《有机化学：第一章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学：第一章 绪论（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、主要参考书：主要参考书：王积涛主编王积涛主编 有机化学有机化学，南开大学出版社，南开大学出版社邢其毅主编邢其毅主编基础有机化学基础有机化学，高等教育出版，高等教育出版社社莫里森主编莫里森主编有机化学有机化学，科学出版社，复旦，科学出版社，复旦大学化学系有机教研室译大学化学系有机教研室译考试和成绩考试和成绩 期中期中期中期中和和和和期末期末期末期末考试各一次考试各一次考试各一次考试各一次 课堂练习多次课堂练习多次课堂练习多次课堂练习多次 成绩评定的主要因素：成绩评定的主要因素：成绩评定的主要因素：成绩评定的主要因素：期中和期末考试期中和期末考试期中和期末考试期中和期末考试 成绩评定的其它因素：成
2、绩评定的其它因素：成绩评定的其它因素：成绩评定的其它因素：作业作业作业作业完成情况、完成情况、完成情况、完成情况、回答问题情况回答问题情况回答问题情况回答问题情况和出勤率等和出勤率等和出勤率等和出勤率等1.1.1.1.课前预习课前预习课前预习课前预习2.2.2.2.听课、记笔记听课、记笔记听课、记笔记听课、记笔记3.3.3.3.整理、归纳、总结整理、归纳、总结整理、归纳、总结整理、归纳、总结4.4.4.4.做习题（巩固）做习题（巩固）做习题（巩固）做习题（巩固） 非常重要！非常重要！非常重要！非常重要！5.5.5.5.讨论及答疑讨论及答疑讨论及答疑讨论及答疑学好有机化学的几个重要环节学好有机化
3、学的几个重要环节切记：切记：切记：切记：不要死记硬背不要死记硬背不要死记硬背不要死记硬背 不要临时抱佛脚不要临时抱佛脚不要临时抱佛脚不要临时抱佛脚反应物反应物反应物反应物产物产物产物产物学习中应注意的几个方面学习中应注意的几个方面1. 1.有机化合物的有机化合物的有机化合物的有机化合物的结构结构结构结构与与与与反应反应反应反应反应反应反应反应性质性质性质性质结构结构结构结构2. 2.有机有机有机有机反应反应反应反应与反应与反应与反应与反应机理机理机理机理有规律的反应有规律的反应有规律的反应有规律的反应特殊反应特殊反应特殊反应特殊反应反应原理反应原理反应原理反应原理反应过程反应过程反应过程反应过
4、程 机理机理机理机理反应规律反应规律反应规律反应规律3. 3.有机反应的有机反应的有机反应的有机反应的应用应用应用应用有机合成有机合成有机合成有机合成简单化合物简单化合物简单化合物简单化合物多步反应多步反应多步反应多步反应复杂分子复杂分子复杂分子复杂分子?反应物反应物反应物反应物如何如何如何如何步骤最少步骤最少步骤最少步骤最少产率最好产率最好产率最好产率最好第一第一章章 绪论绪论 主要内容主要内容主要内容主要内容n n 有机化学和有机化合物有机化学和有机化合物有机化学和有机化合物有机化学和有机化合物n n 有机化合物的特点有机化合物的特点有机化合物的特点有机化合物的特点n n 有机化合物的结构
5、，化合物的结构表达方式有机化合物的结构，化合物的结构表达方式有机化合物的结构，化合物的结构表达方式有机化合物的结构，化合物的结构表达方式n n 共价健的几个重要参数共价健的几个重要参数共价健的几个重要参数共价健的几个重要参数n n 有机化合物的分类有机化合物的分类有机化合物的分类有机化合物的分类第一章第一章 绪论绪论一、有机化合物一、有机化合物(Organic compound)(Organic compound)和和 有机化学有机化学(Organic chemistry)(Organic chemistry)1 1、有机化学的发展简史、有机化学的发展简史 最初从动植物中提取和加工得到各种有用
6、的最初从动植物中提取和加工得到各种有用的物质，如糖、酒、醋、染料和药物等物质，如糖、酒、醋、染料和药物等 神农本草经神农本草经记载几百种药物，大部分是记载几百种药物，大部分是植物，是世界上最早的一部药书。植物，是世界上最早的一部药书。 纯物质的认识和取得是比较近代的事：纯物质的认识和取得是比较近代的事： 1769-17851769-1785年间取得有机酸：年间取得有机酸： 葡萄汁酒石酸葡萄汁酒石酸 柠檬汁柠檬酸柠檬汁柠檬酸 尿中尿酸尿中尿酸 酸牛奶乳酸酸牛奶乳酸17731773年：年：尿内尿素尿内尿素18051805年：年：鸦片第一个生物碱：吗啡鸦片第一个生物碱：吗啡 Morphine ：盐酸
7、吗啡盐酸吗啡 18471847年确定分子式年确定分子式C C1717H H1919NONO3 3，19271927年确定化学结构，年确定化学结构，19521952年全合成成功，年全合成成功，19681968年证明其绝对构型。年证明其绝对构型。 对有机物的组成和结构的认识：对有机物的组成和结构的认识： （1 1）“燃素燃素”学说学说 拉瓦锡拉瓦锡（Lavoisier.A 1772-1777) 1772-1777)弄清了燃弄清了燃烧的概念：有机物含烧的概念：有机物含C,H,O,N （2 2）18061806年，年，柏则里柏则里首次用首次用“有机化学有机化学”将无将无机物和有机物分开，机物和有机物分
8、开，“生命力生命力”学说阻碍了有机化学说阻碍了有机化学发展。学发展。 （3 3）18281828年年韦勒韦勒（F.Wohler): ): 18451845年年 柯尔伯柯尔伯( (Kolbe.H) )合成醋酸，否定合成醋酸，否定“生命力生命力”，有机化学进入合成时代。，有机化学进入合成时代。 （4 4）1850185019001900年，煤焦油中化学物为原料合成年，煤焦油中化学物为原料合成成千上万的药品和染料成千上万的药品和染料 （5 5）石油工业，化工产品及材料包罗万象）石油工业，化工产品及材料包罗万象 （6 6）2020世纪世纪4040年代进入材料时代年代进入材料时代 （7 7）新世纪，有机
9、化学与生命科学、物理学等结）新世纪，有机化学与生命科学、物理学等结合，迎接新的辉煌。合，迎接新的辉煌。 有机化学（有机化学（Organic Chemistry） 研究研究有机化合物有机化合物的结构和性质的科学的结构和性质的科学 有机化合物有机化合物 含碳的化合物含碳的化合物有机化学和有机化合物有机化学和有机化合物HCNOFPSClBrISiB有机化合物中常见的元素有机化合物中常见的元素n n 有机化合物的特点：有机化合物的特点：有机化合物的特点：有机化合物的特点： 1. 1. 1. 1. 对热不稳定，易燃烧（极少数例外）对热不稳定，易燃烧（极少数例外）对热不稳定，易燃烧（极少数例外）对热不稳定
10、，易燃烧（极少数例外） 2. 2. 2. 2. 熔点较低（一般在熔点较低（一般在熔点较低（一般在熔点较低（一般在250250250250o o o oC C C C以下）以下）以下）以下） 3. 3. 3. 3. 易溶解于有机溶剂中，难溶于水易溶解于有机溶剂中，难溶于水易溶解于有机溶剂中，难溶于水易溶解于有机溶剂中，难溶于水 4. 4. 4. 4.反应速度慢、复杂，常有副产物反应速度慢、复杂，常有副产物 5. 5. 5. 5. 同分异构体较多同分异构体较多同分异构体较多同分异构体较多甲醚甲醚甲醚甲醚乙醇乙醇乙醇乙醇二二. . 有机化合物的基本结构有机化合物的基本结构 有机分子中的化学键有机分子
11、中的化学键有机分子中的化学键有机分子中的化学键 共价键共价键共价键共价键 碳是四价的碳是四价的碳是四价的碳是四价的 碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物直链直链直链直链带侧链带侧链带侧链带侧链环状环状环状环状三三. 经典结构理论经典结构理论n n 八隅体八隅体八隅体八隅体 (Octet)(Octet)：原子总是倾向获得与惰性气体相同的价原子总是倾向获得与惰性气体相同的价原子总是倾向获得与惰性气体相同的价原子总是倾向获得与惰性气体相同的价电电电电 子排布子排布子排布子排布 ( (价电子层达到价电子
12、层达到价电子层达到价电子层达到8 8个电子的稳定结个电子的稳定结个电子的稳定结个电子的稳定结 构构构构) ) n n 离子键离子键离子键离子键 ( (ionic bond)ionic bond)： 原子间通过电子转移产生的正负离原子间通过电子转移产生的正负离原子间通过电子转移产生的正负离原子间通过电子转移产生的正负离 子相互结合而成键子相互结合而成键子相互结合而成键子相互结合而成键n n 共价键共价键共价键共价键 ( (covalent bond)covalent bond)：原子间通过共用电子对相互结原子间通过共用电子对相互结原子间通过共用电子对相互结原子间通过共用电子对相互结 合而成键（电
13、子共享）合而成键（电子共享）合而成键（电子共享）合而成键（电子共享） C: 1s C: 1s2 22s2s2 22p2p2 2n n 最外层最外层最外层最外层4 4个价电子个价电子个价电子个价电子n n 中等电负性中等电负性中等电负性中等电负性n n 可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）单键单键单键单键 由一对共享电子形成的键由一对共享电子形成的键由一对共享电子形成的键由一对共享电子形成的键双键双键双键双键 由两对共享电子形成的键由两对共享电子形成
14、的键由两对共享电子形成的键由两对共享电子形成的键叁键叁键叁键叁键 由三对共享电子形成的键由三对共享电子形成的键由三对共享电子形成的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有机化合物结构的常用表达方式有机化合物结构的常用表达方式有机化合物结构的常用表达方式Lewis Lewis 电子式电子式电子式电子式价键式价键式价键式价键式缩写式缩写式缩写式缩写式甲烷甲烷甲烷甲烷乙烯乙烯乙烯乙烯乙炔乙炔乙炔乙炔单键单键单键单键双键双键双键双键叁键叁键叁键叁键氯甲烷氯甲烷氯甲烷氯甲烷乙醇乙醇乙醇乙醇丙酮丙酮丙酮丙酮Lewis Lewis 电子式电子式电子式电子式价键式价键式价键式价键式缩写式缩写式
15、缩写式缩写式有机化合物的化学键有机化合物的化学键共价键共价键(covalent bond)(covalent bond) 1. 1. 原子轨道和电子云原子轨道和电子云2.2.价键法（价键法（VBVB）或称电子配对法）或称电子配对法 是原子间通过共用电子对相互结合而成的，有是原子间通过共用电子对相互结合而成的，有机化合物分子主要以共价键结合。机化合物分子主要以共价键结合。 (1) (1)两个形成共价键的电子，必须自旋方向相反两个形成共价键的电子，必须自旋方向相反()()。 (2) (2)共价键有饱和性，元素原子的共价数等于该共价键有饱和性，元素原子的共价数等于该原子的未成对电子数。原子的未成对电
16、子数。 (3)(3)当形成共价键时，原子轨道重叠越多，形成当形成共价键时，原子轨道重叠越多，形成的键越强，称最大重叠原理。的键越强，称最大重叠原理。 3. 杂化轨道理论杂化轨道理论 n 杂化轨道理论：成键之前原子轨道进行了重组杂化轨道理论：成键之前原子轨道进行了重组四面体型分子四面体型分子四面体型分子四面体型分子平面型分子平面型分子平面型分子平面型分子直线型分子直线型分子直线型分子直线型分子C-HC-H键长度相等键长度相等键长度相等键长度相等有一根键较活泼有一根键较活泼有一根键较活泼有一根键较活泼有两根键较活泼有两根键较活泼有两根键较活泼有两根键较活泼 2s 2px 2py 2pz 2s 2p
17、x 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组4个个sp3轨道轨道C: 1s22s22p2n n 碳原子的几种轨道杂化碳原子的几种轨道杂化碳原子的几种轨道杂化碳原子的几种轨道杂化1.1. spsp3 3杂化杂化杂化杂化四面体型四面体型四面体型四面体型2.2. spsp2 2杂化杂化杂化杂化 2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组 3个个sp2轨道轨道 2pz平面型平面型平面型平面型3.3. spsp杂化杂化杂化杂化 2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组sp 2py 2pz直线型直线型直
18、线型直线型五五. 有机化合物的几何形象与立体结构化学有机化合物的几何形象与立体结构化学1.1.1.1. 烷烃：烷烃：烷烃：烷烃：四面体型四面体型四面体型四面体型l l用键线式简化结构式用键线式简化结构式用键线式简化结构式用键线式简化结构式省略了什么？省略了什么？省略了什么？省略了什么？2. 2.烯烃：平面型烯烃：平面型烯烃：平面型烯烃：平面型3.3.3.3.炔烃：直线型炔烃：直线型炔烃：直线型炔烃：直线型分子轨道法（分子轨道法（MOMO法）：法）： 价键法是以价键法是以“形成共价键的电子只局限于两个成键形成共价键的电子只局限于两个成键原子之间原子之间”这种这种定域定域观点为出发点的；观点为出发
19、点的； 分子轨道理论则以分子轨道理论则以“形成共价键的电子在整个分子形成共价键的电子在整个分子中中 ”这种这种离域离域观点为基础的。观点为基础的。分子轨道分子轨道由原子轨道线性组合由原子轨道线性组合(LCAO)(LCAO)而成：而成： A A+B B = =1 1 A A-B B = =2 2 两个波函数相加组成的分子轨道两个波函数相加组成的分子轨道1 1，其能量低于，其能量低于两个原子轨道，称成键轨道。两个波函数相减得到的分两个原子轨道，称成键轨道。两个波函数相减得到的分子轨道子轨道2 2 ，其能量高于两个原子轨道，称反键轨道，其能量高于两个原子轨道，称反键轨道原子轨道组合成分子轨道时，要符
20、合以下原则：原子轨道组合成分子轨道时，要符合以下原则： 最大重叠原则最大重叠原则 能量近似原则能量近似原则 对称性匹配原则对称性匹配原则 电子在分子轨道中的排布与原子中电子在核外电子在分子轨道中的排布与原子中电子在核外排布类似，符合排布类似，符合鲍林能量最低原则和洪特鲍林能量最低原则和洪特(Hund)(Hund)规则规则 六、共价键的几个重要参数：六、共价键的几个重要参数： 1. 1. 键长键长 形成共价键的两个原子核之间的距离称形成共价键的两个原子核之间的距离称键长键长(bond length)(bond length)。 2. 2. 键角键角 两价以上的原子在与至少两个原子成键两价以上的原
21、子在与至少两个原子成键时，键与键之间的夹角称为键角时，键与键之间的夹角称为键角(bond angle)(bond angle)。 键角能反映分子的立体形状。键角能反映分子的立体形状。 3. 3. 键能键能 （1 1）离解能和平均键能）离解能和平均键能 由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂所需吸收的能量称为键能所需吸收的能量称为键能 键能键能即平均离解能为即平均离解能为415.5kJ/mol.415.5kJ/mol.共价键的断裂方式：共价键的断裂方式： 均裂（均裂（homolysishomolysis）：）： 生成的生成的X X和和Y Y各带有一个
22、未配对的电子，带有一个各带有一个未配对的电子，带有一个或几个未配对电子的原子或基团称为或几个未配对电子的原子或基团称为自由基（自由基（free free radicalradical）（或游离基）（或游离基），它是电中性的，它是电中性的 发生键均裂的反应为发生键均裂的反应为自由基型反应（自由基型反应（free free radical reactionradical reaction）。）。 产生均裂反应的条件是光照、辐射或加热等产生均裂反应的条件是光照、辐射或加热等 异裂（异裂（heterolysisheterolysis）：）： 共价键断裂时，原有的一对成键电子被某一共价键断裂时，原有的一
23、对成键电子被某一原子或基团所占有，产生原子或基团所占有，产生正离子（正离子（cation cation ）和负）和负离子（离子（anionanion） 发生共价键异裂的反应称为发生共价键异裂的反应称为离子型反应离子型反应 （ionic reationionic reation）。）。 反应往往在酸碱或极性溶剂催化下进行。反应往往在酸碱或极性溶剂催化下进行。 键的极性由键的极性由偶极矩或键矩偶极矩或键矩(dipole moment)(dipole moment)来度来度量，定义为：量，定义为： =qd(2) (2) 分子的极性分子的极性 分子的极性由分子的偶极矩度量。双原子分子的极性由分子的偶极
24、矩度量。双原子分子的偶极矩就是键的偶极矩；多原子分子的偶分子的偶极矩就是键的偶极矩；多原子分子的偶极矩是组成分子的所有共价键的偶极矩的向量之极矩是组成分子的所有共价键的偶极矩的向量之和和 。(3) (3) 键的极化性键的极化性 共价键在外电场作用下，键的极性发生变化共价键在外电场作用下，键的极性发生变化称键的极化性。称键的极化性。 成键原子的体积越大，电负性越小，核对成成键原子的体积越大，电负性越小，核对成键电子的约束越小，键的极化度就越大，键电子的约束越小，键的极化度就越大， 例如：碳卤键的极化度为例如：碳卤键的极化度为 C CICICBrCBrCClCClCF F 六六六六. . 有机化合
25、物分类有机化合物分类有机化合物分类有机化合物分类n n 按碳架分类按碳架分类按碳架分类按碳架分类l 链状化合物链状化合物l 环状化合物环状化合物 直链直链 支链支链 碳环碳环 杂环杂环芳环芳环不饱和不饱和饱和饱和n n按有机官能团分类按有机官能团分类按有机官能团分类按有机官能团分类 还原还原硝基苯硝基苯C6H5NO2硝基化合物硝基化合物亲核加成亲核加成乙腈乙腈 CH3C N腈化物腈化物碱或亲核试剂碱或亲核试剂乙胺乙胺CH3CH2NH2胺胺含氮有机物含氮有机物含氮有机物含氮有机物亲核取代、消除亲核取代、消除氯乙烷氯乙烷CH3CH2Cl卤代物卤代物卤代物卤代物芳香亲电取代芳香亲电取代苯苯芳烃芳烃亲
26、电加成亲电加成丁二烯丁二烯CH2=CHCH=CH2二烯二烯亲电加成亲电加成乙炔乙炔HC CH炔烃炔烃亲电加成亲电加成乙烯乙烯CH2=CH2烯烃烯烃自由基取代自由基取代乙烷乙烷CH3CH3烷烃烷烃碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物典型反应类型典型反应类型名称名称举例举例开环开环环氧乙烷环氧乙烷环氧化合物环氧化合物乙醚乙醚CH3CH2OCH2CH3醚醚芳香亲电取代芳香亲电取代苯酚苯酚C6H5OH酚酚亲核取代亲核取代N-N-甲基乙酰胺甲基乙酰胺CH3CONH(CH3)酰胺酰胺亲核取代亲核取代乙酸乙酯乙酸乙酯CH3COOCH2CH3酯酯亲核取代亲核取代乙酸酐乙酸酐(CH3CO)2O酸酐酸酐亲核取代亲核取代乙酰氯乙酰氯CH3COCl酰卤酰卤羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物亲核加成、取代亲核加成、取代乙酸乙酸CH3COOH羧酸羧酸亲核加成亲核加成丙酮丙酮CH3COCH3酮酮亲核加成亲核加成乙醛乙醛CH3CHO醛醛亲核取代、消除亲核取代、消除乙醇乙醇CH3CH2OH醇醇含氧有机物含氧有机物含氧有机物含氧有机物典型反应类型典型反应类型名称名称举例举例分类（续）分类（续）分类（续）分类（续）亲核取代、消除亲核取代、消除作业：习题（作业：习题（p36）：）：1, 4, 5，6，7, 8学习指导：习题（学习指导：习题（p4): 5，6
