复旦有机化学

1,有机化学,Welcome to Organic Chemistry,2,时间：周一 3-4 周五 1-2,地点：H4105,Email: Tel: 65642796办公室：化学楼332,教材：基础有机化学（第三版）（上、下册） 邢其毅、裴伟伟、 徐瑞秋、裴坚编 高等教育出版社（2005）,配套辅导教材： 基础有机化学习题解析 裴伟伟编 高等教育出版社（2006）,Eighth Edition,Sixth Edition,T. W. Graham SolomensCraig B. Fryhle,John McMurry,化学工业出版社,参考教材：,教学安排 第1 4，614, 17章内容 注：第5章波谱学内容将由“谱学导论”课程介绍 考试：(1) 期中考：第18章内容（ 第10周） (2) 期末考：全部内容,6,如 何 学 习有 机 化 学？,有机化学知识结构特点,构成犹如倒金字塔的稳定结构,7,知识结构倒塌 !,如果某知识点缺失.,8,理解：设法理解你所学到的知识,记忆：无论忘记什么, 之后总还得补上,本课程所有的知识点都不能忽视,循序渐进,本课程的知识需要不断的积累,9,反应物,产物,学习有机化学应注意的三个方面,从结构了解性质,反应,性质,结构,从机理理解有机反应,有规律的反应,特殊反应,机理 反应原理 反应过程 反应规律,从反应到应用（有机合成）,简单化合物,多步反应,复杂分子,?,反应物,如何步骤最少产率最好,第一章 绪 论,主要内容 有机化学和有机化合物 有机化合物的结构及表达方式 碳的杂化轨道与有机分子结构 有机化合物的几何形象与立体结构 有机化合物的反应类型（按底物变 化分类） 有机反应中的酸碱概念,生命论与早期的有机化学（1828年之前）,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. 有机化学和有机化合物,Friedrich Whler (German)的实验(1828 ),由腈酸铵（无机物）制得尿素（有机物）,inorganic,organic,有机化学（Organic Chemistry） 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,H,C,N,O,F,P,S,Cl,Br,I,Si,B,有机化合物中常见的元素,身边的有机化合物,又称抗皱修护因子。有强抗氧化剂作用。,存在于印度萝芙木，用于治疗高血压,三聚氰胺,双酚A,苏丹红,有机化合物的特点：对热不稳定，易燃烧（极少数例外）熔点较低（一般在250oC以下）易溶解于有机溶剂中，难溶于水。同分异构体较多（总数达8000 多万种）,18,二. 有机化合物的基本结构,（一） 化学键,19,共价键理论要点两个条件：自旋相反、末成对电子 两个原则：方向性、饱和性两种类型：键、键三种形式：单键、双键、叁键,共价键概念,八隅体 (Octet)：原子总是倾向获得与惰性气体相同的价电 子排布 (价电子层达到8个电子的稳定结 构),共价键 (covalent bond)：原子间通过共用电子对相互结 合而成键（电子共享） 非极性共价键 极性共价键,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）,有机分子中的化学键 共价键 碳是四价的,（二）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,氯甲烷,乙醇,丙酮,Lewis 电子式,价键式,缩写式,链状环状,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,碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物,电负性、分子的极性,一些元素的电负性,非极性共价键：极性共价键： 离子键：,K F NaCl(0.8) (4.0) (0.9) (3.0),C Cl C = O (2.5) (3.0) (2.5) (3.5),C H (2.5) (2.1),电负性 (原子实对价电子的吸引力),分子的极性（分子中化学键极性的向量和）,非极性分子,极性分子,Cl的电负性（吸电子性）使得与其相连的C上显部分电正性,（三）. 碳的轨道杂化与有机分子结构,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,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,s 键轴对称方式交叠,sp2杂化,跃迁,原子轨道重组,3个sp2轨道 2pz,平面型,乙烯(CH2=CH2)的成键示意,p 键 侧面交叠（电子云结合较松散）,sp杂化,跃迁,原子轨道重组,直线型,乙炔(CHCH)的成键示意:,（四） 有机化合物的几何形象与立体结构,烷烃：四面体型,用键线式简化结构式,省略了什么？,烯烃：平面型,炔烃：直线型,链状化合物,碳环,杂环,芳环,不饱和,饱和,有机化合物碳链的多样性,环状化合物,炔烃,烯烃,烷烃,官能团名称,化合物类型,有机化合物官能团的多样性,官能团,卤代烃,醇、酚,醚,碳碳双键,碳碳叁键,卤素原子,羟基,醚基,官能团名称,化合物类型,官能团,氨基,羰基,羧基,腈,胺,羧酸,酮,醛,醛基,氰基,官能团名称,化合物类型,官能团,酰卤基,酰氨基,酯基,酸酐基,酰胺,酯,酸酐,酰卤,有机化合物的同分异构现象和同分异构体,（CONSTITUTIONAL ISOMERS， STRUCTURAL ISOMERS）,同分异构体 具有相同的分子式，但原子的连接顺序不同的分子,C4 以上烷烃出现同分异构现象,C4H10,C5H12,C6H14,C20H42,366,319,同分异构体数,2,3,5,预备知识：碳原子的四种类型,二种类型 2 C,二种类型 1 C,二种类型 1 C,分析下列化合物所含碳原子种类,预备知识：碳原子种类的扩展,1自由基（伯自由基）,2自由基（仲自由基）,3自由基（叔自由基）,1碳负离子（伯碳负离子）,3碳正离子（伯碳正离子）,Primary radical,Secondary radical,Tertiary radical,Primary carbanion,Tertiary carbocation,有机化合物分类,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,取代反应 ：一个基团被另一个基团置换,亲核取代,（五） 有机化合物的反应类型（按底物变化分类）,自由基取代,亲电取代,加成反应 ：不饱和化合物转变为饱和化合物,自由基加成,亲核加成,亲电加成,氧化/还原反应,重排反应,消除反应 ：饱和化合物转变为不饱和化合物,Brnsted酸碱理论 凡能给出质子的物质是酸，能接受质子的物质是碱。 HCl + NaOH = NaCl + HOHLewis酸碱理论 酸是能接受一对电子成共价键的物质， 碱是可以提供一对电子形成共价键的物质。,Lewis酸 BF3 B: 2s22p1 AlCl3 Al: 3s23p1 sp2杂化，有一个空的p轨道,Lewis碱 NH3，ROH 有孤对电子 OR, OH 带负电荷 CH2=CH2, 苯 有电子对,（六） 有机反应中的酸碱反应概念,三、有机化合物的反应机理 (P.133, 4.3.1-2) 按键断裂形式分类均裂 (自由基型反应),用单钩箭头 表示单个电子的转移，箭头方向为电子转移的方向,例：,