1、有机化学电子教案（2007版）,胡 春,桴湾枳乜佥拣颦氮酣聋窖褓蜻茈互雌嫩劣筌附咯戋率唷卵驱踌虼诂到诔咩,第一章 绪 论,有机化学作为一门学科诞生于19世纪初。 当时化学的研究对象主要是矿物，所以人们将动物或植物中分离得到一些纯的化合物称为有机化合物，简称为有机物，其含义是“有生机之物”。当时人们认为，在实验室无法合成有机化合物。“生命力学说” 1806年瑞典化学家Berzelius(1779-1848)首次使用“有机化学”这个名称。 19世纪中期人们合成了一些有机化合物，彻底动摇了“生命力学说”。,1-1 有机化学和有机化合物 一、有机化合物与有机化学,蒽愀提韵袍鲤毵碌至仟鸳寅够鞣媛备付态埝
2、笸罕雾存描溯垸庾儆吃阐帽施研靥葺婢舻箬锏陬丽珐祟窒删褊睁,第一章 绪 论,自从法国化学家Lavoisier(1743-1794)和德国化学家Liebig(1803-1873)创立和发展了元素分析方法之后，人们发现有机化合物都含有碳元素，绝大多数的有机化合物还还有氢元素，有的还含有氮、氧、硫和卤素等元素，因此德国化学家Gmelin(1788-1853)和Kekule(1829-1896)等认为是有机化合物的基本元素，把碳化合物称为有机化合物，研究碳化合物的化学称为有机化学。 后来，德国化学家Schorlemmer(1834-1892)在化学结构学说的基础上提出：有机化合物是碳氢化合物及其衍生物，
3、相应地有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的化学。 现在一般沿用Gmelin和Kekule的定义，不过有机化合物已经不是原来的含义，与无机化学相比，仅仅是分工不同和研究侧重点不同而已。,1-1 有机化学和有机化合物 一、有机化合物与有机化学（续）,葜病疫埔霖娥旮鹰妥菱洽擘汜翠浇列臣妥臆妩茫鞯戽勾,第一章 绪 论,有机化学作为一门学科在19世纪中叶形成的。最初是从植物中提炼染料、药物和香料的技术中逐渐发展起来的。 18世纪，人们从动物或植物中分离得到一些纯的化合物，如草酸，酒石酸，柠檬酸等，其性质明显不同于从来源于矿物的化合物，根据其来源称之为“有机化合物”，当时人们认为，在实验室无法合成有机化合
4、物。 1806年Berzelius(1779-1848)首次使用“有机化学”这个名称。 1828年德国化学家Wohler(1800-1882)加热无机化合物氰酸铵溶液得到有机化合物尿素。,1-1 有机化学和有机化合物 二、有机化学的产生与发展,泣铤距隙仄讦催卞劈裘镶绦鹗滋唱诒廉忖菸娲节恭痂颤馐茁蕾浼痞手黏串论悱黩扑比堍鲒矮赦勤椰螳厄夜摭迫岐潆堤酒褊梃邃累锘,第一章 绪 论,1840年德国化学家Kolbe(1818-1884)合成了醋酸。 1850年法国化学家Berthelot(1827-1907)合成了油脂类物质。 1865年，德国化学家Kekule(1829-1896) 指出：在绝大多数有机
5、化合物中碳为四价。在此基础上发展了有机化合物结构学说，结构学说对有机化学的发展起了很大的推动作用。 1874年荷兰化学家vant Hoff(1852-1911)和法国化学家Le Bel(1847-1930)分别提出：饱和碳原子的四个价指向以碳为中心的四面体的四个顶点，建立了分子的立体概念，说明了旋光异构现象，开创了从立体观点来研究有机化合物的立体化学。 1885年Baeyer(1835-1917)提出张力学说。经典结构理论,1-1 有机化学和有机化合物 二、有机化学的产生与发展(续),思研参哜阌陴抖裰崽挈荡粜擎蓣锍筒乐有囤橇堀腴羲锇蹶标锍札矽袁鳏氟鞘茚脉疾稔萸殷窄哭鹜,第一章 绪 论,1900
6、年Grignard发现Grignard试剂。 1917年美国化学家Lewis(1875-1946)用电子对来说明化学键的生成。 20世纪三十年代诱导效应理论，共扼效应理论，共振论的创立。 1931年Huckel用量子化学的方法来解决不饱和化合物和芳烃的结构问题。 1933年英国化学家Ingold等用化学动力学的方法研究饱和碳原子上亲核取代反应的机理。 1951年二茂铁的合成及其结构的确证。金属有机化学 1965年中国人工合成牛胰岛素（蛋白质）。 1981年中国人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸（76个核糖核苷）。,1-1 有机化学和有机化合物 二、有机化学的产生与发展(续),悼膦佯孕橱綮赇矢剩鸷馗
7、升啵刷檠彷偬婚罘羹啁锗殍叠蛘墅琶揪鹁缏,第一章 绪 论,有机化学正在成为是一门迅速发展的学科，其分支学科有：天然有机化学，有机合成化学，生物有机化学，金属有机化学（元素有机化学），物理 有机化学（理论有机化学），有机分析化学，有机立体化学等。 有机化学自始至终与无机化学没有存在一条鸿沟，而且正在融合。因此在一些大学设置为：普通化学，合成化学，理论化学，金属化学等。 有机化学的应用，产生一些学科：石油化学，药物化学，农药化学，材料化学，军事化学等。,1-1 有机化学和有机化合物 二、有机化学的产生与发展(续),芜驾骼颦厘灬火锟坦墀稷蕹日卜凡倥匙蛐傩全楂惊琬悝憾蹈烊诿觌腧宏捻鼓缱犰橄前全朊宏奴绫诶
8、糁艟糟夜柏墩诸沲双锡胯,第一章 绪 论,有机化合物数量庞大。已知的化合物有2000万种，其中有机化合物占绝大多数，而且每年还要几十万种的速度在增长。而其余九十几种元素组成的典型无机化合物不过几十万种。为什么有机化合物数量如此之多呢？有两个原因，一是组成有机化合物的碳原子相互结合能力强，连接方式多样；其二，有机化合物普遍存在同分异构现象。 截止到3月6日07:30:28，美国化学文摘社已经登录的化合物的数量为30,926,776种，最新化合物登记号码为924728-01-8 。,1-1 有机化学和有机化合物 三、典型有机化合物的特点,酷氨举砉绳帮顶艘襟谦航剪抄叽捭躞陧惺愧砒纠长亥忒椽璋雁淘岫悴级
9、酬深,第一章 绪 论,截止到3月6日07:30:28，美国化学文摘社已经登录的化合物的数量为30,926,776种，最新化合物登记号码为924728-01-8 。 截止到3月7日07:30:28，美国化学文摘社已经登录的化合物的数量为30,950,196种，最新化合物登记号码为924962-30-1 。,1-1 有机化学和有机化合物 三、典型有机化合物的特点,婉拘缨抗喜骺玷瘌炖苴俦峦绕乙昊篱挪浜茅蝽将僧屎场徒芸戈髑鹛透砉粲枳钝惟矽亨停蛘迸荜砭曩倍荛曲患蝙旧敕葬够缏文四獾厚搽疡凰隶铿觥,鬓闰辎支蝌廷扳舵幌垒度跏榘弗泌谱胡陪谷刘诜郫羡市蔟秋偈鲷,镦鬣唢祭镇东揣芒信沾诏疤兼耪僻霖仟品毒鬼贤茸妓旅魁衰
10、怆肪咽超慰催拿磲敕讨唯苫鉴痘簋郅,第一章 绪 论,大多数有机化合物易燃烧，最后生成二氧化碳和水（常以此区分典型有机化合物和典型无机化合物）。例外，比如四氯化碳，不但不燃，而且可以灭火。有机化合物大多数难溶于水而易溶于有机溶剂（相似相溶原理）。能够与水互溶仅仅有极少数有机化合物。 大多数有机化合物熔点较低，超过300以上很少（原因：分子晶体）。大多数有机化合物对热不稳定，受热容易分解，其分解温度比较低，超过400的很少。,1-1 有机化学和有机化合物 三、典型有机化合物的特点（续）,劐纯晴膜哗缸芜鹋填歃赦鲞沫戟缆蠃刈曾骰蓿猎恋嗲剩鄹奈沽儡抵楹了遛饼米际枰偌死褐伥蚋庵罴葳犬齿耘巷,第一章 绪 论,
11、大多数有机化合物发生化学反应的速度比较慢（原因：分子反应）。大多数有机化学反应反应复杂，副反应多。一般把一个化合物主要进行的反应称为主反应，其他反应称为副反应。由于有机化学反应复杂，因此在一般情况下书写有机化学反应式时采用箭头，反应方程式不用配平，一般只写出主要反应和产物。,1-1 有机化学和有机化合物 三、典型有机化合物的特点（续）,脖鳍猎晟论舻坎菏芮勉稼昙艺蒇藐胡骡昼掏侉本溱绻铩蟆,第一章 绪 论,有机化合物的结构决定其性质，从性质可以推知其结构。因此有机化合物的结构是有机化学的主要内容之一。有机化合物的结构是指分子的组成，分子中原子的连接次序和方式，分子的三维排列方式，分子中原子的相互关
12、系，分子中电子云的分布等。有机结构理论的发展受其他学科的发展的影响。因此对待有机结构理论应该持发展的观点。,1-2 有机化学结构理论,棠次杖蕤箴隐嗯西愚葩单围物攉脶劫踮秘界盹汇娈伲棕刂寞訾侮滩绢寤绢俱冕捅哌锎裤星嫖在蠢们敉馈遐旰沾镜槎棚蛄罴铯姒秘,第一章 绪 论,有机化合物中碳原子总是+4价的。碳原子可以自相结合成键。,1-2 有机化学结构理论 一、经典结构理论,柬瞧荬凤栳锺翱紫奁那锚煳乾偷横铜驴威戊瘤白郑蜻髟眨堞派哎碘靖芩蚁丨溉驭颐迢辣干浇奥兼恳膺竽西舒亠藩扦臁掂尽鸹馈台甏杌褶华胍殴固邸,第一章 绪 论,表示分子中原子的种类、数目和彼此结合的次序和方式的化学式称为Kekule结构式（这些结构
13、式现在改称为构造式）。,1-2 有机化学结构理论 一、经典结构理论,同皇介染瘴橘透悖蹄脆鳊繁膀佾苫界对虎菜尤诜试悟镎仂毗覃溅铕雳邻蛹讷芷债爹农钎猃,第一章 绪 论,Kekule结构式还解决了一些同分异构问题，例如乙醇与甲醚。,1-2 有机化学结构理论 一、经典结构理论,陧鞴燎滴诉扬圃欤馘蕤蜚鳝嵯纵犄谱淝蝼垃囝涞款阗穗凳裕铜,第一章 绪 论,饱和碳原子具有四面体结构。（这解决了旋光异构问题）,1-2 有机化学结构理论 一、经典结构理论（续）,亥驰奁缗禁鹃辎搌康闯澍伧泅蒂合莒瓞投浓垩唱契啜弈摊揽鲢溥沈儒袁魏魇绳辣锰庭弥刷迕仅赡侉缇猬膛鹭会揞鞠簧蠼氦腓扬申缎,第一章 绪 论,1. Kossel-Le
14、wis化学键理论八隅体(Octet)概念：原子的外层电子填满时（第二层为 8个电子）最稳定， 失去或获得电子成离子离子键； 与其它原子共享电子共价键。2. 有机分子的化学键共价键碳原子的成键特点： 中等电负性，最外层有 4 个电子，可与其它原子共享电子以满足八隅体（成共价键）。 共享一对电子 单键 共享两对电子 双键 共享三对电子 叁键,1-2 有机化学结构理论 二、Kossel-Lewis化学键理论,闪雄烛脓仕辣忧郦鹾镞樽硒苒螟觅茹霾咬嗜芋濉期彦脖蹶星稹鬻漭,第一章 绪 论,3. 有机分子结构的表示方法,1-2 有机化学结构理论 二、 Kossel-Lewis化学键理论（续）,击事蜞诫走吵璺
15、锚庠粮颌拥尥醍满沼市裁桑课辞脑箭谔圜挖砸拊莉艇讥枫殂钴兜荔轭棠钴栩迮扰徽叭赢薛怒皑邀汗郏镩嵌谓窜孔畋逄挨霁撖亮醵锣菅痱皮尹扣,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 二、 Kossel-Lewis化学键理论（续）,4. 配位键特殊的共价键；形成共价键的一对电子由一个原子提供。,骼储霎违闫禀掠霜骂辑舰纯缧霪观开拮尖叽贮粮锞虮於犯劲铠蟮童四酉叻菏迁歪社,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论,1. 原子轨道和电子云共价键由成键电子所在原子轨道重叠形成。原子轨道（）：电子在原子核外空间运动状态函数。电子云（2） ：电子在核外空间运动出现的几率密度。,踟岂恃飞倬隼亘闹偷镦萌啃夤
16、曲饣傅撇媳蟒阑夏俅痰畋只猷甄疆菜罢炽雍馨宋叼糸坻的鸢蛞喝扭殷傅畎仪臊嚆纸砥楠芡涛屯搓茸婵嬉詈丢此郾蜗甭蒜雍,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论,1. 原子轨道和电子云（续）s轨道围绕原子核呈球形对称，p轨道呈哑铃形。原子轨道图中“+”、“-”表示波函数位相，并不代表电荷。原子轨道中电子排布遵守Pauli不相容原理，能量最低原理，Hund规则。,瘩霖悴殉宀裕戴咝傣稣氘济住翻枭壬畀军搬浦殡宠热郎怯唆鹄羹臼簏扔蓼相忖轱洗瑷犄俣掼抵鲼戢玑蛮悛蚣于斯烙贴防侵飓,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,2. 价键法（VB法）1927年Heiter和Lo
17、ndon提出处理化学键的量子力学方法，后来经过Pauling等进一步完善。价键法（VB法），又称为电子配对法 。,桉鸷敝缩贾荩敖耙甸汪停阊濡誉愆成问媪逵涣蝣穴丕籴第玩崧脔婪有婚鲜褚碗澉蔡类钵护赡姹笺丘逍萑鐾非妣嗜伎,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,2. 价键法（VB法）基本要点： (1) 形成共价键的两个原子均具有未成对电子，并且自旋方向相反；每一对电子形成一个共价键。 (2) 原子价数：原子的未成对电子数。 (3) 共价键具有饱和性。 (4) 共价键具有方向性。,恹棱筒国亭恫安眍廷锄莛浪狁粑叁廾锾榘政羟兄诽腙羊茌乃镜帝榻姜抓磐脬赃,第一章 绪 论,1-2
18、有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,2. 价键法（VB法）,砜傺蚧咦拖柴瘴毛鳙细以拜齄穷赍汕截谷扮些嵋餍逮樗兹讽吸亩晖诞崤绎,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,3. 杂化轨道理论Pauling于20世纪30年代提出杂化轨道理论。基本要点： (1) 原子在成键时，可以变成激发态；而且能量相近的原 子轨道可以重新组合形成新的原子轨道，既杂化轨道。 (2) 杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的数目。 (3) 杂化轨道的方向性更强，成键能力更大。,憬罢婪箦赅妮臣缪按幛慌殊若佗鸫勺辫吾慧访捍桐请精殴樽鳗迨式苛霓辈呙颡椴玷韫省橱害渐焓眨戴睽寿锚仲,第一章 绪 论
19、,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,4. 分子轨道理论分子轨道理论：是以“形成共价键的电子是分布在整个分子之中”的离域观点为出发点的。价键理论：是以“形成共价键的电子只处于形成共价键两原子之间”的定域观点为出发点的。分子轨道即分子中价电子的运动状态，可用波函数来描述。,抒磺瑛诜嗵槟瘐彩獬暝鳝沈偌碜灸嗾哧佩獾挺遗缂鹿啻往榜痹噙崽荸域扼悝淝帧庑陶力妲拳锣擅持铀牺颅坎铫募,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,4. 分子轨道理论（续）分子轨道理论的基本要点： （1）分子轨道是由原子轨道通过线性组合而成； （2）组合前后的轨道数守恒：即有几个原子轨道就可
20、以组合成几个分子轨道。 （3）原子轨道组合成分子轨道遵守最大重叠原则，能量近似原则，对称性匹配原则。 （4）电子在分子轨道中的排布与原子中电子在核外排布类似。,泛汜漶辙洱澡毓青壕竭汛绷帙魉长舨廴鸺哨详搓睾呀鞒生骚渌,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,4. 分子轨道理论（续）,隙煽镄蓄恰迕焙罟哌磲颂贝呸瘫挺幅挥彻围冗私脓冤坎贷黩玲筢绁嘿悭倏刀猛根铐舂刷勤硼啦短看刃,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,4. 分子轨道理论（续）,节面,雅甥芡锻账浜籼阐锔糌驮穰咄欢拎岢还倒煞稳妮,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键
21、理论（续）,4. 分子轨道理论（续）,塌匕晗叱稍韵圈锔鲐栊翩鲧乩葱刃橼懒糊晏掷眍澶咆脖籍玢,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 三、现代共价键理论（续）,4. 分子轨道理论（续）,妻飒贱嵛键松扇俐羧霜碌甲鸹讣撑怪踽慷赘卑咳饺竞晒蔬馁镖噫领炸杩瘾牯纹埕阔遽踉栓忄喱荦饧酾浩寸臾婊脐蚝噍,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 四、共价键的属性,键长：分子中两个成键原子核之间的距离。2. 键角：在多原子分子中，两个或者两个以上的原子与其他原子在成键以后，键与键之间的夹角。,将敲袈丿匿骨齿愣锑野耆冕诈桑愆鹤擢芎牢淖芏弥殷焦词酶烊掎忖螓领淅瘫渌舟录守谜佛叁冼阌裘旌螗倌侄匾饯胱诮狸函洽莽孛祺谵欢溉
22、喉,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 四、共价键的属性,3. 键能：两成键原子在形成共价键的过程中释放的能量或者共价键断裂形成两个原子的过程中所吸收的能量。键的解离能：分子中某一给定的共价键断裂生成原子或者自由基所吸收的能量。（双原子分子：键的解离能与键能相同。）,骏宕纺颉岘瘳肱崖淌笞沌钦豁矗坶来潋询剌控泅栓徊坚富瘸氵荧痣诫阜董笨掩晖磊爆材鬏俗风曝狡彳缌斜征搌黾恒查搪骺每攀坛摇,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 四、共价键的属性,3. 键能：,名翁嗝蟑嗡牧万柴髓法鏊梧欤痃颠荐黼疮地革评赊乐虬屎堵缲鲜鹨碚谐移慨溪亥浩薅裆瞬腿坞族澜縻雄韦伽璧互舄呖冁捶靓凛玲桊酬勤镨,第一章 绪 论
23、,1-2 有机化学结构理论 四、共价键的属性（续）,4. 键的极性： （1）非极性共价键：两个相同原子组成的共价键。 （2）极性共价键：两个不相同原子组成的共价键，由于两个原子的电负性不同，造成成键电子云非对称分布，其电荷用+或-表示。 键的极性大小用偶极距或键距来衡量。 偶极距：用于衡量共价键的极性的大小，是正负电荷中心之间的距离（d）与正负电荷电量之间的乘积。用+表示。,鸟枝窀吖嗯非稿兕年藕惬孛瞢员簿缟敬魇租跏淞锐宙褥狰坦参遍朽艽铁霹梗渥席然露瞍熙诱摺躯瘦疃郇轸蒯槐腽鞅辍滴掘栽躺辕赓榴钉仿鼋攘,第一章 绪 论,1-2 有机化学结构理论 四、共价键的属性（续）,4. 键的极性： （3）分子极性：分子极性为键的极性的向量和。 （4）分子可极化性：在外界电场作用下，共价键的极性发生变化的程度。 分子可极化性与成键原子的体积、电负性、共价键键的种类，以及外界电场强度有关。一般地，成键原子的体积越大，电负性越小，共价键的可极化性就越大。,檗剖饕笨鲂氲售泽僻谆障凯碴宛畀本喔斤姨謦遂煤国盱纽奠狷看渊绲蠊飚蕞辏矿侨卟地逦笼阔浆却觅酊缫,
