基础有机化学：第1 绪言

1、福州大学材料学院要求要求1.全班使用 统一的作业纸2.缺勤达三次者，取消考试资格第一章 绪 论 (一) 有机化合物和有机化学 (二) 有机化合物的特性 (三) 分子结构和结构式 (四) 共价键 (五) 有机化合物的分类 (六) 有机化合物的研究程序(一) 有机化合物和有机化学 (1) 有机化合物 定义: 有机化合物就是碳氢化合物及其衍生物 。 有机化合物中除C、H以外，只含有O、N、S、P、X等少数元素。 (2) 有机化学定义: 有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学。(二) 有机化合物的特性 碳原子的价电子层碳原子的价电子层 1S22S22P2 ,有机物中原子间通常有机物中原子间通常以共价

2、键的方式相互结合以共价键的方式相互结合。有机化合物的性质有下列特点：有机化合物的性质有下列特点： (1)多：种类多（结合的方式多种多样、同分异构现象） (2)燃 ：易燃、易爆； (3)低 ：m.p、b.p低 (4)难 ：难溶于水，易溶于有机溶剂（相似相溶）； (5)慢 ：反应速度慢，副产物多； (三) 有机化合物的分子结构和结构式 结构(structure) 分子中原子间的排列次序，原子相互间的立体位置、化学键的结合状态以及分子中电子的分布状况等各项内容的总和。 分子的性质不仅取决于其元素组成，更取决于分子的结构。“结构决定性质，性质反映结构结构决定性质，性质反映结构” 构造分子中原子间相互连

3、接的顺序相互连接的顺序叫做分子的构造。 例例1：2-甲基丙醇的表示方法： H C C C O HH H HHH C HHHH-C-C-C-O-HHH HHHH-C-HHCH3CHCH2OHCH3(CH3)2CHCH2OH或OH路易斯式书写麻烦短线式较麻烦 缩简式较为常用键线式较为常用(四) 共价键 (1) 共价键的形成 (甲) 价键法 (乙) 分子轨道法 (2) 共价键的基本属性(甲) 键长 (乙) 键能 (丙) 键角 (丁) 键的极性 (3) 共价键的断裂方式与有机反应的类型(甲) 断键方式与反应类型均裂 自由基反应异裂 离子型反应周环反应(乙) 有机反应试剂的分类自由基试剂 亲电试剂 亲核

4、试剂 试剂与酸碱 (1) 共价键的形成共价键的形成 (甲甲) 价键法价键法 (i) 形成：是原子轨道的重叠或电子配对的结果，如果两个原子都有未成键电子，并且自旋方向相反，就能配对形成共价键。 由一对电子形成的共价键叫做单键，用一条短直线表示，如果两个原子各用两个或三个未成键电子构成的共价键，则构成的共价键为双键或三键 + 4HCHCHHHCHHHHCCCC(ii)特点：共价键的饱和性 共价键的方向性 +H(1s)Cl(2p)重叠最大稳定结合不稳定结合（1）（3）不能结合（2）重叠较小ClClClHHH价键理论：形象直观，定域的观点，常用于描述非共轭体系。 (乙乙) 分子轨道法分子轨道法 分子轨

5、道理论是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动壮态，认为形成的化学键的电子是在整个分子中运动的。 基本观点：分子轨道理论认为，当任何数目的原子轨道重叠时，就可形成同样数目的分子轨道。 AB12（反键轨道）（成键 轨道）2=AB+1=AB-（原子轨道）能量由原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件：1）对称匹配既组成分子轨道的原子轨道的符号（位相）必须相同。 2） 原子轨道的重叠具有方向性，例P9图110。 3）能量相近。 分子轨道理论：离域的观点，常用于描述共轭体系。AB12（反键轨道）（成键 轨道）2=AB+1=AB-（原子轨道）能量(2) 共价键的基本属性共价键的基本属性 (甲甲)

6、键长键长 成键原子的平衡核间距。以nm(10-9m)表示。 不同的共价键有不同的键长； (高P10表1-2) 例如： CC 键长0.154nm CH 键长0.109nm C=C 键长0.133nm CO 键长0.143nm 相同的共价键，处于不同的化学环境时，键长也稍有差异。 一般地：键长越短，化学键越牢固，越不容易断开。 (乙乙) 键能：键能： 键的平均解离能。 例如：.CH3CH4+ HCH3.CH2+HCH2.CH.H+.CH.C.+HH=423KJ/molHH=439KJ/mol=347KJ/molH=448KJ/mol 平均值：(423+439+448+347)4=414KJ/mol

7、 CH的键能为414KJ/mol。化学键的键能越大，键越牢固。(P10表1-3)(丙丙) 键角键角 键与键之间的夹角。 键角与成键中心原子的杂化态有关，也受分子中其他原子的影响。 CHHHH在纸面前方在纸面后方在纸面上立体透视式的写法 (丁丁) 键的极性键的极性 a. 键的极性键的极性 键的极性是由于成键原子的电负性(P11表1-4)不同而引起的，例如： H Cl CH3 Cl CH3 OH， 一般地： 成键原子电负性差大于1.7，形成离子键； 成键原子电负性差为0.51.6，形成极性共价键。 键的极性用偶极矩(键矩)来度量： qd 的单位：Cm(库仑米) q正、负电中心的电荷， d 电荷中心

8、之间的距离 例：HCl CH3Cl b. 分子的极性分子的极性 键的极性可引起分子的极性，分子的偶极矩等于键的偶极矩的矢量和。例如： 分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等。 有极性有极性CHHHH无极性H HO OH HO OC CO O无极性ClCHHH小结：小结： 绝大多数有机物分子中都存在共价键。 共价键的键能和键长反映了键的强度，即分子的热稳定性； 键角反映了分子的空间形象； 键的偶极矩和键的极性反映了分子的化学反应活性和它们的物理性质。 (3) 共价键的断裂方式与有机反应的类型共价键的断裂方式与有机反应的类型 发生均裂的反应条件是光照、辐射、加热或有过氧光照、辐射、加热或有过氧

9、化物化物存在。 均裂的结果是产生了具有不成对电子的原子或原子团自由基。 有自由基参与的反应叫做自由基反应自由基反应或均裂反应。 A BA + BCH3 + H ClH CH3 + Cl 均均 裂裂(甲甲) 断键方式与反应断键方式与反应类型类型异裂异裂A BA+ + B-(CH3)3C Cl(CH3)3C+ + Cl- 发生异裂的反应条件是有催化剂、极性试剂、极性有催化剂、极性试剂、极性溶剂溶剂存在。 异裂的结果产生了带正电荷或负电荷的离子。 发生共价键异裂的反应，叫做离子型反应离子型反应或异裂反应。 有机反应的类型有机反应的类型 烯烃的 卤代烷烃的卤代、烯烃的反马式加成苯环上的“四化”反应烯烃

10、水合、炔烃加卤素等卤代烃的水解、氰解等 醛、酮加HCN、NaHSO3等有机反应类型自由基反应离子型反应自由基加成自由基取代亲电反应亲核反应亲电加成亲电取代亲核取代亲核加成双烯合成等周环反应消除反应卤代烃脱HX、醇脱水等 (五) 有机化合物的分类 对有机物进行分类的目的是便于介绍和讨论便于介绍和讨论有机化合物。 (1) 按碳链分类按碳链分类 有机化合物开链化合物：碳环化合物杂环化合物：脂环族化合物：芳香族化合物CH3CH2CH2CH3CH2=CH-CH=CH2CH3(CH2)16COOH 等 OHOCH3OHCOOHONSNN等 等 等 (2) 按官能团分类按官能团分类 官能团决定化合物典型性质

11、的原子或原子团。 含有相同官能团的化合物具有相似的化学性质，是同类化合物。 按官能团分类可将有机物分为：烷、烯、炔、卤代烃、芳香烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、烷、烯、炔、卤代烃、芳香烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸、羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、羧酸、羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、杂环化合物杂环化合物 等。通常将以上两种分类方法结合使用通常将以上两种分类方法结合使用。如：“开链烯烃”、“脂肪酸”、“芳香胺” 一些常见官能团及其名称(六) 有机化合物的研究程序 研究一个新的有机化合物，通常需要经历以下程序： (1) 分离提纯 (2) 物理常数的测定 (3) 元素分析和实验式的确定 (4) 相对分子质量的测定和分子式的确定 (5) 结构的确定 (甲) 官能团分析 (乙) 化学降解及合成 (丙) 物理方法的应用(七) 有