第六章-有机化学绪论课件

教科书：

《有机化学》（第三版）上册，胡宏纹主编高教出版社2006主要参考书：《有机化学》（第二版）徐寿昌主编高教出版社1994.《有机化学》（第三版）高鸿宾主编高教出版社1999

1第六章绪论6.1有机化合物和有机化学6.2.有机化合物的结构6.3分子轨道6.4有机化合物的结构测定6.5有机反应中的酸碱概念6.6有机反应中的热力学和动力学6.7有机化合物的分类6.8有机反应的类型第六章绪论6.1有机化合物和有机化学26.1有机化合物和有机化学一有机化合物二有机化学6.1有机化合物和有机化学一有机化合物3一有机化合物1、有机化合物的定义和组成主要由C、H、O、S、N、P等元素组成，可定义为:

是C的化合物（除了CO、CO2、CaC2、CO3=、CS2等化合物）。或是C、H化合物及其衍生物（含CaC2O4）。一有机化合物42、有机化合物的特点结构上的特点同分异构现象种类繁多有机物几百万种无机物几万种性质上的特点反应慢、产物复杂、能燃烧、易挥发、低熔点、不（难）溶于水。1950年1985年1990年2000年200万种600万种1000万种2000万种注：随着科学技术的发展无机、有机并没有真正的界限2、有机化合物的特点结构上的特点同分异构现象种类繁多有机物5二有机化学

1、有机化学定义就是碳化合物的化学，是研究有机化合物的组成、结构、性质、合成、应用的一门学科。

2、有机化学研究的内容

1）天然产物的研究天然产物的分离、提纯

如：维生素、激素（褪黑激素）、植物生长剂、肉碱等。

2）有机化合物结构的测定、研究结构与性质的关系二有机化学6。。3）有机合成合成天产物合成新化合物实验计算机设计4）反应机理的研究生命奥秘的揭示药物、疾病的作用机理锁钥合成自然界生物、植物的反应模拟生物合成3、有机化学的分支医药、农药、染料、香料、材料、生物、植物、高分子、日用化工等许多精细化工。FH3）有机合成合成天产物合成新化合物实验计算机设计7有机化学是一门迅速发展的学科

1901~1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的化学奖55项，占化学奖61%有机化学是一门迅速发展的学科1901~1998年8

当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。

1980年(DNA)~1997年(ATP)与生命科学有关的化学诺贝尔奖八项；

有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础；在蛋白质、核酸的组成和结构的研究、顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面，有机化学为分子生物学的建立和发展开辟了道路；确定DNA为生物体遗传物质,是由生物学家和化学家共同完成；人类基因组“工作框架图”组装—后基因组计划—序列基因

(SequenceGenomics)—结构基因(StructuralGenomics)—

功能基因(FunctionalGenomics)。当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。96.2有机化合物的结构一lewis电子结构式

原子的电子配对成键，形成稳定的电子构型。

共结合的价电子表示的电子结构式为lewis结构式。

表示出未共用价电子的结构式lewis电子结构式6.2有机化合物的结构一lewis电子结构式原子的电10二凯库勒结构式（早期结构）十九世纪后期人们已经知道C为四价，它们相互可以间接成C链或C环；也可与其它原子连结成杂环；C原子可以以单键、双键、三键相互连接或与其它原子链接，常用下列结构式表示：

HHHHHHH-C-HH-C-C-HH-C=C-HH-CΞC-HH-C-O-HHHHH

这种化学式称为凯库勒结构式，只表示原子的连接次序，不表示空间排列方式二凯库勒结构式（早期结构）11凯库勒结构式经常简写为：CH4、C

H3-CH3

、CH2=CH2

、HCΞCH

、CH3-OH对于环状化合物和长链化合物，甚至将C、H都略去，三有机化合物中的化学键与无机化合物相同，有机化合物中的原子之间也是通过化学键连接在一起，也有离子键、共价键、配价键等三种类型

FH凯库勒结构式经常简写为：126.3、分子轨道理论认为成键不是轨道的重叠,原子轨道不再存在,而是通过线性组合形成分子轨道。同样认为

形成分子轨道的数目等于原子轨道的数目。分子轨道的能级之和等于原子轨道的能级和。进行线性组合的原子轨道必须能级相近。

反键分子轨道

Ψ2＝φ1－φ2E=-

φ1

φ2E=

原子轨道原子轨道

成键分子轨道

Ψ1＝φ1＋φ2E=+6.3、分子轨道理论认为成键不是轨道的重叠,13轨道的形状如下图：轨道的形状如下图：14两个原子轨道线性组合成分子轨道时，形成以能量升高的反键轨道σ*或л＊,能级为E=-和能级降低的成键轨道σ或л，能级为E=＋。其中

是原子轨道的能级，所以形成分子轨道后总的能级之和没有变。由于电子仍然按照三条规则排列在成键轨道上使体系能量降低，这就是化学键的键能，键能＝2（＋）－2

＝2

（为负值）对于全充满的原子轨道组合成分子轨道时，排在成键轨道和反键轨道的电子数目相同，键能为0，对形成分子无贡献。如内层电子、惰性元素。两个原子轨道线性组合成分子轨道时，形成15说明：1、分子轨道理论从整体上考虑了组成分子的各原子，更为合理。给出了键能的明确意义，并可通过理论计算得出键能，与实验测得比较吻合。2、分子轨道理论很好地解释了O2的顺磁性和N2的稳定性。但分子轨道理论仍有很大的局限性，只能用于简单的双原子分子，不能给出多原子分子的空间结构。

在有机化学中我们将价键理论和分子轨道理论并举共用,相互补充。说明：1、分子轨道理论从整体上考虑了组成分子的各原子，更为合16共价键的性质1)键长

成键原子的原子核之间的平均距离。nm。2)键角两个共价键之间的夹角。3)键能形成共价键过程中体系释放的能量或共价键断裂过程中体系吸收的能量。共价键的性质1)键长成键原子的原子核之间的平均距离。nm17

C-H键键能=415kJ/mol

键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。C-H键键能=415kJ/mol键能反映共184)键的极性非极性共价键极性共价键

H-HCl-ClH-Clδ+δ-

δ+

部分正电荷δ-部分负电荷偶极矩(

)有方向性箭头由正端指向负端、指向电负性更大的原子。净偶极矩指向多原子分子的偶极矩，是各键的偶极矩向量和。4)键的极性非极性共价键极性共价键H-H196.4有机化合物的结构测定一、分离提纯二、元素的定性和定量分析三、分子式的确定四、结构的确定

FH6.4有机化合物的结构测定一、分离提纯20一、分离提纯1、常用分离提纯方法

蒸馏、分馏、精馏、萃取结晶、重结晶、升华2、色谱法纸色谱薄层色谱柱色谱传统柱色谱气相色谱液相色谱凝胶渗透色谱裂解色谱

FH一、分离提纯1、常用分离提纯方法21二、元素的定性和定量分析1、氧化法由拉瓦锡、李必希等人发明。将有机化合物的C、H氧化转化成H2O、CO2进行分析。2、钠熔法将有机化合物的X、S、N还原转化成X－、S＝、CN－等，用常规方法检验。3、现代仪器分析如元素分析仪及其它仪器。

FH二、元素的定性和定量分析1、氧化法22三、分子式的确定

由元素分析可得知各元素的百分含量，由此算出各种原子的最小整数比，叫经验式。若再测得分子量便可知道分子式。分子量的测定有如下几种方法：

沸点升高法凝固点降低法渗透压法

质谱法

FH三、分子式的确定由元素分析可得知各元素的百分含量，由23四、结构的确定

四大谱是有机化合物结构确定的有效方法。

红外光谱（IR):主要是官能团种类的确定

核磁共振谱（NMR):主要是官能团及位置的确定

紫外光谱（UV）：主要是定量分析

质谱（MS）：官能团及分子链的确定

FH四、结构的确定四大谱是有机化合物结构确定的有效246.5有机反应中的酸碱概念一、布伦斯特酸碱（质子酸碱）

能给出H+者为酸，能接受H+者为碱。二、路易斯酸碱（广义酸碱）

能给出电子对者是碱，如：

OH－、NH3

等在有机化学中叫亲核试剂（富电子试剂）能接受外来电子对者是酸，如：

H+

、Fe3+、Zn2+

、BF3

、AlCl3等在有机化学中叫亲电试剂（缺电子试剂）FH6.5有机反应中的酸碱概念一、布伦斯特酸碱（质子酸碱256.6有机反应中的热力学和动力学一、有机反应中的热力学研究化学反应中平衡问题，及起点和终点，或反应的程度。符合热力学的一般规律。

Δ

GΘ=ΔHΘ－

TΔS=RTlnK二、有机反应中的动力学

研究反应过程、机理、反应速度等。1、碰撞理论认为反应是通过分子碰撞而发生的，数学模型是阿伦尼乌斯(Arrhenius)速率公式

速率＝PZe-Ea/RT6.6有机反应中的热力学和动力学一、有机反应中的热力学26P：为碰撞取向几率，与碰撞的位置有关

Z：为碰撞频率，与浓度有关

e-Ea/RT：为能量几率，与温度有关，一般每升高

10ﾟＣ速率提高2－4倍碰撞理论有许多不足之处：

P的确定很困难

Ea的意义不明确P：为碰撞取向几率，与碰撞的位置有关272、过渡态理论认为反应是旧键的破坏，新建的形成。在此过程中有一个旧键未完全断裂、新键未完全形成的状态，叫过渡态。在此状态下能量最高。

能量

过渡态

Ea是过渡态的能量与反应物的能量

活化能

之差，叫活化能。升高温度，反应

反应物物的平均

动能升高，活化能降低

生成物反应速率升高。反应进程A+B-C反应物[ABC]过渡态A-B+C反应物2、过渡态理论A+B-C反应物[ABC]28

过渡态理论很好的解释了活化能的意义，说明了温度升高反应速度加大的现象。但过渡态理论的缺点是非常重要的过渡态的结构无法确定（太短暂），活化能也就无法计算。3、哈蒙特（Hammond.G.S)假说

认为在基元反应中，过渡态的结构与能量更接近的那一端类似。及放热反应类似于反应物，吸热反应类似于生成物。

FH过渡态理论很好的解释了活化能的意义，说296.7有机化合物的分类一、按碳链结合的方式分类

开链化合物（无环化合物、脂肪族化合物）

碳环化合物

脂环化合物芳环化合物

杂环化合物

O二、按官能团分类

烃、卤代烃、醇、醛、酮、酸、胺等，这是本课本的主要分类方法。FH6.7有机化合物的分类一、按碳链结合的方式分类306.8有机反应的类型有机反应按键断裂的方式分为：1、均裂反应

共价键电子对均匀断裂，形成自由基（游离基）