高等有机化学-共价键.ppt

第一部份有机化学中的几个基本概念 第一部份 1 1化学键 1 2离域键 1 3有机酸碱 1 1 1共价键1 1 2氢键1 1 3加合物 1 1化学键 定域键 1 1 1共价键 一 原子轨道和电子云 二 多电子体系 三 杂化轨道 四 键长与键能 五 电负性 极性 六 偶极距 七 诱导效应 八 场效应 1 1 1共价键 一 原子轨道 orbitals 和电子云 electronclouds 波函数的数学模型为Schrodinger方程 Schrodinger方程 m 电子质量 静止质量为9 109558 10 28g E 体系总能量v 势能h planck常数 6 626196 10 27尔格 秒 的含义为在给定坐标上发现电子的几率 注意 a 和 不代表正负电荷 它只是波函数的符号 b Schrodinger方程只能解单电子体系 H He 原子轨道1S 2P 二 多电子体系 用Schrodinger方程的近似方法 主要为分子轨道法和共价键法 共用电子对加共振理论 分子轨道法共价键 当原子有两个以上的轨道参加成键时 按分子轨道理论H2O分子中的两个键之间的角度应为90 而实际上是104 27 同样实验发现甲烷分子中各键之间的夹角为109 30 在NH3分子中 键角也不是90 而是106 46 为了解释这一现象就提出了轨道杂化 Hybridization 几个原子轨道相互交叠以后生成几个成键分子轨道和几个反键分子轨道 分子轨道的一个重要特性就是它的方向性 三 杂化轨道 Hybridorbitals 碳原子 四个轨道等价 键角为109 28 这与H2O分子的104 27 和NH3分子的106 46 键角就较为接近了 SP杂化 SP2 SP3杂化 四 键长与键能 碳的键长强烈地决定于该碳原子的杂化形式 键长 C C HSP3 H1 67 1 10 A C C HSP2 H1 07 1 086SP H1 05 1 06 碳 碳键键长 C CSP3 SP31 53SP3 SP21 51C CSP2 SP21 32SP3 SP1 47SP SP1 18SP2 SP1 43 键能 键能是键发生均裂生成中性的自由基所需的能量 而异裂时能量要大很多 因为它包含电荷分离所需的能量 如 E 300 2Kcal mol E 227 1Kcal mol 键能 kcal mol 键能 kcal mol 五 电负性 极性 极性 共价键中电子的几率分布偏向于电负性较大的原子原子对电子云的吸引能力 有机官能团的经验电负性 共价键的极性被认为是有机化学中许多结构反应活性关系的基础 取代基效应的相对性 六 偶极距 DipoleMoment 分子内电荷分离程度的表征 无法测单个键的偶极距 而只能测得整个分子的宏观偶极距 0 43D3 93D4 39D1 54D1 57D 七 诱导效应 Inductiveeffect 由于取代基的电负性不同造成了键的极化称为 诱导效应 诱导效应是通过键传递的 八 场效应 Fieldeffect 场效应 是直接通过空间或溶剂传递的 pKa 5 67pKa 6 07 1 1 2氢键 弱于共价键 B为O N F Cl 氢键键能 2 10Kcal mol 也有例外 50Kcal mol 共价键键能 单价 50 100Kcal mol 氢键的意义 生命体内的许多物质都有氢键 如蛋白质的三级结构 解释NMR数据 氢键导致H核的低场化学位移 如 PhOH 纯品 7 45 稀CCl4溶液 4 37 分子内的氢键 分子内的氢键基本不受溶剂影响 如 邻羟基苯乙酮 12 0不受稀释的影响 1 1 3加合物 AdditionCompounds 两化合物作用生成的产物中含有这两化合物的全部成分 这种产物称为加合物 一 Donor AcceptorComplexes 给体 受体加合物 二 冠醚和穴状物 三 InclusionCompounds 包合物 一 Donor AcceptorComplexes 给体 受体加合物 金属有机化合物 苦味酸 苦味酸能同许多有机化合物形成加合物 通过测定熔点可以作为这些化合物的鉴定方法 二 冠醚和穴状物 Li K Cryptates Li 和Na 优先Na 三 InclusionCompounds