清华大学有机化学李艳梅老师第1章-绪论

有机化学A1主讲教师：李艳梅教授清华大学化学系E-mail:liym@URL::///liym精选pptChapter1Introduction第一章绪论OrganicChemistryA(1)ByProf.LiYan-MeiTsinghuaUniversity精选pptContentPartIOrganiccompoundsandorganicchemistry------History第一局部有机化合物与有机化学－－历史简介PartIIFundamentalKnowledge第二局部根底知识●Structure,reaction&Classification●Formulas●Nomenclature●NMR,IR,UV&MS精选ppt1.Organiccompoundsandorganicchemistry

第一局部有机化合物和有机化学

1.1Introductionandabriefhistory

有机化学历史简介

1.2Characteroforganiccompound

有机化合物的特性

1.3Researchfieldsinorganicchemistry

有机化学研究领域

1.4

Themethodstostudyorganicchemistryandhowtolearnorganicchemistry

有机化学研究方法及如何学习有机化学课程精选ppt1.1Introductionandabriefhistory

有机化学历史简介有机化学？有机化合物？Starch〔淀粉〕CmHnmvaluearound8Gasoline〔汽油〕精选pptSalicylicacidAcetylsalicylicacid乙酰水杨酸〔阿斯匹林〕精选pptFormalinaqueoussolutionofformaldehydeOrganicChemistryintheHistoryTomakehumanbodyintoamummy,formalinwasoftenemployedinancientEgypt.甲醛古埃及人利用有机化合物处理尸体精选pptWinewasinventedbeforeXiadynasty.ByZhoudynasty,winehasbecomeveryimportantinsacrificeevents.制酒«周礼»精选pptVinegarproductionhasalreadybecomeanexpecttechnologybyZhoudynasty.制醋精选pptDyeinghasbecomeamimportantindustrybeforeZhoudynasty.染色茜草精选pptThedemiseofvitalismInancientages,mixturesoforganiccompoundswereabstractedfromnaturalproducts.Chinesetraditionaldrug,dye,andperfumeareofthiskind.Bythe18thcentury,somepureorganiccompoundswereobtained.Turtricacidwasobtainedfromgrapejuice,citricacidwasabstractedfromlemonjuice,andureawaspurifiedfromurine.1828,preparationofureafrominorganiccompoundsindicatesthedemiseof“vitalism〞.In1806,famouschemist,BerzeliusJ.firstusedtheword“organicchemistry〞,andstates,organiccompoundscouldnotbeproducedwithout“vitalforce〔生命力〕〞精选pptThefactthatorganiccompoundscouldbeobtainedfrominorganiccompoundswithoutthehelpoforganismwasnotacceptedforalongtime.In1845aceticacidandin1854esterwereseparatelysynthesizedfrominorganiccompounds,indicatingthefinaldemiseofvitalism.兴趣阅读：Seeappendixfile0001:LetterbetweenWöhlerandhisadviser,Berzelius.Seeappendixfile0002:Wöhler’spaperonsynthesisofureaSeeappendixfile0003:Problemsandanswersontheureasyntheticpaper(fromYaleUniversity)氰酸铵精选pptAbriefhistory190020001800SynthesisofureaFriedrichWöhler精选pptImportanteventsonorganicchemistry1828Synthesisofurea,indicatingdemiseofvitalismMilestoneoforganicchemistryByWöhler1865BringingforwardthatcarbonisquadrivalentMilestoneofstructuraltheoryByA.Kekulé1874SaturatedcarbonatomssharetetrahedraltopologyInitiationofstereochemistryByJ.H.Van’tHoffInitiationofstereochemistryBy

J.A.LeBel1917LewisacidandLewisbasetheoryMilestoneofstructuraltheoryByLewis1931HuckelrulesTheFrontier-orbitaltheoryTheprincipleofconservationoforbitalsymmetery精选pptMeansof“Organicchemistry〞“有机化学〞的含义Firstciting基于“生命力”学说Basedon“vitalism”,Berzeliusfirstcitedthisword,anddeemedorganiccompoundscouldnotbeproducedwithoutthespecialpower“vitaforce”.1806Definition元素分析结果A.L.LavoisierandVonLiebigJ.F.inventedtheelementalanalysisprotocal.Theyfoundallorganiccompoundscontaincarbon,mostcontainhydrogen,manycontainoxygenandnitrogen.KeküléandGmelindefinedorganicchemistryas“chemistryofcarbonaceouscompounds〞将“有机化合物〞定义为“含碳的化合物〞，那么“有机化学〞即为“研究含碳化合物的化学〞Ofcourse,manycarbonaceouscompoundsarenotorganiccompounds1865精选pptSchorlemmer’sdefinition肖莱马的定义Basedonchemicalstructuraltheory,Schorlemmerdefinedorganiccompoundas“hydrocarbonanditsderivatives〞,andorganicchemistryas“chemistryofhydrocarbonanditsderivatives〞.“碳氢化合物及其衍生物〞Hint分类的关键：“性质〞！而不是“组成〞精选ppt1.Organiccompoundsandorganicchemistry

第一局部有机化合物和有机化学

1.1Introductionandabriefhistory

有机化学历史简介

1.2Characteroforganiccompound

有机化合物的特性

1.3Researchfieldsinorganicchemistry

有机化学研究领域

1.4

Themethodstostudyorganicchemistryandhowtolearnorganicchemistry

有机化学研究方法及如何学习有机化学课程精选ppt1.2Characteroforganiccompound有机化合物的特性结构上CovalentBond1、碳通常以共价键与其它原子相连Linktoeachothereasily2、自身成键能力强Isomersim3、同分异构现象普遍存在精选pptPhysicalPropertiesLowmeltingpoint熔点低Lowboilingpoint沸点低Highvolatility挥发性大Ofteninsoluble多数难溶于水Densityoftenlowerthanwater比重一般比水小ChemicalProperties稳定性不如无机物Lessstable易燃Inflammation反响速度慢Lowreactionrate副反响多Frequentsidereaction化学性质物理性质精选ppt1.Organiccompoundsandorganicchemistry

第一局部有机化合物和有机化学

1.1Introductionandabriefhistory

有机化学历史简介

1.2Characteroforganiccompound

有机化合物的特性

1.3Researchfieldsinorganicchemistry

有机化学研究领域

1.4

Themethodstostudyorganicchemistryandhowtolearnorganicchemistry

有机化学研究方法及如何学习有机化学课程精选ppt1.3Researchfieldsinorganicchemistry

有机化学研究领域NatureProductChemistry天然产物化学Separated,orextractedchemicalsfromnatureproducts.Eg.Hormones,Auxin,Pheromone精选pptStructureDetermination结构测定SpectroscopicNMRIRUltraViolateMassspectrometryNonspectroscopicElementaryanalysis精选pptOrganicSynthesis有机合成精选pptReactionMechanism反响机理TransitionStateE精选pptCrossscience与其它学科渗透

eg.withlifescienceLifeprocedureisconsistedofchemicalreactionsofbiologicalmolecules,thetransformationofmatterandenergy.Chemicalbiologyaimstoexplorethelifeprocedureonthemolecularlevel.ChemicaltheoriesandmethodsLifescience精选pptwithenvironmentengineeringToreducepollutionToextractusefulcompoundsfrominjurantsGreenChemistry绿色化学精选ppt1.Organiccompoundsandorganicchemistry

第一局部有机化合物和有机化学

1.1Introductionandabriefhistory

有机化学历史简介

1.2Characteroforganiccompound

有机化合物的特性

1.3Researchfieldsinorganicchemistry

有机化学研究领域

1.4

Themethodstostudyorganicchemistryandhowtolearnorganicchemistry

有机化学研究方法及如何学习有机化学课程精选ppt1.4

Themethodstostudyorganicchemistryandhowtolearnorganicchemistry有机化学研究方法及如何学习有机化学课程1.4.1Specialmethods特殊方法1.4.2Ordinarymethods常规方法Separationandpurification别离纯化Analysis结构分析ElementaryanalysisDeterminationofmolecularweightDeterminationoftheformulaDeterminationofthestructureSynthesis合成Mechanism机理研究精选ppt1.4.1Specialmethods特殊方法Onhighmountains,seabottom,inspaceKékulé’sdreamPasteur’smethodseparationoftartaricacid极端条件下Specialenvironment偶然因素Specialconditions精选ppt1.4.2Ordinarymethods常规方法Separationandpurification别离纯化Distillation蒸馏Sublimation升华精选pptExtraction萃取TLC薄板分析薄层色谱Crystallization重结晶Chromatography柱色谱精选pptAnalysis结构分析Elementaryanalysis元素分析ChemicalanalysisElementaryanalyzer精选pptDeterminationofmolecularweight分子量确实定Physicalmethods物理方法Instrumentalmethods仪器分析方法MeltingpointandboilingpointtestMassspectrometry精选pptDeterminationoftheformula分子式确实定Example11422CH4N2OExperimentalformulaMr=120C2H8N4O2精选pptDeterminationofthestructure结构确实定ChemicalmethodsSpecificreactionsInstrumentalmethodsNMR,IR,UV…精选pptSynthesis

合成Mechanism机理研究精选pptHowtolearnorganicchemistry如何学习有机化学课程归纳性学科而非演绎性学科学习建议：从结构和机理角度找规律多进行比较与归纳适当量的练习精选ppt建议大家再了解一些其它相关知识：精选ppt国际著名有机化学研究机构我国著名有机化学研究机构国际著名有机化学家我国著名有机化学家国际著名有机化学相关企业我国著名有机化学相关企业学科素养：根本思维和处理问题方式－学科“文化〞历史、人物、事件研究机构、著名人物、刊物精选ppt职业素养突发化学事件的思考与处理绿色素养〔环境素养〕防护素养假设你，一个清华大学毕业的学生，正在现场。你将如何处理这个事件？精选pptContentPartIOrganiccompoundsandorganicchemistry------History第一局部有机化合物与有机化学－－历史简介PartIIFundamentalKnowledge第二局部根底知识●Structure,reaction&Classification●Formulas●Nomenclature●NMR,IR,UV&MS精选pptPartIIFundamentalKnowledge第二局部根底知识2.1Structure,Reaction&Classification结构、反响与分类2.2Formulas结构式2.3Nomenclature命名下一章：NMR,IR,UV&MS精选pptCarbonelement

碳元素Covalentbond

共价键2.1Structure,Reaction&Classification结构、反响与分类2.1.1Organicstructures有机化合物的结构精选ppt

Carbonelement碳元素C1s22s22p212.01第二周期第四主族〔IVA〕精选pptElectronegativityofsomefamiliaelementsH2.2Li1.0Na0.9K0.8Be1.5Mg1.2Ca1.0Cu1.9Zn1.6Ag1.9Cd1.7Hg1.9B2.0Al1.5C2.5Si1.7N3.1P2.1O3.5S2.4F4.1Cl2.8Br2.7I2.2Ge2.0Sn1.7Pb1.6As2.2Sb1.8Bi1.7Se2.5精选pptC1s22s22p212.01Electronegativity2.5C4.1F0.8K第二周期第四主族〔IVA〕电负性既不容易得电子，也不容易失电子精选pptCCCdifficultOrCeasy碳原子外层有四个电子：总之：碳原子既不易得电子，又不易失电子以共价键结合外层有四个电子可形成四根共价键精选pptCarbonelement

碳元素Covalentbond

共价键2.1Structure,Reaction&Classification结构、反响与分类2.1.1Organicstructures有机化合物的结构精选ppt

Covalentbond共价键ChemicalbondIonicBondCovalentBondCoordinationBondBondingTheoriesValentBondTheoryMolecularObitalTheory离子键共价键配位键价键理论分子轨道理论精选pptValenceBondTheory价键理论Fourkeypoints:A.Electronswithoppositespinformcovalentbonds;B.Saturationofacovalentbond;C.Directionofacovalentbond;D.Hybridorbitaltheory.sp3,sp2,sphybridorbitalVSEPRtheory精选pptElectronswithoppositespinformcovalentbond.自旋方向相反的电子配对形成共价键CCCC精选pptB.Saturationofacovalentbond共价键具有饱和性CCCIfaelectronhasbeeninvolvedinonecovalentbond,nothirdelectronwouldbeaccepted.当原子的一个未成键电子与其他原子的一个电子配对之后,就不能再与第三个电子配对。精选pptC.Directionofacovalentbond共价键具有方向性成键时,两个电子的原子轨道发生重叠,重叠局部的大小决定共价键的牢固程度两种较稳定的重叠成键方式:原子轨道沿轨道的对称轴方向重叠键两个平行的p轨道侧面交叠

键精选ppt

-bond

s-s

s-p

sp3-sp3

-bond电子云分布沿键轴呈圆柱形对称电子云密度在两个原子键轴平面的上方和下方最高精选pptD.HybridOrbitalTheory杂化轨道理论Csp3hybridization精选pptCC+C-C3/4+1/4sp3hybridization精选pptC109o28’sp3hybridization精选pptsp2hybridization-C+porbitalsp2

orbital精选ppt-C++C-C2/3+1/3sp2hybridization精选ppt90.0o120.0o+-Csp2hybridization精选pptsphybridization--+C+porbitalsporbital精选ppt+C-C1/2+1/2--+C+sphybridization精选ppt--+C+90o90osphybridization精选ppt不同杂化态碳原子的电负性差异sp3sp2spsp杂化形式的轨道成键后，两成键原子间电子云密度最大的区域最偏向该碳原子可视为sp杂化的碳原子的电负性最大即：s成分越多的杂化形式，可视为电负性越大精选pptVSEPRTheory价电子对互斥理论ValanceShellElectron-PairRepulsionTheoryElectronpairsrepeleachother,sothatthefarthestapartmentisalwaysreached.价电子对互相排斥，使得成键轨道具有最大的距离和最小的干扰。ConfigurationBondingAngelsphybridizationLinear

线型180sp2hybridizationTriangle平面三角型120sp3hybridizationTetrahedron四面体型109.5精选pptMolecularOrbitalTheory分子轨道理论要点：原子形成分子后，成键电子并不局限于某一个原子或某几个原子之间，而是在整个分子中运动。通过薛定谔方程可求出描述分子中电子运动状态的波函数(分子轨道〕。成键电子按一定规那么填充在不同分子轨道中。精选ppt优点：将分子视为一个整体，某一电子的运动状态不仅受某一原子的影响，而是受所组成分子的原子的共同作用。缺点：求解困难改进：原子轨道线性组合法〔LCAO〕即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。精选ppt组合方法：①化学键由原子轨道重叠产生②任何数目的原子轨道重叠时就可以形成同样数目的分子轨道③定域键〔与共轭离域键相对〕的原子轨道数为2，结果组成两个分子轨道，其中一个比原来的原子轨道的能量低—成键轨道。另一比原来轨道的能量高—反键轨道〔以加“*〞表示〕。精选pptLCAO(LinearCombinationofAtomicOrbital)(Ψ1,Ψ2,Ψ3,…Ψn)a11a12a13…a1na21a22a23…a2na31a32a33…a3na31a32a33…a3n……………(Φ1,Φ2,Φ3,…Φn)=A=a11a12a13…a1na21a22a23…a2na31a32a33…a3na31a32a33…a3n……………A·A＝1|A|＝1AtomicOrbitalMolecularOrbital精选ppt反键轨道成键轨道精选ppt精选ppt精选pptBondLength键长BondAngel键角BondEnergy键能Polarity键的极性Parametersofacovalentbond键参数〔描述共价键的物理量〕自学精选pptBondEnergyBondEnergyEAB+(g)(g)AB(g)反响所放出的能量或逆向反响吸收的能量“键能〞精选pptDissociationenergy离解能CH4CH3+HCH2+HCH

+HC

+HD1D2D3D4BondenergyofC-Hbond:键能和离解能不同离解能：指定的某一种离解方式键能：具有平均的概念键能键的强度越不易断裂精选pptBondLengthAB成键的两个原子核之间的平均距离：〔形成共价键的两个原子之间存在着一定的吸引力和排斥力，使原子核之间保存着一定的距离，此距离为键长。〕精选pptABBondlengthistheaveragedistanceofthenuclearofthetwobondingatoms.CCCCCCCHAverageBondlength0.154nm0.134nm0.120nm0.109nm精选pptBondAngelABCBondangleeg.CH4C2H2HCXbondangle109o28’180o两个共价键之间的夹角反映了分子的空间结构精选pptPolarity相同原子形成共价键时电子云对称分布在两个原子核之间两核正中位置电子云密度最大正电荷中心与负电荷中心相重叠不同电子形成共价键时电子云偏向于电负性大的，使之微负〔－〕精选pptCCCFPolarbond极性键Nonpolarbond非极性键精选pptCFd+q1-q2Bondmoment键矩μ=ed=(q1+q2)dUnit:Debye精选pptMolecularpolarityBondpolarityClClClClClClClHPolarBondsNonpolarMolecule精选ppt2.1.2Organicreactions有机化合物的反响Cleavageofcovalentbonds共价键的断裂Reactiontypes反响类型精选pptHemolyticcleavage均裂ABAB自由基FreeradicalUnsharedelectronpair未配对电子CH3·Cl·精选pptHetrolyticcleavage异裂ABAB负离子Anion正离子CationCarbonion碳负离子CH3+Carboniumion碳正离子CH3-精选ppt2.1.2Organicreactions有机化合物的反响Cleavageofcovalentbonds共价键的断裂Reactiontypes反响类型精选pptReactiontypes反响类型RadicalreactionIonicreactionConcertedreactionRadicalinducedreactionsCarbonionorcarboniumioninducedreactionsTheformingofnewbondsandbreakingofoldbondsoccuratthesametime.自由基反响：由自由基引起的反响离子型反响：由碳正离子或碳负离子引起的反响协同反响：新键形成与旧键的断裂同时发生〔后述〕精选pptBycarbonsketchChainCarboncycleHetrocycle2.1.3Classification有机化合物的分类按碳架分类开链化合物碳环化合物杂环化合物脂环化合物芳香族化合物精选ppt按官能团分类官能团：有机化合物分子特别能起化学反响的一些原子或原子团，它通常可以决定化合物的主要性质。具体分类请自学精选pptPartIIFundamentalKnowledge第二局部根底知识2.1Structure,Reaction&Classification结构、反响与分类2.2Formulas结构式2.3Nomenclature命名下一章：NMR,IR,UV&MS精选ppt2.2Formulas结构式2.2.1Lewiselectron-dotstructure路易士电子式HClHCHHH精选pptElectron-dotstructure(Lewisstructures)〔路易士电子式〕有机化合物中不常用精选ppt2.2.2Constructionformula构造式Dashformula〔蛛网式〕Condensedformula〔构造式、构造式简式〕将直链上相同的亚甲基合并侧链基团用括号写于所连原子的右侧第一个碳原子上的取代基可写在左侧精选pptCH3(CH2)3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3C(CH3)2CH3精选ppt2.2.3Line-bondstructure键线式H、C可省去不写，其它元素不可省略端点与拐角各代表一个碳原子单线代表单键，双线代表双键，叁线代表叁键甲烷、乙烷、乙烯和乙炔等一般不用键线式表示Ratherthan精选pptCH3CH2OCH2CH3CandHatomsareomitted,whileothertypesofatomsarenot.精选pptPartIIFundamentalKnowledge第二局部根底知识2.1Structure,Reaction&Classification结构、反响与分类2.2Formulas结构式2.3Nomenclature命名下一章：NMR,IR,UV&MS精选ppt2.3Nomenclature命名2.3.1几个与命名有关的词2.3.2根本步骤2.3.3复杂结构命名的几个小原那么精选pptPrefix&Suffix(A)甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(B)1o,2o,3o,4oPrimarysecondarytertiarytetra-(伯仲叔季)(C)

-yl,-ylene,-ylidyne(基亚基次基)(D)

n-,iso-,neo-(正异新伯仲叔季)2.3.1几个与命名有关的词精选ppt“天干地支〞简称“干支〞，是夏历中用来编排年号和日期用的。

天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；

地支：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥，也称十二地支。

(A)甲乙丙丁戊己庚辛壬癸来源于中国“天干地支〞的“天干〞精选ppt与碳原子个数关联AlkanesareusuallynamedafterChineseera.甲是拆的意思,指万物剖符而出.

乙是轧的意思,指万物出生,抽轧而出.

丙是炳的意思,指万物炳然著见.炳，长势正旺

丁是强的意思,指万物丁壮.

戊是茂的意思,指万物茂盛.

己是纪的意思,指万物有形可纪识.

庚是更的意思,指万物收敛有实.

辛是新的意思,指万物初新皆收成.

壬是任的意思,指阳气任养万物之下.

癸是揆的意思,指万物可揆度.<<群书考异>>

精选ppt中文名分子式中文名分子式甲烷CH4庚烷C7H16乙烷C2H6辛烷C8H18丙烷C3H8壬烷C9H20丁烷C4H10癸烷C10H22戊烷C5H12十一烷C11H24己烷C6H14十二烷C12H26精选ppt(B)1o,2o,3o,4oPrimary,secondary,tertiary,tetra-(伯、仲、叔、季)与一个碳原子相连的碳原子—1o碳〔伯碳、一级碳〕与两个碳原子相连的碳原子—2o碳〔仲碳、二级碳〕与三个碳原子相连的碳原子—3o碳〔叔碳、三级碳〕与四个碳原子相连的碳原子—4o碳〔季碳、四级碳〕精选pptHHH10203040PrimarycarbonSecondarycarbonTertiarycarbonQuaternarycarbonCHHCHCC精选ppt与伯碳原子相连的氢原子—1o氢〔伯氢、一级氢〕与仲碳原子相连的氢原子—2o氢〔仲氢、二级氢〕与叔碳原子相连的氢原子—3o氢〔叔氢、三级氢〕HHH102030PrimaryhydrogenSecondaryhydrogenTertiaryhydrogenCHHCHCC精选ppt伯仲叔季精选ppt精选ppt(C)

-yl,-ylene,-ylidyne(基、亚基、次基)基亚基次基Univalentatomsorgroups精选ppt基：一个化合物从形式上去掉一个单价的原子或原子团的剩余局部称之为“基〞基甲基乙基正丙基EthylEtNameAbv.ChinesenamingMethylMen-Propyln-Pro精选pptIUPACnomenclatureallowedgroupnamingNameIsopropylAbv.i-Pr-Chinesenaming异丙基Isobutyli-Bu-异丁基Isobutyli-Bu-叔丁基Sec-butlyS-Bu-仲丁基精选ppt复杂的基〔系统命名〕从基的第一个原子开始，沿最长链编号精选ppt亚基：一个化合物从形式上去掉两个单价或一个双价的原子或原子团的剩余局部例如：1,4-1,3-亚基精选pptMethyleneEthylene1,2-ethyleneButylene1,4-butylene1,3-butylene精选ppt次基：一个化合物从形式上去掉三个单价〔同一原子〕或一个叁价的原子或原子团的剩余局部次基次甲基Methylidyne次乙基Ethylidyne精选ppt(D)

n-,iso-,neo-正straightchain,nobranchn-n-pentane正戊烷n-pentyl正戊基正异新伯仲叔季①化合物命名：直链，无支链②基的命名：从直链烷烃上失去伯氢thegroupobtainedwhenoneprimaryhydrogenisremoved精选ppt正异新伯仲叔季异iso-astraightchainwithonemethylgrouponsite2iso-pentane异戊烷iso-butane异丁烷①化合物的命名：只有第二位上有一个甲基，其余为直链精选pptiso-butyl异丁基iso-pentyl异戊基②基的命名：只有第二位上有一个甲基，且从长链的另一端失去伯氢异iso-精选ppt正异新伯仲叔季新twomethylgroupsonsite2neo-①化合物的命名：只有第二位上有两个甲基，其余为长链新戊烷新己烷精选ppt②基的命名：只有第二位上有两个甲基，且从长链的另一端失去伯氢新戊基新己基新neo-精选ppt正异新伯仲叔季伯PrimaryHHH10PrimarycarbonC10Primaryhydrogen精选ppt正异新伯仲叔季仲SecondaryHH20SecondarycarbonC20Secondaryhydrogenthealkylgroupobtainedwhenasecondaryhydrogenisremoved从直链烷烃上去掉一个仲氢原子所得的烷基仲丁基精选ppt正异新伯仲叔季叔TertiaryHH