南昌大学有机化学1绪论课件

OrganicChemistry

有机化学学习方法学好有机化学的关键是要走进有机化学，喜欢有机化学。以下一些措施仅供参考：课前预习，课后复习。学会听课，及时发问，提高学习效率。必要的记忆：如命名原则、某些重要的反应等。通过必要的记忆，可以熟悉反应，发现规律，活跃思维，提高兴趣。把握主线——结构与性能的关系。及时总结，按时完成作业第一章绪论1.1有机化合物和有机化学1.2有机化合物的结构1.3原子轨道和分子轨道1.4有机化合物的结构测定1.5官能团和有机化合物的分类有机化合物的一般特点数目庞大：1999年12月，CA收录的化合物数目已经达到2230万种，其中90%为有机化合物结构复杂，存在同分异构现象（如甲醚和乙醇）易燃、易爆(如汽油、酒精等)热稳定性差，受热(200～300℃)易分解熔、沸点低，通常小于300℃难溶解于水，易溶解于有机物反应速率慢、反应复杂、副产物多：例如乙醇和乙酸在无催化剂的条件下要60年才可以达到平衡1.1有机化学定义：有机化学是研究有机化合物的来源和组成、结构、性质、变化规律、合成以及应用的科学研究内容：天然有机化学---天然产物的研究有机合成化学元素有机及金属有机化学有机分析化学生物有机化学有机化合物结构的测定物理有机化学---反应机理的研究应用有机化学有机化学的发生和发展1777年，Bergman（瑞典）将化合物分为“无机”和“有机”两大类18世纪，Scheele（瑞典，1742～1786）得到一系列的纯的化合物，如酒石酸，乳酸等1806年Berzelius（瑞典）首先提出“有机化学”(organicchemistry)和“生命力”学说有机化学作为一们学科在19世纪中叶形成。有机合成的早期成就1828年FWohler（德）加热无机化合物氰酸铵(NH4CNO)溶液无意中得到有机化合物尿素1845年Kolbe（德）合成了醋酸1854年Berthelot（法）合成了油脂1861年布特列洛夫合成了糖---动摇了生命力学说，开创了有机化学的新时代。今天人工合成的有机物超过700万19世纪中叶，开始把有机化合物看作是碳的化合物有机化学理论的发生和发展1965，Woodward—Hoffmann分子轨道对称守恒原理1967，Corey逆合成分析原理1972，Olah碳正离子的系统概念1978，Lehn超分子化学（主客体化学）近代波谱技术（IR，NMR，MS）测定有机化合物分子结构，促进了有机化合物的研究。有机化学化工的发展1850－1900，合成有机化学时代，煤焦油化学时代1900－1940，有机化学工业时代，煤焦油→染料、药物、炸药；1940－，石油化工时代，石油→三大合成材料（橡胶、塑料、合成纤维）1990－，有机化学与生命科学、环境科学、材料科学、能源、国防、电子、信息产业、无机非金属材料等行业紧密联系，相互促进自然界中碳的循环

1.2有机化合物的结构凯库勒结构式（化学键、价键式、蛛网式）结构简式1.2有机化合物的结构键线式路易斯结构式（价电子，包括孤对电子）1.2有机化合物的结构立体模型(球棍模型、比例模型）1.3原子轨道核外电子排布规律--Pauli不相容、能量最低、Hund规则、八电子规则现代价键理论——电子定域论：（1）价键的形成可看成是原子轨道重叠或电子配对的结果。条件：未成对电子，自旋相反（2）共价键的饱和性：价键数=单电子数（3）共价键的方向性：原子轨道重叠程度大小决定共价键的牢固程度。头碰头重叠（σ键）；肩并肩重叠（π键）1.3杂化轨道1931年，Pauling（美）提出原子轨道杂化理论：能量相等的杂化轨道使成键能力更强，体系能量降低，成键后可达到最稳定的分子状态。（杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目）sp杂化：如BeCl2——直线型分子sp2杂化：如

BF3——平面型分子sp3

杂化：如CH4——正四面体结构1954年获诺贝尔化学奖，1963年获诺贝尔和平奖杂化轨道+++---s轨道p轨道d轨道sp2杂化Pauling碳原子的sp2杂化碳原子的sp杂化1.3分子轨道理论组成分子轨道的原子轨道，能量应大致相近，对称性相同，并能最大程度地重叠，这样形成的分子轨道能量最低分子轨道理论主要用来处理p电子或π电子，如乙烯分子中有两个未参加杂化的p轨道，这两个p轨道可通过线性组合（加加减减）而形成两个分子轨道(π轨道)：(π)(π*)σ键和π键按成键原子轨道重叠方向不同，共价键又可分为σ键和π键两个成键原子轨道沿对称轴方向相互重叠（“头碰头”）而形成的键叫σ键。电子云分布近似圆柱形。以σ键连接的原子或基团可以绕键轴自由旋转，键不发生断裂，重叠程度大，键比较牢固。σ键存在于一切共价键之中σ键和π键两个成键原子轨道以对称轴相平行互相重叠（两个p轨道从侧面“肩并肩”重叠）而形成的键叫π键。π键不能单独存在，必须与σ键共存。π键形成后，限制了σ键的自由旋转。电子云重叠程度较小，π键电子云分散暴露在两核连线的上下两方呈平面对称，离原子核较远，受核约束较小。因此π键电子云具有较大的流动性，易受外界影响而发生极化，具有较强的化学活性，发生化学反应时，π键易断裂。π键σ键共价键的键参数共价键最基本特点是具有饱和性和方向性键长：成键原子的平衡核间距，单位nm（10-9m），键长越短，键越牢固。键角：键与键之间的夹角。平均值：423+439+448+347)÷4=414KJ/mol∴C—H的键能为414KJ/mol。键能：键的平均解离能，键能越大，键越牢固。共价键的键参数键的极性：由成键原子的电负性不同引起。用偶极矩(键矩)来度量：

μ＝q×d[μ的单位：C·m(库仑·米)]q——正、负电中心的电荷，d——电荷中心之间的距离例：H—Cl

CH3—Cl

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0.5～1.6，形成极性共价键共价键的键参数分子的极性：用分子偶极距衡量，即分子中各键键距的矢量和。如：分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等1.4有机化合物结构的测定分离提纯---蒸馏、分馏、精馏、重结晶、色谱法物理常数的测定元素定性分析---如，钠熔法元素定量分析和实验式的确定---如，燃烧法1.4有机化合物结构的测定相对分子质量的测定和分子式的确定---由质谱法确定有机化合物的分子量。如化学实验式为CH2O，分子量为60，则其分子式为C2H4O2结构的确定官能团分析化学降解及合成物理方法的应用---如，NMR、IR、MS、UV-Vis1.5官能团和有机化合物的分类按碳链分类官能团——决定化合物典型性质的原子或原子团，含有相同官能团的化合物具有相