有机化学有机化学应用化学系有机教研室应用化学系有机教研室第一章第一章 绪绪 论论一、有机化学一、有机化学化学是研究物质组成、结构、性质化学是研究物质组成、结构、性质 及其变化规律的一门学科及其变化规律的一门学科有机化学是研究有机化学是研究“ “碳碳” ”的化学，是研的化学，是研 究究有机化合物有机化合物的化学；是研究的化学；是研究碳氢碳氢 化合物及其衍生物化合物及其衍生物的化学的化学有机化学的发展、研究方向等有机化学的发展、研究方向等第一节 有机化学与有机化合物有 机 化 学 发 展十九世纪初产生，至今约200年的时间使用有机物提取有机物有机化学理论建立合成有机物有机化学提出1777年瑞典化学家Bergman“无机”“有机” 1806年瑞典化学家Berzelius(伯则里) “有机化学” 1848年Gmnlin（葛美林） 定义约公元前770年十八世纪末，瑞典化学家舍勒开始 如：酒石酸(1770)、草酸(1776) 、乳酸 (1780)、尿酸(1780)、柠檬酸(1784)、 苹果酸(1785)、没食子酸(1786)、 焦性 没食子酸 其它化学家还有尿素(1773)、吗啡(1805) 、叶绿素(1818)、1820年，马钱子碱、 番木鳖碱、辛可宁等生物碱。
提出“生命力学说”1828年，德国化学家魏勒(Wöhler,F.) 制尿素：1845年，柯尔伯(H.kolber) 制得醋酸；1854年，柏赛罗(M.berthelot) 合成油脂类化合物；尔后，布特列洛夫 合成了糖类化合物；……推翻“生命力学说”分析有机物 A.1781年拉瓦锡( Lavoisier ) 燃烧理论 应用于有机分析 B.杜马提出氮的分析法（杜马定氮法） C.李比希( Liebig )进一步改进了析方法， 使碳氢分析成为精确的定量分析技术1855，von Baeyer提出了环张力学说； 1861，布特列洛夫，化学结构的概念； 1865，凯库勒Kekule（德）碳四价学说 碳原子自相结合成键碳原子四价的概念 1874，范霍夫Van’t Woff（荷）及 勒贝尔Lebel（法）的 正四面体概念； 1917，Lewis（美）电子对理论； 1931，Huckel（德）芳香结构理论 ；1933，Ingold（英）化学动力学——饱 和碳原子的亲核取代反应历程； 1962，福井谦一，“前线轨道理论”； 1965，Woodward—Hoffmann分子轨道 对称守恒原理； 1967，Corey逆合成分析原理； 1972，Olah碳正离子的系统概念； 1978，Lehn超分子化学（主客体化学）。
有 机 化 学 重 要 性1901~2002年，诺贝尔化学奖共94项，其中有机化学方面的化学奖57项，占化学奖61%从20世纪下半叶起，化学的主要任务不再是发现新元 素，而是合成新分子，特别是人们感兴趣的明星分子一徐光宪一二、有机化合物二、有机化合物有机化合物有机化合物：：是指碳氢化合物及其衍生物是指碳氢化合物及其衍生物（一）有机化合物的特点（一）有机化合物的特点 1.1.是是共价化合物共价化合物，极性较弱或无极性，极性较弱或无极性 2.2.难溶于水难溶于水 ，易溶于极性小的有机溶剂，易溶于极性小的有机溶剂 3.3.分子组成复杂，分子组成复杂，同分异构现象同分异构现象明显，种类多明显，种类多 4.4.分子间作用力小，以色散力为主分子间作用力小，以色散力为主 5.5.容易燃烧容易燃烧 ，灰分少或没有，灰分少或没有 6.6.熔点低，一般在熔点低，一般在300300℃℃以下以下 7.7.热稳定性差，易分解热稳定性差，易分解 8.8.反应速度慢，副产物较多，反应速度慢，副产物较多，反应机理反应机理复杂复杂（（ 二）有机化合物的研究程序二）有机化合物的研究程序1. 分离提纯2. 元素分析和实验式确定3. 相对分子质量的确定及分子式的确定例:实验式C6H11Cl, 相对分子质量237, 得分子式 C12H22Cl2 4. 有机化合物结构测定[化学方法] 官能团分析、化学降解及合成气液色谱、 X衍射等。
[物理方法]红外(IR)、紫外(UV)、核磁(NMR)、质谱(MS)（（ 三）有机化合物的同分异构现象三）有机化合物的同分异构现象（顺反异构）（对映异构）在以上同分异构现象中有互为两种属于纯净物，是因为构象异构和互变异构的物质只需很少的能量就可以 很快实现相互转化，我们认为它们是同一种物质碳架异构位置异构官能团异构分子式相同，碳原子的连接方式不同引起的 构造异构体例如分子式相同，碳原子的连接方式相同，由于某官 能团或者取代基位置不同引起的构造异构体例如例如分子式相同，官能图的种类不同引起的构造 异构体（（ 四）有机化合物结构表示方法四）有机化合物结构表示方法1.分子式例：丁烷C4H102.实验式C2H53.路易斯电子式Lewis 电子式4.凯库勒结构式、 Kekulé 结构式5.键线式、折线式1）将普通式改写成键线式2）将键线式改写成普通式3）写出2-甲基丁烷的结构式、结构简式、键线式结构式结构简式键线式一、一、 价键理论价键理论原子的电子配对成键，形成稳定的电子构型这种用电子对表示共价键结构的化学式称为lewis结构式特殊共价键——配位共价键（配位键）第二节第二节 有机化合物的结构与有机化学有机化合物的结构与有机化学 反应反应共价键的形成在于成键原子的原子轨道的相互交盖。
如果两个原子各含有一个未成对电子，且自旋相反，就可配对 形成一个共价键，如果含有两个或三个未成对电子，则可形成 双键或叁键未成对电子数就是原子的价数 最大重叠原理共价键具有方向性电子云重叠越多，形成的键就越强， 即共价键的键能与原子轨道的重叠 程度成正比这是共价键的方向性共价键具有饱和性如果一个原子的未成对电子已经配对，就不能与其它原子的 未成对电子配对，这是共价键的饱和性σ键共价键的形成有两种方式 σ键和π键π键σ键：“头碰头”重叠成键， 比较稳定，电子云流动性小， 可以绕键轴自由旋转，两原子 成键最多一个 π键：“肩并肩”重叠成键，比较活泼，电子云流动性小， 易极化，不可以绕键轴自由旋转，两原子成键可以一个或 者两个、更多价键理论， 电子定域共价键有键长、键角、键能、键的极性等属性 根据原子轨道理论、价键理论不能解决的问题： 例如：碳原子在基态时电子排布为1S22S22p2根据价键理论：碳原子在基态时只有2px、 2py两个未成对电 子，就可以和别的原子配对形成两个共价键，这样显然和碳 原子“四价学说”相矛盾，为解决问题就引入杂化轨道理论二、共价键属性二、共价键属性键长、键角、键能、键的极性等1) 键长 成键两原子核之间的距离。
nm or pm2) 键角两个共价键之间的夹角3) 键能形成共价键过程中体系释放的能量或共价键裂解成原子时体系吸收的能量C-H键键能 = 415kJ/mol键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定气态原子A和B结合成气态分子AB放出的能量，就是气态分 子AB离解为气态原子A和B吸收的能量，这个能量就叫键能， 也叫共价键的离解能4) 键的极性偶极矩等于共价键中正负电荷中心的电量与正负电荷中心 距离的乘积，表示为： μ=q×d (单位：Debye德拜)偶极矩()有方向性箭头由正端指向负端、 指向电负性更大的原子净偶极矩指向多原子分子的偶极矩,是各键偶极矩的向量和(分子的形状) 分子的对称性和分子的偶极矩有关，键的极性不一定等于分 子的极性 CO2、CH4、CCl4、CS2等键有极性，分子无极性试写出硫酸、硝酸、磷酸的 电子式、结构简式H2SO4 HNO3 H3PO4 三、三、 杂化理论杂化理论根据价键理论，碳原子只能形成两个共价键，这显然和碳 四价学说相矛盾。
因此在成键过程中要用杂化理论来解释S成分越多，拉电子能力越强: sp＞sp2 ＞sp31.均裂 成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团自由基（游离基）(单电子原子或基团)2.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有，形成正、负离子四、有机化学反应四、有机化学反应有机反应的活性中间体:自由基、碳正离子、碳负离子等有 机 反 应 类 型周环反应：通过环状过渡态进行的反应反应历程：一个反应的反应过程的详细描述，称为该反应 的反应机理(又称为反应机理或反应机制) Page 33倒7行协同反应：是指起反应的分子（单分子或双分子），发生 化学键的变化，在反应过程中只有键变化的过渡态（往往 是环状过渡态），一步发生成键和断键，没有自由基或离 子等活性中间体的产生和参与，这种反应称为协同反应 离子型反应：共价键异裂，一对电子分配给一个原子或基 团，形成正离子或负离子，这种分子经过异裂产生正负离 子而发生的反应称为离子型反应通常在酸、碱或极性物 质作用下进行离子型反应又分为亲电反应和亲核反应， 反应试剂很需要电子或者具有“亲近”电子的能力，这种 试剂称为亲电试剂，容易与被反应的化合物（反应底物） 中能够提供电子的部分发生反应，这种反应称为亲电反应 反应试剂具有提供电子的能力，这种试剂称为亲核试剂， 容易与被反应的化合物（反应底物）中较电正性的部分发 生反应，这种由亲核试剂进攻而发生的反应称为亲核反应 自由基反应：共价键均裂，电子平均分配给两个原子或基团， 这种带有孤单电子的原子或基团叫做自由基（游离基），这 种分子经过均裂产生自由基而发生的反应称为自由基反应。
通常在光、热或自由基引发剂作用下进行一、 布朗斯特(BrÖnsted)酸碱质子论酸是质子的给予体，碱是质子的接受体第三节 有机化学理论酸碱可以带正电荷或带负电荷或为中心分子, 在一个反应中是酸，而在另一个反应中可以是碱 平衡主要趋向形成更弱的酸和更弱的碱• 酸碱强度表示：酸或碱越强，其pK值越小（离解常数K值越大）酸性越强，解离出质子后的共轭碱的碱性越弱如何判断化合物的酸性强弱？化合物离解出H+后的负离子稳定性负离子越稳定则原来的化合物酸性越强负离子稳定性：负离子的稳定性与中心原子的电负性、原子半径的大小、与其相连的原子团的结构以及溶剂等因素有关二、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缺电子的分子、原子和正离子属于lewis酸；具有孤对电子的化合物属于lewis碱• lewis酸具有亲电性，lewis碱具有亲核性常见的lewis酸：常见的lewis碱:第四节第四节 有机化合物的分类与命名有机化合物的分类与命名1. 按碳架分类一、有机化合物的分类一、有机化合物的分类2. 按官能团分类二、有机化合物命名原则二、有机化合物命名原则1. 优先环结构的命名规则2. 优先官能团的命名规则3. 优先取代基的次序规则4. 写出有机物的立体结构。