有机化学概述

1、 医用化学2 有机化学部分学时分配理论：28学时实验： 8学时考试模式平时：30%实验：20%期末：50%COOHOCCH3OOHNHCOCH3 化学名：乙酰水杨酸 对乙酰氨基酚俗名： 阿司匹林 扑热息痛作用：解热镇痛抗炎 解热镇痛非抗炎 是研究有机化合物的来源、结构、性质、制备、是研究有机化合物的来源、结构、性质、制备、应用、反应理论的科学。应用、反应理论的科学。 1、天然产物的研究、天然产物的研究 2、有机化合物的结构测定、有机化合物的结构测定 3、有机合成、有机合成 4、反应机理、反应机理 5、与其它学科渗透、与其它学科渗透第一节第一节 有机化学研究的对象有机化学研究的对象人工合成有机物

2、人工合成有机物分离提纯有机物分离提纯有机物“有机有机”和和“生命力生命力”葡萄葡萄 酒石酸酒石酸尿液尿液 尿素尿素鸦片鸦片 吗啡吗啡来自来自动植物动植物来自来自矿物矿物有机物有机物无机物无机物明确是明确是C化合物化合物（葛美林）（葛美林）碳氢化合物及其碳氢化合物及其衍生物衍生物（肖莱马）（肖莱马）1828年年 尿素尿素1845年年 醋酸醋酸1854年年 油脂油脂 NH4CNO (NH2CNH2O维勒维勒(德国德国)：一、有机化合物和有一、有机化合物和有机机化学化学多多：种类繁多、数目庞大：种类繁多、数目庞大燃燃：易燃烧：易燃烧难难：大多不溶或难溶于水，易溶于有机溶剂：大多不溶或难溶于水，易溶于

3、有机溶剂低低：熔点、沸点低，挥发性大：熔点、沸点低，挥发性大慢慢：反应速率慢：反应速率慢 物理性质物理性质 化学性质化学性质相对非绝对相对非绝对二、有机化合物的特性二、有机化合物的特性三、有机化合物的结构特征三、有机化合物的结构特征（一）有机化合物中碳原子的成键特点（一）有机化合物中碳原子的成键特点 1、碳四价碳四价 碳原子最外层碳原子最外层4个电子，不易失去个电子，不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子，可与或获得电子而形成阳离子或阴离子，可与H、O、S、N、P等其他原子形成等其他原子形成4个个共价键共价键。 2、价键连接方式价键连接方式 碳原子之间也能以共价键碳原子之间也能以共价键结合。碳

4、原子之间不仅可以形成结合。碳原子之间不仅可以形成单键单键，还可以形成，还可以形成稳定的稳定的双键或叁键双键或叁键。 3、四面体结构四面体结构 范特霍夫提出，碳处于四面体范特霍夫提出，碳处于四面体的中心。的中心。（二）有（二）有机化合物的同分异构现象机化合物的同分异构现象2 2、同分异构体、同分异构体1 1、同分异构现象、同分异构现象 化合物具有化合物具有相同的分子式相同的分子式，但具有，但具有不同不同的结构的结构现象，叫做同分异构体现象。现象，叫做同分异构体现象。 具有具有同分异构体现象的化合物同分异构体现象的化合物互称为同互称为同分异构体。分异构体。（二）有（二）有机化合物的同分异构现象机化

5、合物的同分异构现象3 3、碳原子数目越多，同分异构体越多。、碳原子数目越多，同分异构体越多。CH3CH2OHCH3OCH3碳碳双键在碳链中的位置碳碳双键在碳链中的位置不同而产生的异构不同而产生的异构C=C-C-C、C-C=C-C碳链骨架（直链，支链，碳链骨架（直链，支链，环状）的不同而产生的异环状）的不同而产生的异构构C-C-C-C、C-C-C ? C产生的原因产生的原因示例示例异构异构类型类型4 4、同分、同分异构异构类型类型碳链碳链异构异构位置位置异构异构官能团官能团异构异构官能团种类不同而产生官能团种类不同而产生的异构的异构三个相同：三个相同： 分子组成相同、相对分子质分子组成相同、相对

6、分子质量相同、分子式相同。量相同、分子式相同。两个不同：两个不同： 结构不同、性质不同。结构不同、性质不同。注意注意第二节第二节 共价共价键简介键简介一、共价键的形成一、共价键的形成（一）经（一）经典共价键理论典共价键理论 路易斯路易斯 美美国化国化学家学家 1916年提出双中心双电子年提出双中心双电子键的假设，指出两个（或多个）原键的假设，指出两个（或多个）原子可以通过共用一对或多对电子形子可以通过共用一对或多对电子形成具有惰性气体的电子结构，而生成具有惰性气体的电子结构，而生成稳定分子。成稳定分子。 共共价键是原子间价键是原子间通过共用电通过共用电子对子对相相互结合而成互结合而成的化学键。

7、的化学键。八隅体电子结构是经典价键理论的依据。八隅体电子结构是经典价键理论的依据。CH4CHHHHC2H4CHHHCHCHHHHCCHHHH 这种这种用电子对表示共价键结构的化学用电子对表示共价键结构的化学式称式称为路易为路易斯结构式。斯结构式。（二）现（二）现代共价键理论代共价键理论1、原、原子轨道子轨道 电子在核外空间运动遵循量子力学规律，它电子在核外空间运动遵循量子力学规律，它在空间的运动状态可用波函数在空间的运动状态可用波函数 (习惯上称习惯上称原子轨原子轨道道）来描述。）来描述。S轨道轨道xyzp轨道轨道xyz 2、现、现代共价键理代共价键理论要论要点点（凯库勒）（凯库勒） （1）当

8、）当两个原子相互接近到一定距离时，两个原子相互接近到一定距离时，自自旋方向相反的单电子旋方向相反的单电子相互配对（即两原子轨道重相互配对（即两原子轨道重叠）叠） （2）共共价键的饱和性价键的饱和性每个原子形成共价键每个原子形成共价键的数目取决于该原子中的单个电子数目的数目取决于该原子中的单个电子数目 （3）共共价键的方向性价键的方向性共价键的形成必须尽共价键的形成必须尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。 键键 键键存在存在单独存在单独存在不能单独存在只能与不能单独存在只能与键共存键共存形成形成头碰头，重叠大头碰头，重叠大肩并肩，重叠小肩并肩，重叠小

9、性质性质键能较大，较稳定键能较大，较稳定电子云受核约束大，电子云受核约束大， 不易极化不易极化成键两原子可沿键轴成键两原子可沿键轴旋转旋转键能较小，不稳定键能较小，不稳定电子云受核约束小，电子云受核约束小，易极化易极化不能沿键轴旋转不能沿键轴旋转键和键和键的主要特点键的主要特点 Eg:s-ssssp s-p p-p电子云分布沿电子云分布沿键轴呈圆柱形键轴呈圆柱形对称对称Eg:p-p电子云密度在两个电子云密度在两个原子键轴平面的上原子键轴平面的上方和下方最高方和下方最高（三）碳碳原子的杂化原子的杂化理论理论 解解释立体构型释立体构型（鲍林）（鲍林） 杂杂化化：在共价键形成的过程中，碳：在共价键形

10、成的过程中，碳原子首先原子首先吸收能量，由基态转变成激发态，能吸收能量，由基态转变成激发态，能量相近的量相近的原子原子轨道重新组合形成新的轨道，这个过程称为杂化。轨道重新组合形成新的轨道，这个过程称为杂化。结结果：果：a 轨道前后数目轨道前后数目相同。相同。 b 形状、方向形状、方向改变。改变。 c 成键能力成键能力变大。变大。杂化轨道杂化轨道（1）sp3 杂化杂化2s2px2py2pz激发2s2px2py2pz杂化sp3xyzxyz109o28（2）sp2 杂化杂化2s2px2py2pz激发2s2px2py2pz杂化2pzsp2xyzxyzxz120 （3）sp 杂化杂化2s2px2py2p

11、z激发2s2px2py2pz杂化2pxsp2pzxyzxyzxyz二、二、共价键属性共价键属性 键键参数：键长、键能、键角、键的极性参数：键长、键能、键角、键的极性l键长键长: l键角键角: l键能：键能： 共价键结合的双原子分子裂共价键结合的双原子分子裂解成原子时解成原子时 所所吸收的能量。吸收的能量。成键两原子核间的距离成键两原子核间的距离(pm)。分子中一个原子与另外两个原子形成的分子中一个原子与另外两个原子形成的两两个个共价键在空间所夹共价键在空间所夹的角。的角。离解能：离解能：裂解分子中裂解分子中某一个某一个共价键时所需的能量。共价键时所需的能量。双原子分子：键能离解能双原子分子：键

12、能离解能多原子分子：键能离解能的平均值多原子分子：键能离解能的平均值CH4CH3 435.1 kJmol -1HCH3CH2 443.5 kJmol -1HCH 443.5 kJmol -1HCH2甲烷的键能甲烷的键能415.3kJkJmolmol-1-1 CHC 338.9 kJmol -1Hl共价键的极性：共价键的极性：（1）非极性共价键）非极性共价键 H H （2）极性共价键）极性共价键 H + l -共价键的极性取决于成键的两原子的电负性之差。共价键的极性取决于成键的两原子的电负性之差。电负性之差电负性之差1.7 为离子键为离子键电负性之差电负性之差1.7 为共价键为共价键电负性之差在

13、电负性之差在0.61.7之间为极性共价键之间为极性共价键反应物与生成物：反应物与生成物：按断键方式：按断键方式：均裂反应均裂反应异裂反应异裂反应亲电反应亲电反应亲核反应亲核反应取代、加成、消去、重排取代、加成、消去、重排第三节第三节 有机化合物反应有机化合物反应类型类型（补充）（补充）一、反应类型一、反应类型（一）（一） 均裂反应（自由基反应）均裂反应（自由基反应）CYCY+游离基游离基(自由基自由基)自由基反应：由自由基引起的自由基反应：由自由基引起的反应。反应。（二）异裂反应（离子反应）（二）异裂反应（离子反应）CYYC+_正碳离子（碳正离子）正碳离子（碳正离子）CYYC+_负碳离子（碳负离子）负碳离子（碳负离子）：由碳正离子或碳负离子引起的由碳正离子或碳负离子引起的反应。反应。第四节第四节 有有机化合物的分类机化合物的分类（一）（一） 按碳骨架分类按碳骨架分类(二二) 按按官能团官能团（功能基）分类（功能基）分类是决定一类化合物主要性质的原子或原子团。是决定一类化合物主要性质的原子或原子团。官能团官能团结构结构巯基巯基-SH烷氧基烷氧基 -OR酰基酰基酯基酯基CORCOOR(二二) 按官能团（功能基）分类按官能团（