第一章 有机化学概述

1、有机化学,主讲：金淑惠电话：62733003E-mail:时间:2009年2月6月学时:56,1.汪小兰.有机化学（第四版）2.刑其毅.基础有机化学（第三版）3.RT莫里森.有机化学，中英文版,教材:李楠.有机化学，第二版中国农业出版社,主要参考书：,第一章有机化学概论,1.1有机化学的产生和发展1.2有机化合物的特点1.3研究有机化合物的一般方法1.4有机化学中的化学键1.5共价键的性质,提纲,1.6分子间作用力1.7有机化合物的分子表达式1.8酸碱概念1.9有机反应主要类型1.10有机化合物的分类,提纲,1685年法国的Leremy将物质分为：无机物：有机物：,从非生物体或矿物中得到的,从

2、生物体（植物或动物）中得到的,Berzelius于1806年首先引用“有机化学”名称生命力学说：“有机物只能在生物体内神秘的生命力影响下才能制造，不能用人工方法制造。”,1.1有机化学的产生和发展,1828年Gottingen大学的FriedrichWhler教授蒸发氰酸铵,世界上第一个人工合成的有机物,19世纪下半叶有机合成迅猛发展18501900由煤焦油合成药品、燃料、炸药.20世纪40年代石油合成合成纤维、合成橡胶,此后，1845年，Kolbe合成了醋酸1854年，Berthelot合成了油脂“生命力学说”瓦解。有机化学由提取进入提取与合成并举的时代。,有机化合物和有机化学定义,有机化合

3、物是指含碳化合物或碳、氢化合物及其衍生物。有机化学是研究含碳化合物的组成、结构、性质及其相互转化的一门科学,学科建设（1）制备了几千万种有机化合物（2001年，CA收录约2500万个）。（2）建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。（3）逐步建立和完善了有机化学的理论。学术成就诺贝尔化学奖20世纪（46项重大发明，8项与有机化学有关）。,研究思路与基本任务,1从生物体中分离、提取后测定结构和性质，并加以利用；2物理有机化学研究：研究结构与性质的关系、反应的途径、影响反应的因素等。3以简单有机物为原料合成；4控制污染；5分子水平研究生命现象生命过程是许多生物分子间发生各种化学反应以及所引起的物

4、质和能量转移的结果。,结构特点有机化合物种类极多。,2.2有机化合物的特点,同分异构体：具有相同分子式，不同结构和性质的化合物。,2性质特点：性质离子型化合物共价型化合物可燃性不易燃易燃热稳定性稳定易分解熔点熔点高多低于400C极性强弱水溶性大小化学反应速度快速度慢产物单一副产物多,1.3研究有机化合物的一般方法,结晶、分馏、升华、萃取、层析法、蒸馏（常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏），等薄层层析层析法柱层析纸上层析气相色谱与高压液相色谱,1提纯方法：,例：C:70.4%H:13.9%求实验式？,W(O)=(100-70.4-13.9)%=15.7%C:70.4%/12.01=5.866H:13

5、.9/1.008=13.780.98=14O:15.7/16=0.981,3相对分子质量的测定质谱法以12C12.000000为基准用量：0.1mg1g,物理法：红外、紫外光谱、元素分析、结构鉴定核磁共振、质谱、X-射线化学法：费时，准确性差,1.4有机化合物中的化学键,分子结构：组成分子的若干原子在分子内的连接顺序和结合方式。化学键：将原子结合在一起的电子作用。KosselandLewis提出：离子键：原子间通过电子转移化学键共价键：原子间共用电子对,一Lewis电子结构式：.,二、共价键理论,分子轨道理论（MolecularOrbitalTheory,MO）杂化轨道理论（Hybridize

6、dOrbital）,价键理论（ValenceBondTheory,VB）,1.价键理论（电子配对理论）,a.只有自旋方向相反的未成对电子互相接近时，才能形成稳定的共价键。b.如果一个原子的未成对电子已经配对,它就不能再与其它原子的未成对电子配对共价键饱和性c.形成共价键实质上是电子云重叠，重叠越多，共价键越强,p轨道与s轨道重叠形成键,P轨道与p轨道重叠形成键,键：电子云沿键轴方向重叠而形成的价键，电子云分布沿键轴呈圆柱形对称,价键理论总结了很多化合物的性质、反应,对化合物的结构与性能的关系有指导作用,形象,易于接受。,局限性:只能表示两个原子核区域内电子的运动(电子定域),不能解释共轭双键的

7、性质.,2.分子轨道理论,原子轨道：原子中的电子运动状态，用波函数表示。分子轨道：分子中电子的运动状态，用表示。分子轨道为原子轨道的线形组合。1=1+22=1-2,体系能量大大降低,两个氢原子1S子轨道形成氢分子轨道的能极图,（两原子核间电子云密度增大）成键轨道,（两原子核间电子云密度减小）反键轨道,分子轨道三原则：,1.能量相近原则：组成分子轨道的两个原子轨道能量差越小越好。,2.最大交迭原则：原子轨道相互交迭的部分越大，成键越强。,3.对称性原则。,键：两个p原子轨道彼此平行重叠组成的分子轨道叫分子轨道，生成的键叫键,据分子光谱测定，分子轨道能量大小顺序:,1s*1s2s*2s2px2py

8、=2pz*2py=*2pz*2px,价键理论不能解释C在有机化合物中为4价？,3杂化轨道（L.Pauling）,碳原子在基态核外电子的排布为1s22s22px12py1,杂化，放出能量,甲烷分子的形成,乙烯中键的形成,Bond,乙烯中键的形成,sp杂化轨道,思考:BeCl2,H2O,BF3分子的立体结构?,1.5共价键的性质键参数,键长：两个键合原子间的平均距离。（nm)CC0.154nmCC0.120nmCH0.110nm,3键能使1mol双原子分子AB（气态）离解为原子AB（气态）所需吸收的能量（kJ/mol），称为A-B键的离解能，通常叫键能。,双原子分子：键能离解能多原子分子：键能各离

9、解能的平均值,离解能/kJ.mol-1,4.键的极性：由于成键两原子之间的电负性差异而产生的电子云的偏离。,分子的极性与键矩/偶极矩,键矩：正负电中心电荷q与两个电荷中心之间距离d的乘积q*d单位：Cm(库仑米)(D=3.33610-30C*m),1.6、分子间作用力物理性质的决定因素,偶极偶极作用力:极性分子正负电极相吸引(也称取向力)色散力：非极性分子之间暂时偶极相互作用。极性与非极性分子间诱导力和色散力极化率：一个中性分子由于邻近的具有永久或暂时偶极的分子的作用而产生偶极的能力。极化率与分子内原子对外层电子约束的牢固程度有关。RIRBrRClRF,氢键：H与一个原子半径较小，电负性很大,

10、并带有未共用电子对的原子Y,如F，O,N原子结合时，由于Y的极强拉电子的作用，使HY间的电子集中在Y端，H几乎裸露质子呈正电性，与带负电的Y以静电结合,形成氢键。,蛛网式,结构简式（缩写式）,键线式,1.7有机化合物分子的表达方式,CH3CHCH2CH2CH2CH3,CH3,立体式：,第三节酸碱概念,1Brnsted定义：凡是能给出质子的化合物叫酸凡是能接受质子的化合物叫碱,酸碱共轭酸共轭碱,2Lewis定义：凡能接受电子对形成共价键的物质叫酸（缺电子）凡能给出电子对形成共价键的物质叫碱（富电子）,碱,酸碱加合物,加合物,缺电子的试剂（Lewis酸）也称为亲电试剂。由亲电试剂进攻引起的反应属于亲电型反应。能给予电子对的试剂（Lewis碱）也称为亲核试剂。由亲核试剂进攻引起的反应属于亲核型反应。,自由基反应（Freeradicalreaction)离子型反应（Ionicreaction)协同反应（Concentedreaction),1.9有机化学反应的主要类型,按中间体分类,键的断裂方式,按参加反应的化合物分子的组成变化分类：加成反应取代反应消除反应缩合