （3）能量相近：只有能量相近的原子轨道才能组成成分子轨道。,轨道的示意图,氢分子的分子轨道,S 和P 原子轨道之间的成键包括了S 轨道以P 轨道的轴线方向相互接近而与P 轨道的一端发生最大程度的重叠，同样形成一对成键和反键*分子轨道，例 HF：,*,P 轨道与

9、P 轨道能形成分子轨道，例F2：,*,但是，当两个互相平行的P轨道在侧面重叠形成分子轨道时，如Py-Py or Pz-Pz所形成的分子轨道称轨道。轨道还保留着对称面（基面）。例：,1.4 共价键的键参数,1）键长：单位nm，一定的共价键的键长是一定的。 2）键角：键角大小随分子结构不同而改变，它反映了分子的空间结构。 3）键能：双原子分子的离域能便是键能。 键能愈大，键愈牢固，一个分子中不同的键其离域能是不同的，对多原子分子而言，其共价键的键能指同类共价键离域能的平均值。 A（气） + B（气） AB（气） + 键能,4）分子的偶极距：,例： CH3+ Cl- 偶极距= qd q: 中心电荷

10、d：正负电荷中心的距离 分子的偶极距是各键的键距向量和:,=0 =0 =1.94D Cl-Cl H-H等 的偶极距为零。,1.5共价键的断裂,1）均裂(一对电子平均分给两个原子或原子团),2）异裂,1.6 有机化学中的酸碱概念,1.6.1 布伦斯特酸碱定义和路易斯酸碱定义 布伦斯特酸碱：凡给出质子的叫做酸，凡是能与质子结合的叫做碱 路易斯酸碱：凡是能接受外来电子对的叫做酸，凡是能给予电子对的叫做碱 路易斯酸能接受外来电子对，因此它具有亲电性，在有机反应中又叫做亲电试剂，路易斯碱能给予电子对，因此它具有亲核性，在有机反应中又叫做亲核试剂。,强酸的Ka值大，弱酸的Ka值小， 强酸具有低pKa值，弱

11、酸具有高pKa值,1.6.2 酸碱的强弱,1.7 有机化合物的分类：,（1）开链族化合物（也叫脂肪族化合物）分子中碳原子间互相结合成碳链，不成环状。 如，直链烷烃、烯烃、炔烃。（CH3CH2CH2CH3) （2）碳环族化合物: A脂环族化合物如：环己烷、环己烯、环己醇等 B芳香族化合物如：苯、甲苯、硝基苯、萘等 （3）杂环族化合物如：噻吩、呋喃、吡啶等,1.7.1 按碳架分类：,官能团：指有机化合物分子中比较活泼易发生反应的原子或原子团。 化合物的性质主要由官能团决定，反应主要发生在官能团及其相关部位，具有相同的官能团的化合物具有类似性质。常见的官能团有： C=C- 碳碳双键；C三C- 碳碳叁

12、键；OH 羟基； C-O-C 醚键；X(F,Cl,Br,I)卤原子； C=O 羰基； COOH 羧基；SO3H 磺酸基；NO2硝基；NH2氨基等。,1.7.2 按官能团分类：,1.8 研究有机化合物的一般方法,一一般研究方法 1 分离纯化 获得纯品（单一化合物 或 单体） 2 纯物质的物理常数测定：bp，mp，折射率，旋光等 3 纯物质的定性和定量分析：确定组成元素，官能团数量，实验式等 4 物质结构的测定与表征：分子结构（原子在分子中的连接顺序、分布方式等） 5 人工合成，性能与结构的研究,1.8 研究有机化合物的一般方法,二化学方法 官能团的化学反应 化学降解法,1.8 研究有机化合物的一般方法,三物理方法,1.9 学习有机化学的重要性,有机化合物遍布自然界,人们的衣食住行都与有机物质有关; 目前,越来越多的生活和工业需要的合成材料来自有机化学工业; 熟悉