川大有机化学课件.ppt

1、Organic Chemistry 有 机 化 学,主讲：李 瑛 ( 博士, 教授) （四川大学化学学院） Tel教 材,蓝仲薇,李 瑛,陈 华,肖友发， 有机化学基础 第二版 海洋出版社，2008，北京,习 题,有 机 化 学 习 题 四川大学化学学院有机化学课程组,主要参考书,1.邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟，基础有机化学第三版，上下册，高教社，2006， 2.L.G. Wade Jr，Organic Chemstry(5 th Ed), Pearson Education Inc, 2003 3.胡宏纹主编，有机化学第二版，上下册，高教社,2006 4.R.T.

2、莫里森,R.N. 博伊德，有机化学第二版，上下册，科学社，1992,The only way to learn organic chemistry is to do problems; and the more problems that you do, the more material you will master. Each chapter of Carey has problems interspersed throughout the text, and you should do all of these problems in each chapter, because doi

3、ng these problems will allow you to test whether you have understood what you just read.,Professor Weston t. Borden,第1章 绪 论,1.1 有机化学的研究对象 1.1.1 有机物和有机化学的涵义 1.1.2 有机化合物的特点 1.1.3 有机化学的发展史,1.2 共价键的基本概念 1.2.1 共价键理论 1.2.2 共价键参数 1.2.3 共价键的断裂及有机反应的分类 1.2.4 诱导效应 1.3 研究有机物的步骤 1.4 有机物的分类 1.4.1 按碳架分类 1.4.2 按官能

4、团分类 1.5 有机物构造式的表达 1.6 有机酸碱概念,第1章 绪论Introduction,1.1 有机化学的研究对象 1.1.1 有机物和有机化学的涵义,What is Organic Chemistry?,The Chemistry of Carbon Compounds (excludes inorganic metal salts such as carbonates and cyanides and excludes carbon dioxide),1.1.2 有机化合物的特点,1. 分子组成复杂 VB12： C63H90N14PCo 同分异构现象 2. 熔沸点低 3. 易燃 4

5、. 难溶 5. 反应速度慢，副反应多,1.1.3 有机化学的发展史,从有机体内提取有机物 (1773 1805) 由提取进入到提取合成并举(1806 1848) 进入合成时代 (1849 ),学科建设 （1） 制备了几千万种有机物 （2） 建立了系统鉴定和测定有机物的方法 （3） 逐步建立和完善了有机化学的理论 学术成就 Nobel化学奖（1901-2002,92届,70届与有机有关） 二十世纪（46项重大发明，8项与有机有关）,1931年，Huckel 芳香结构理论1933年，Ingold 饱和碳亲核取代1962年，福井谦一，前线轨道1965年，WoodwardHoffmann分子轨 道对称

6、守恒原理1967年，Corey逆合成分析原理1972年，Olah碳正离子的系统概念1978年，Lehn超分子化学,1.2 共价键的基本概念 p3,Types of Bonding,1.2.1 共价键理论,离子键 Ionic Bonding,Covalent Bond Theories 1.VB 2.MO 3.杂化轨道理论,VB 1) 价键形成是原子轨道重叠or电子配对 2) 共价键的饱和性 3) 共价键的方向性,A SIMPLE COVALENT BOND,A pair of electrons is shared between the two bonded atoms.,A SIMPLE

7、COVALENT BOND,H,H,Bonded pair,分子轨道理论(Molecular Orbital Theory ,MO),1932，Pauling The region of space around an atom in which an electron is likely to be found is an orbital. The shape and size of the orbital are determined by a mathematical equation called a wave function.,MO: 形成化学键的电子在整个分子中运动, 化学键是原

8、子轨道重叠产生的, 任何数目的原子轨道重叠可以形成同样数目的分子轨道，如H2的形成：,Bond Energy,3. 杂化轨道理论,碳原子的6个核外电子运动于各自的原子轨道中：,C：1s2 2s22p2,价电子层：,基态：,碳原子有3种杂化形式 sp3、sp2 和 sp 杂化。,基态：,1.2.2 共价键的键参数,键长 ：成键原子的核间距离 键角：两共价键之间的夹角 键能：离解能或平均离解能,决定分子 空间构型, 化学键强度,键的极性: 成键原子间的电荷分布, 影响理化性质,键长/pm 109 154 134 120,键能,H22H H435.56 kJ/mol,H-焓变,H反应物键能总和产物键

9、能总和,H-正值,反应吸热 负值,反应放热,CH44HC（气） H1660.3 kJ/mol,断裂 第一个CH键，D434.7 kJ/mol 第二个及第三个CH键，D443.1 kJ/mol 第四个CH键，D338.6 kJ/mol,共价键的极性 p11,偶极矩（键矩） - 德拜(D), 1D=3.336 10-30 C.m -静电单位 -厘米,qd,分子的极性是分子中所有化学键极性的向量和, =0 (非极性分子), =1.87 (极性分子),化合物分子的极性大小直接影响其沸点、熔点、溶解度等物理性质和化学性质,有机分子间的作用力,主要是偶极-偶极作用力(dipole-dipole inter

10、actions),氢键(约 21kJ.mol-1) 氢键是一种强的偶极一偶极作用力,瞬时偶极 范德华力（Van der Waals forces） 在活细胞膜的磷脂非极性链之间起着极其重要的作用。,细胞膜的流体镶嵌模型,分子间作用力与有机物的物理性质 溶解度 相似者相溶 沸点 1. 氢键 CH3CH2CH2CH2OH b. p. 117.7 CH3CH2OCH2CH3 b. p.34.6 ,2. 偶极矩,b. p. 3.7 0.9 0.33D 0D,3.分子量 内聚力越大，沸点越高,4.分子几何形状 支链烷烃中，吸引力减小，沸点降低 分子越对称，熔点越高,烷烃的物理常数(1),烷烃的物理常数(

11、2),1.2.3 共价键的断裂及有机反应的分类,键的断裂有均裂和异裂两种方式：,(1) 均裂,带有单电子的原子或基团称为自由基 (free radical)。经过均裂生成自由基的反应叫作自由基反应。一般在光、热或过氧化物存在下进行。, 自由基反应,(2) 异裂,异裂后生成带正电荷和带负电荷的基团或原子的反应，称为离子型反应。带正电荷的碳原子称为正碳离子。, 离子型反应,均裂,异裂,碳正离子,碳负离子,自由基,键断裂过程,Types of Organic Reaction,协同反应,1.2.4 Inductive effective诱导效应,Inductive effective 诱导效应,定义

12、：原子电负性不同而引起的极性效应 传递：沿化学键，三个化学键内 强度：与电负性有关（I, I），随距离 的增加而逐步减弱,1.3 确定有机化合物结构的步骤与方法,分离纯化,元素分析,确定实验式和分子式,结构式的测定,蒸馏、重结晶和升华以及色谱法等,元素定性分析和定量分析：化学法、仪器法,相对分子质量测定：沸点升高法、冰点降低法、质谱法,化学方法、波谱方法,1.4 有机物的分类 有机物的官能团(functional groups),有机物分子中能体现一类化合物性质的原子or基团,如CH3OH、C2H5OH、CH3CH2CH2OH 含有羟基（-OH），因此醇类化合物有类同的理化性质。,有机物的分类

13、,(1) 按碳骨架分类,链状化合物(开链化合物、脂肪族化合物),CH3CH2COOH,碳环化合物：脂环化合物、 芳香化合物,杂环化合物,(2) 按官能团分类,蛛网式,结构简式,键线式,1.5 有机物构造式的表达,CH3CHCH2CH2CH2CH3,CH3,1.6 有机酸碱概念,1. 勃朗斯德（Brnsted）酸碱理论,(1) 即酸碱质子理论。能给出质子的物质为酸，如HCl；能接受质子的物质为碱，如OH-,(2) 酸失去氢，则得到其共轭碱；碱得到氢，则得到其共轭酸。酸越强，其共轭碱越弱。 酸性：HClH2O；碱性：Cl-OH-,1、勃朗斯德（Brnsted）酸碱理论,(3) 强酸（碱）置换弱酸（碱）原则：在酸碱反应中平衡总是有利于生成较