《有机化学绪论》PPT课件.ppt

第一章绪论 一 有机化合物和有机化学有机化合物 organiccompound 碳氢化合物及其衍生物 有机化学 是研究有机化合物的结构 性质 合成 反应机理等的一门学科 根据来源分类 无机物 源于矿物体 有机物 源于动植物 有生机之物 从葡萄中分离出酒石酸 从酸牛奶中分离出乳酸 从金鸡树皮中分离出奎宁 干馏木材得甲醇 丙酮 和醋酸 奎宁 氯喹 茜草科之金鸡纳树 青蒿素 除虫菊酯 生命力学说 超自然的神秘力量 将无 有机物截然分开 1824年 德国的魏勒 1828年 蒸发氰酸铵又偶然得到尿素 生命力学说受到了冲击 之后 1845年 德国的高尔柏合成了醋酸 1854年 德国的别泰罗合成了脂肪 结论 无机物 有机物可相互转化 都遵循一般的化学规律 有机物主要含有C H两种元素 有些含有O N X S P 个别的还含有金属元素 但CO CO2 碳酸盐及金属氰化物等为无机物 综上所述 有机化合物的概念是 二 有机化合物的一般特点 1 多数可以燃烧 有机物碳化CO2 H2O2 熔点低 一般在300 以下 易挥发 3 水中溶解度很小 4 反应速度慢 常伴有副反应 产物复杂 燃烧 5 同分异构现象 如 和 燃烧 三 有机化合物的结构 有机化合物中C原子的价 4价 C与C或C与其他原子单键相连 C C间双键相连 C C间三键相连 C C间首位相连成环 共价键 多样的化合物必然和原子微观结构相联系 化学键理论的发展 1 共价键基本要点 3 最大重叠原理 原子轨道重叠的愈多 形成的键愈稳定 2 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 1 成键的两个电子必须自旋方向相反 原子轨道和电子云 Px轨道Py轨道Pz轨道 S轨道 2 杂化轨道理论 1 碳原子的SP3杂化 碳原子在基态时的电子构型为 SP3杂化轨道 甲烷的分子模型 每个轨道由1 4S和3 4P轨道杂化组成 C原子位于正四面体的中心 4个SP3杂化轨道的方向都指向正四面体的顶点 轨道间的夹角为109 28 激发 杂化 2Pz 2Px2Py2Pz 2S 2S 2Px2Py2Pz 2 碳原子的SP2杂化 SP2杂化轨道 乙烯的分子模型 每个SP2轨道由1 3S和2 3P轨道杂化组成 3个SP2轨道在同一平面 轨道间的夹角为120 3 碳原子的SP杂化 激发 杂化 2Py2Pz 2Px2Py2Pz 2S 2S 2Px2Py2Pz SP SP杂化轨道 乙炔的分子模型 SP杂化轨道由1 2S和1 2P轨道杂化组成 2个SP轨道间的夹角为180 余下的两个相互垂直的P轨道又都与呈直线的杂化轨道垂直 四 共价键参数 1 键长 bondlenghth 成键原子核之间的平均距离 键长的单位pm表示 2 键角 bondangle 是指两个共价键之间的夹角 个键离解能的平均值 例如 离解能 KJ mol 键能 435 4 443 8 443 8 339 1 4 415 5 KJ mol 键能是衡量共价键强度的一个重要差数 键能越大 键越牢固 435 4 443 8 339 1 443 8 4 键的极性与极化性 1 键的极性 非极性键 极性键 2 分子的极性 无极性有极性 组成共价键两原子电负性差值越大键的极性越大 3 键的极化性 共价键在外电场的作用下 键的极性发生变化称键的极性 键的极性用极化度来度量 它表示成键电子被成键原子核约束的相对程度 极化性与成键原子的体积 电负性和键的种类有关外 与外电场的强度也有关系 如 键的极性C F C Cl C Br C I 键的极化性C F C Cl C Br C I 注意 极性是分子内在的性质 而极化性是在外电场作用下产生的暂时现象 五 共价键的断裂方式与有机反应类型 1 共价键的均裂 自由基 或游离基 是电中性的 自由基反应 通过共价键的均裂进行的反应 2 共价键的异裂 离子型反应 通过共价键的异裂进行的反应 异裂的特点 生成有机离子 共价键断裂时共用电子对完全归属于其中的一个原子所有 六 有机化合物的分类和构造式的表示 一 按官能团分类 qi 酮羰基CH3COCH3丙酮 羧酸 COOH羧基CH3COOH乙酸 酯酯键乙酸乙酯 酐酐键乙酐 酰胺酰胺键C6H5NHCOCH3乙酰苯胺 化合物类别官能团或特征结构名称化合物举例名称 硝基化合物 NO2硝基C6H5NO2硝基苯 氨基化合物 NH2氨基C6H5NH2苯胺 硫醇 SH巯基C2H5SH乙硫醇 硫酚 SH巯基C6H5SH苯硫酚 磺酸 SO3H磺酸基C6H5SO3H苯磺酸 扑热息痛 磺胺噻唑 二 按碳架分类 1 链状化合物 又称脂肪族 2 碳环化合物 脂环族化合物 芳香族化合物 3 杂环化合物 三 有机化合物构造式的表示 蛛网式 缩写式 键线式 将下列缩写式转换为键线式 酸碱理论的发展 水溶液中简单酸碱理论以水溶液系统中的H 和OH 为理论基础 适用于水溶液系统 布朗斯特酸碱理论扩展到所有质子溶剂系统 凡是能释放H 就是酸 能接受的就是碱 由此形成共轭酸碱对的概念 路易斯酸碱理论随着成键理论的深入 关注点从质子深化为电子 Lewis认为凡是能给出电子对的为碱 接受电子对的为酸 酸碱理论的继续深入认识 共振论 共振论是美国化学家鲍林 L Pauling 在二十世纪三十年代初提出来的 它的提出是为了解决当时古典化学结构理论所不能说明的分子的物化性能问题 例 1 3 丁二烯常用下面结构表示 而电子衍射光谱法测定C2 C3键长比普通C C单键键长短 具有双键的性质 即 电子发生了离域 所以上述表示法不能准确反映1 3 丁二烯的真实结构 例 醋酸根通常表示为 电子衍射光谱法测定醋酸根中两个C O键长相等 负电荷均匀分布在两个氧上 所以上述表示法不能准确反映醋酸根的真实结构 共振论认为醋酸根的真实结构为 意义 醋酸根的真实结构是1和2的杂化体 这种式子叫共振式 1 2为经典结构式 注意 杂化体是单一物 而不是混合物 虚线表示负电荷离域 虚线 实线共同表示C O键键长 例 烯丙基自由基 例 烯丙基碳正离子 从上述例子可看出 共振式中经典结构式之间只有电子排列的不同 没有原子位置和未成对电子的改变 共振式书写必须遵循下列规则 1 共振式中 只有电子排列不同 原子排列完全相同 2 共振式中 配对的电子数和未配对的电子数应是相等的 3 中性分子也可表示为电荷分离式 但电子的转移要与原子的电负性吻合 例 共振杂化体的稳定性与共振式中每一个经典结构的稳定性的关系 共振杂化体比共振式中任何一个经典结构式都稳定 共振杂化体的稳定性大小与共振式的结构有关 在共振式中 若经典结构式的稳定性相同 则参与形成的共振杂化体往往特别稳定 共振式中 经典结构越稳定 对共振杂化体的贡献越大 经典结构与共振杂化体结构越接近 参与形成的共振杂化体越稳定 贡献较小 较稳定 八隅体 贡献较大 没有正负电荷分离的经典结构式稳定 较稳定 无电荷分离 贡献较大 贡献较小 满足八隅体的经典结构式稳定 贡献较小 较稳定 八隅体 贡献较大 估计共振式中经典结构式相对稳定性的规则 较稳定 N的电负性比C大 贡献较大 贡献较小 共振式中经典结构式越多 参与形成的共振杂化体越稳定 较稳定 在满足八隅体电子结构 但有电荷分离的共振式中 电负性大的原子带负电荷 电负性小的原子带正电荷的经典结构式较稳定 例 用共振论解释氯乙烯分子中C Cl 键稳定 较一般的C Cl键短 较稳定 答 1较稳定 对共振杂化体贡献较大 2虽稳定性较差 但仍有贡献 使氯乙烯中C Cl键具有双键的性质 较一般的C Cl键短 七 有机化学与医学的关系 有机化学 生化 药理学 生理学 微生物学 免疫学 遗传学 卫生学 参考书 1 徐景达主编 有机化学 第四版 北京 人民卫生出版社 19982 魏俊杰 吕以仙 丁维功主编 有机化学 哈尔滨 黑龙江科学技术出版社 19983 倪沛洲主编 有机化学 第四版 北京 人民卫生出版社 19994 Philips Bailey Jr Christina Bailey OrganicChmistry6thEd CaliforniaPolytechnicStateUniversity SanluisObispo 5 RalphJ Lessened JoanS Lessened MarshallLogue OrganicChemistry 6thEd NewYork Brooks ColePublishingCompang 19986 Morrison RobertThornton OrganicChemistry