有 机 化 学[共143页]

1、2021/1/21,Organic Chemistry 有 机 化 学,主讲：李 瑛 教授 （四川大学化学学院,2021/1/21,教 材,蓝仲薇、李 瑛、陈 华、肖友发，有机化学基础 第二版 海洋出版社，2004，北京,2021/1/21,主要参考书,1、邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟，基础有机化学第二版，上、下册，高等教育出版社，2003，北京。 2、L. G. Wade Jr，Organic Chemstry(5 th Ed), Pearson Education Inc, 2003. 3、胡宏纹主编，有机化学第二版，上、下册，高等教育出版社，1990，北京。 4、R.T.莫里森 、 R.

2、 N. 博伊德，有机化学第二版，上、下册，科学出版社，1992，北京,2021/1/21,Table of Contents,第一章 绪 论 第一节 有机化学的研究对象 一、有机化合物和有机化学的涵义 二、有机化合物的特点 三、有机化学的昨天、今天和明天,2021/1/21,第二节 共价键的一些基本概念 一、 共价键理论 二、 共价键参数 三、 共价键的断裂及有机反应的分类 四、 诱导效应 第三节 研究有机化合物的一般步骤 第四节 有机化合物的分类 一、 按碳架分类 二、 按官能团分类 第五节 有机化合物构造式的表达方式,2021/1/21,第一章 绪论（Introduction,第一节 有机

3、化学的研究对象 一、有机化合物和有机化学的涵义,2021/1/21,What is Organic Chemistry,The Chemistry of Carbon Compounds (excludes inorganic metal salts such as carbonates and cyanides and excludes carbon dioxide,2021/1/21,二、有机化合物的特点,1. 分子组成复杂 VB12：C63H90N14PCo 有机化合物在1000万种以上 同分异构现象 2. 熔沸点低 3. 易燃 4. 难溶 5. 反应速度慢、副反应多,2021/1/21

4、,附：同分异构现象,同分异构现象：具有相同分子式但结构不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为同分异构现象Formula：C2H6O 存在乙醇和甲醚两种同分异构体,乙醇,甲醚,2021/1/21,三、有机化学的昨天、今天和明天,一、 从有机体内提取有机物 (1773 1805) 二、 由提取进入到提取合成并举的时代 (1806 1828 1848) 三、 进入合成时代 (1849 1900 2001,2021/1/21,学科建设 （1） 制备了几千万种有机化合物（1990年，1000万种）。 （2） 建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。 （3） 逐步建立和完善了有机化学的理论。 学术成就

5、 诺贝尔化学奖（1901-2002，92届，70届与有机化学有关）。 二十世纪（46项重大发明，8项与有机化学有关）。 研究思路 深入、巧妙、与其它学科广泛交叉渗透（也渗透到人 类活动各方面,2021/1/21,19世纪中叶以前：利用、分离、提纯、元素分析。 中国古代曾制取没食子酸(982-992)、乌头碱(1522年以前)、甘露醇(1037-1101)等; 16世纪后期,西欧制得乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。 1777年，瑞典化学家Bergman将从动植物体内得到的物质称为有机物,2021/1/21,1808年，Berzelius首先使用了有机化合物这个名词。 1828年，Wohler，蒸发氰酸

6、铵（NH4CNO）水溶液得到了尿素。 1845年，Kolbe合成了醋酸。 1854年，Berthelot合成了油脂。 1856年，William Henry Perkin制造合成染料苯胺紫（mauvein）。 1854年， Berthelot合成了油脂，生命力论被彻底推翻。有机化学成为一门学科,2021/1/21,19世纪中叶20世纪初：简单合成时期和经典结构理论创立时期。 Lavoisier和Liebig建立有机分析方法，合成方法和结构理论得到了发展。 1857年，Kekule和Couper独立提出了碳四价理论； 1865年Kekule提出了苯的结构式； 1874年，Vant Hoff和Le

7、 Bel分别提出了碳四面体结构学说； 1885年，Von Baeyer提出张力学说,2021/1/21,20世纪 以量子力学为基础的现代结构理论的建立、现代物理测试方法、复杂天然物的合成，有机合成工业。 结构理论：共价键理论、分子轨道理论对称守恒原理 不对称合成、复杂天然物的合成、生物系统的模拟如叶绿素、血红素、胆固醇、VB12、牛胰岛素的全合成（中国、1965年,2021/1/21,1916年德国化学家柯赛尔和美国化学家路易斯创立了经典的电价理论和共价理论 1927年量子力学应用于化学。 美国杰出的化学家两次获得诺贝尔奖的鲍林指出：“化学键理论是化学家手中的金钥匙,2021/1/21,193

8、1年，德国化学家 Huckel 提出芳香结 构理论。1933年，英国Ingold提出化学动力学 饱和碳原子的亲核取代。1962年，日本福井谦一，前线轨道理论。1965年，WoodwardHoffmann分子轨道对称守恒原理。1967年，Corey逆合成分析原理。1972年，Olah碳正离子的系统概念。1978年，Lehn超分子化学,2021/1/21,第二节 共价键的一些基本概 念,Types of Bonding,Ionic bonding electron is fully transferred from metal to non-metal binding is by electros

9、tatic attraction,2021/1/21,2021/1/21,离子键 Ionic Bonding,Sodium Atom,Fluorine Atom,2021/1/21,Ionic Bonding,Sodium ion,Fluoride ion,Attraction between the two ions is electrostatic - Ionic Bond,2021/1/21,2021/1/21,Covalent Bond Theories 1.VB 2.MO 3.杂化轨道理论,VB 1) 要点：价键的形成看成是原子轨道的重叠或电子配对的结果。两个原子的未成对电子，若自旋

10、相反，就能配对,2021/1/21,A SIMPLE COVALENT BOND,A pair of electrons is shared between the two bonded atoms,2021/1/21,A SIMPLE COVALENT BOND,H,H,Bonded pair,2021/1/21,2021/1/21,Common Bonding Patterns,2021/1/21,2) 共价键的饱和性 3) 共价键的方向性 H（1s) Cl(3px) H-Cl,2021/1/21,2. 分子轨道理论(Molecular Orbital Theory ,MO,1932，Pa

11、uling Orbitals ：The region of space around an atom in which an electron is likely to be found is an orbital. The shape and size of the orbital are determined by a mathematical equation called a wave function,2021/1/21,When atoms combine to form molecules, they do so by combining the wave functions f

12、or the individual atomic orbitals. We say that the orbitals “overlap.” The region of space defined by this combination of orbitals is the molecular orbital,2021/1/21,The method of overlapping orbitals is known as the Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO) method. When ever two atomic orbitals

13、are combined in the LCAO method, the result is always two molecular orbitals,原子,线性,轨道,组合,原子轨道线性组合,2021/1/21,Types of Molecular Orbitals,There are three important types of molecular orbitals sigma (s) symmetry: 键轴 pi (p) symmetry: 节面、节点 n Each of these types of orbitals will be discussed as follows,2

14、021/1/21,When any two orbitals form a bond,FORMATION OF ANTIBONDING ORBITALS,AN ANTIBONDING ORBITAL IS ALSO FORMED The electrons go into the bonding orbital,The antibonding orbital remains empty,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,Bond Energy,2021/1/21,p-Bonding(Bonding molecular orbital,2021/1/21,p*-Anti

15、bonding Orbital,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,3. 杂化轨道理论,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021

16、/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,Parameter of covalent bond,Bond length (nm) CH,0.109nm; CH，0.154 Bond angle Bond energy(kJ/mol) A(g) + B(g) AB(g,2021/1/21,2021/1/21,P

17、arameter of covalent bond,Bond u=qd (unit:Debye, Abbreviation D) Polarity of molecule CH3 Cl,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,Inductive effective诱导效应（1,2021/1/21,Inductive effective 诱导效应(2,定义：由于原子的电负性不同而引起的极性效应，是通过静电诱导而到分子的其它部分，这种作用成为诱导效应（I），分为静态诱导效应和动态诱导效应。 存在： sigma和pi键中

18、 传递：沿化学键，限三个化学键内 强度：与电负性有关（I、I），随距离 逐步减弱,2021/1/21,2021/1/21,Breaking of covalent bond Types of organic reaction,共价键的断裂有两种可能的方式，一种是均裂，另一种是异裂。 均裂反应形成自由基,异裂反应产生正、负离子。这类反应可以认为是反应物通过共享电子对完全转移来实现的,2021/1/21,均裂,异裂,碳正离子,碳负离子,自由基,键断裂过程,2021/1/21,2021/1/21,2021/1/21,Types of Organic Reaction,协同反应,2021/1/21,第三节 研究有机化合物的一 般步骤,分离、提纯 纯度鉴定 试验式核分子式的确定 结构式的确定：X衍射、各种光谱、核磁共振、质谱 分子结构包括