1绪论a

第一节
有机化学与有机化合 物
一、有机化学 化学是研究物质组成、结构、 化学是研究物质组成、结构、性质及 其变化规律的一门学科 有机化学是研究“碳”的化学，是研 有机化学是研究“ 的化学， 有机化合物的结构和性质的科学 的结构和性质的科学； 究有机化合物的结构和性质的科学； ——研究碳氢化合物及其衍生物的化学。 ——研究碳氢化合物及其衍生物的化学。 研究碳氢化合物及其衍生物的化学
第二节
一、 价键理论
有机化合物的结构与性质
原子的电子配对成键，形成稳定的电子构型。 原子的电子配对成键，形成稳定的电子构型。
4 H
+
C
H
H C H
H
这种用电子对表示共价键结构的化学式称为lewis结构式。 这种用电子对表示共价键结构的化学式称为 电子对表示共价键结构的化学式称为 结构式 特殊共价键——配位共价键（配位键） 配位共价键（配位键） 特殊共价键 配位共价键
2s 1s
6
C
据价键理论：碳原子在基态时只有 两个未成对电子， 据价键理论：碳原子在基态时只有2px、 2py两个未成对电子，就 、 两个未成对电子 可以和别的原子配对形成两个共价键，这样显然和碳原子“四价学 可以和别的原子配对形成两个共价键，这样显然和碳原子“ 相矛盾，为解决问题就引入杂化轨道理论 杂化轨道理论。 说”相矛盾，为解决问题就引入杂化轨道理论。
2、sp2杂化 sp2杂化
碳原子的 一个2S 轨道与二个 2P 轨道杂化，形成三个 能量相等、形状相同的sp2轨道。每个轨道中有一个价电子， 未杂化的2Pz也有一个电子。
碳的sp2和Pz轨道
乙烯
PzPz—>π轨道
乙烯的分子结构
三个sp2轨道互成120o，在一个平面上,与未杂化的2Pz 轨道垂直。两个sp2杂化的C原子沿着各自sp2轨道轴接近重 叠，形成C-C的 σ 键，与此同时两个2Pz轨道也接近,从P轨 道的侧面互相重叠，形成C-C π 键，即C=C重键同时形成。 剩下的sp2轨道与四个氢原子的1S轨道重叠，形成四个CH σ 键，即乙烯分子。
1、sp3杂化 sp3杂化 2S轨道与三个2P轨道杂化形成四个能级相等、 2S轨道与三个2P轨道杂化形成四个能级相等、 形状相同的sp3杂化轨道，每个轨道中一个电子。 形状相同的sp3杂化轨道，每个轨道中一个电子。
1、sp3杂化
C的sp3轨道形状 的
C的四个 的四个sp3轨道 的四个 轨道
甲烷
甲烷的C—H键 键 甲烷的
有 机 化 学 Organic Chemistry
主要参考书
《基础有机化学》第二版，上下册，邢其毅、徐瑞 基础有机化学》 秋、周 政、 裴伟伟,高等教育出版社，1993，北京 裴伟伟,高等教育出版社，1993，北京 基础有机化学习题解答与解题示例》 《基础有机化学习题解答与解题示例》 邢其毅等编 北京大学出版社，1998。北京 北京大学出版社，1998。北京 有机化学例题与习题》——— 《有机化学例题与习题》——— 解题及水平测试 裴伟伟、冯骏材，高等教育出版社，2002，北京 裴伟伟、冯骏材，高等教育出版社，2002，北京 有机化学》第二版，上下册，徐寿昌主编， 《有机化学》第二版，上下册，徐寿昌主编， 高等教育出版社，1990， 高等教育出版社，1990，北京 Chemistry》 《Instant Notes in Organic Chemistry》 G. L. Patrick 科学出版社（影印版） 2000， 科学出版社（影印版）， 2000，北京
第一章 绪 论
•有机化学 有机化学
Introduction
有机化学的定义、 有机化学的定义、研究内容 研究化学的发展、研究方向及重要性 研究化学的发展、
•有机化合物 有机化合物
有机化合物的特性、 有机化合物的特性、分类及异构 有机化合物的研究程序
•有机化学理论基础 有机化学理论基础
价键理论和反应类型
乙炔
在乙炔分子中，C≡C叁重键中，一个σ键，两个强度相等 的π键，这两个π键互相垂直，π电子密度大形成筒状。C≡C 两个原子也不能绕其连线旋转。
乙炔的σ键 乙炔的 键
乙炔的σ键 乙炔的 键
乙炔的两个π键 乙炔的两个 键
二、碳原子的杂化轨道
基本思路：在形成化学键时，原子的不同能级的价 轨道进行“混合”即“杂化”，形成新的价轨道， 价电子的排布也随之改变，与其它原子靠近形成共 价键。应理解成“杂化”、“成键”等过程是同时 完成的。 碳原子的电子组态：1S 碳原子的电子组态：1S2 2S2 2Px1 2Py1 2Pz，其 2Pz，其 中2S2 2Px1 2Py1 2Pz为价轨道，其中的电子为价电 2Pz为价轨道，其中的电子为价电 子。
有机化学的产生和发展
十九世纪初产生，至今约200年的时 十九世纪初产生，至今约200年的时 间 1777年 瑞典化学家Bergman将化合 1777年，瑞典化学家Bergman将化合 物分为“无机” 有机” 物分为“无机”和“有机”两大类 1808年瑞典化学家 1808年瑞典化学家Berzelius(柏则里) 年瑞典化学家Berzelius(柏则里 柏则里) 首先使用“有机化学” 首先使用“有机化学”(organic chemistry) chemistry)这个名词
面的化学奖57项 占化学奖61% 面的化学奖 项，占化学奖 世纪下半叶起， 从20世纪下半叶起，化学的主要任务不再是发现新元 世纪下半叶起 而是合成新分子，特别是人们感兴趣的明星分子。 素，而是合成新分子，特别是人们感兴趣的明星分子。
一徐光宪一
二 有机化合物
Organic compounds
有机化合物就是碳的化合物 有机化合物就是碳的化合物。 碳的化合物。 组成有机化合物的元素很简单 ,常见的有 C，H，N，O，S，P，X 有机化合物和无机化合物之间并没有一 个严格的界限 。 习惯上仍把碳本身和一些简单的碳化合 物看作是无机化合物。 物看作是无机化合物。
x
xLeabharlann 2py - 2py1s - 2px
共价键具有饱和性 如果一个原子的未成对电子已经配对， 如果一个原子的未成对电子已经配对，就不 能与其它原子的 未成对电子配对，这是共价键的饱和性。 未成对电子配对，这是共价键的饱和性。
价键理论， 价键理论， 电子定域
共价键的形成有两种方式 σ键和 键 键和π键 键和 σ键：“头碰头”重叠成键，比较稳定，电子云流动性小，可以 键 头碰头”重叠成键，比较稳定，电子云流动性小， 绕键轴自由旋转，两原子成键最多一个。 绕键轴自由旋转，两原子成键最多一个。 π键：“肩并肩”重叠成键，比较活泼，电子云流动性小，易极 键 肩并肩”重叠成键，比较活泼，电子云流动性小， 不可以绕键轴自由旋转，两原子成键可以一个或者两个、 化，不可以绕键轴自由旋转，两原子成键可以一个或者两个、 更多。 更多。 2p 共价键有键长、键角、键能、键的极性等属性。 共价键有键长、键角、键能、键的极性等属性。 根据原子轨道理论、价键理论不能解决的问题： 根据原子轨道理论、价键理论不能解决的问题： 例如：碳原子在基态时电子排布为1S 例如：碳原子在基态时电子排布为 22S22P2
NH3 + H
+
H
NH3
+
+
1s 1s 轨道交盖 氢分子
共价键的形成在于成键原子的原子轨道的相互交盖。 共价键的形成在于成键原子的原子轨道的相互交盖。 如果两个原子各含有一个未成对电子，且自旋相反， 如果两个原子各含有一个未成对电子，且自旋相反，就可配对 形成一个共价键，如果含有两个或三个未成对电子， 形成一个共价键，如果含有两个或三个未成对电子，则可形成 双键或叁键。 双键或叁键。未成对电子数就是原子的价数 y 最大重叠原理 yy 共价键具有方向性 电子云重叠越多，形成的键就越强， 电子云重叠越多，形成的键就越强， 即共价键的键能与原子轨道的重叠 程度成正比。 程度成正比。这是共价键的方向性。
碳原子的2S轨道与一个2P轨道杂化，形成两个 碳原子的2S轨道与一个2P轨道杂化，形成两个 能量相等、形状相同的sp轨道，每个轨道中一个电子， 能量相等、形状相同的sp轨道，每个轨道中一个电子， 未杂化的两个2P轨道中也各有一个电子。 未杂化的两个2P轨道中也各有一个电子。
碳的sp、 碳的 、2Py、2Pz轨道 、 轨道
有机物使用
约公元前770年 年 约公元前
有 机 化 学 发 展
十八世纪末，瑞典化学家舍勒开始。 十八世纪末，瑞典化学家舍勒开始。 舍勒开始 提出“ 有机物提取 提出 生命力学说” 酒石酸(1770)、草酸 如：酒石酸 “生命力学说”。 、乳酸 、草酸(1776) (1780)、尿酸 、尿酸(1780)、柠檬酸 、柠檬酸(1784)、 、 苹果酸(1785)、没食子酸(1786)、 焦性 苹果酸 ，德国化学家魏勒 、没食子酸 、 1828年 德国化学家魏勒(Wöhler,F.) 有机物合成 年 推翻“ 推翻 生命力学说” 没食子酸 。“生命力学说”。 制尿素： 制尿素：1845年，柯尔伯 年 柯尔伯(H.kolber) O 其它化学家还有尿素(1773)、吗啡(1805) 其它化学家还有尿素 柏赛罗 吗啡 、 制得醋酸； 制得醋酸；1854年，柏赛罗(M.berthelot) 年 有机物分析 NH 叶绿素(1818)、 ；尔后2N C NH2 马钱子碱、 、叶绿素 4OCN 1820年，，布特列洛夫 、 年 H马钱子碱、 合成油脂类化合物；尔后， 合成油脂类化合物提出了环张力学说； 1855，von Baeyer提出了环张力学说 ， 1933，Ingold（英）化学动力学——饱 ， 年拉瓦锡 提出了环张力学说； （ 化学动力学 饱 番木鳖碱、辛可宁等生物碱。 番木鳖碱、辛可宁等生物碱。 A.1781年拉瓦锡 Lavoisier ) 燃烧理论 年拉瓦锡( ；…… 有机化学 合成了糖类化合物； 化学结构的概念； 合成了糖类化合物 ，化学结构的概念； 1861，布特列洛夫 ，布特列洛夫， 1777年瑞典化学家 年瑞典化学家Bergman 年瑞典化学家 和碳原子的亲核取代反应历程； 和碳原子的亲核取代反应历程； 应用于有机分析 概念提出 1865，凯库勒 ，“前线轨道理论”； ，凯库勒Kekule（德）碳四价学说 无机”“ 无机”“有机 （ 1962，“无机”“有机”（杜马定氮法） 福井谦一， 前线轨道理论” ，福井谦一 有机”。杜马定氮法） B.杜马提出氮的分析法 杜马提出氮的分析法（ 杜马提出氮的分析法 碳原子自相结合成键碳原子四价的概念 1806年瑞典化学家 伯则里) 伯则里 1965，Woodward—Hoffmann分子轨道 ， ， 分子轨道 有机化学 C.李比希 年瑞典化学家 李比希( Liebig )进一步改进了析方法 进一步改进了析方法， 李比希 年瑞典化学家Berzelius(伯则里 进一步改进了析方法 1874，范霍夫 ，范霍夫Van’t （ “有机化学 有机化学” 有机化学 对称守恒原理； 对称守恒原理； ” Woff（荷）及 理论建立 使碳氢分析成为精确的定量分析技术 勒贝尔Lebel（法）（葛美林） 正四面体概念； 勒贝尔 年逆合成分析原理； （ 的 正四面体概念 1848年逆合成分析原理 ） Gmnlin（葛美林 1967，Corey逆合成分析原理； 定义 ； ， 1917，Lewis（美）电子对理论 ； 电子对理论； ， （ 1972，Olah碳正离子的系统概念； 碳正离子的系统概念； ， 碳正离子的系统概念 十九世纪初产生，至今约200年的时间 芳香结构理论 ； 十九世纪初产生，至今约 年的时间 1931，Huckel（德） （主客体化学）。 ， （ 1978，Lehn超分子化学 主客体化学）。 超分子化学（ ， 超分子化学