徐寿昌有机化学课件

1.7有机化合物的分类：
有机化合物数量巨大，我们在学习有机化学时不可能一个一个 的研究，而是进行分类。同一类化合物具有相同的反应规律。 只要学习具有代表性的化合物，就可以对同类化合物的各方面 信息有所了解。对有机化合物的分类有两种方法，一种是按碳 架分类，另一种方法是按官能团分类。
功能基因(Functional Genomics)。 有机化学特别是生物有机化学参与研究项目： 子和受体识别的机制; 发现自然界中分子进化和生物合成的基本规律; 作用于新的生物靶点的新一代治疗药物的前期基础研究; 发展提供结构多样性分子的组合化学; 对于复杂生物体系进行静态和动态分析的新技术，等等。 有机化学中，有机合成占有独特的核心地位。 1989年美国Harvard大学kishi教授等完成海葵毒素(palytoxin) 的全合成。 研究信息分
【重点】
1．共价键的一些基本概念 2. 诱导效应 3. 有机化合物的研究方法
【难点】
1．共价键理论 2．分子轨道理论 3．共价键的键参数 4．诱导效应
1.1 碳化合物、碳氢化合物及其衍生物。 2. 有机化学：研究有机化合物来源、制备、结构、性能、应 用以及有关理论、变化规律和方法学科学。 [分离] 从自然界或反应产物通过蒸馏、结晶、吸附、萃取、 升华等操作孤立出单一纯净的有机物。 [结构] 对分离出的有机物进行化学和物理行为的了解，阐 明其结构和特性。 [反应和合成] 从某一有机化合物(原料)经过一系列反应转 化成一已知的或新的有机化合物(产物)。
比如，含以八个碳原子为主的汽油，已经确认的碳氢 化合物就有二百种以上。 2、有机化合物普遍存在异构现象，虽然无机化合物也 有异构现象，但是没有有机化物普遍和复杂。 3、有机化合物大多数不溶于水，当然这是对大多数有 机化合物而言，也有的有机化合物与水混溶。
4、大多数有机化合物易燃烧，也有例外，比如四氯化 碳，不但不燃，而且可以灭火。
（CH3）3C->（CH3）2CH- > CH3CH2- >CH3-
上面为静态分子中所表现出来的诱导效应，称静态诱导 效应，它仅与键本身的极性有关。另外，在化学反应中， 由于分子受到许多外界条件的影响，例另一分子的影响， 其它进攻试剂的影响，溶剂的影响等等。在外界电场的作 用下，分子会发生诱导极化，这种在外界电场影响下在化 学反应时才表现出来的诱导效应称为动态诱导效应。 动态诱导效应往往是有机反应得以实现的决定性因素。
-F>-Cl>-Br>-I ，
-F>-OR>-NR2 ，
-O+R2>-N+R3
+I诱导效应与-I诱导效应相反。具有+I效应的原子或原子团与碳 原子成键后，可使电子云偏向该碳原子。正诱导效应用+I表示。 例：
CH3
CH3
C H
+I效应:
C
H
具有+I效应的原子团主要是烷基，并只有在与不饱和碳相连时才呈
A
B
hv
R
A
B
CH3
（一对电子平均分给两个原子或原子团）
2）异裂
C
+
D
C
D
a or b
极性溶剂
C
+
D
离子型反应分为亲核与亲电反应: R+, CH3+ 碳正离子 R-, CH3- 碳负离子
1.6 诱导效应 定义：诱导效应是指在有机化合物中由于电负性不同的取 代基的影响，使整个分子中成键电子云按取代基团的电负性 所决定的方向而偏移的效应。 CH3δδδ+-CH2δδ+-CH2δ+→Clδ-
21世纪，要实现“理想的”合成法。强调实用、环境友好、 资源可持续利用。 简单原料、温和条件，经过简单步骤，快速、高选择性、高效 地转化为目标分子。 ——绿色合成—— 2001年诺贝尔化学奖 “手性催化氢化反应”、“手性催化氧化反应” 独特功能分子（各种性能材料、生理活性分子、天然产物） 的全合成。 计算机技术引入，结构测定、分子设计和合成设计。
•
当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。 1980年(DNA) ~ 1997年(ATP)与生命科学有关的化学诺贝尔奖 八项； 有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机理成 为现代生物化学和化学生物学的理论基础； 在蛋白质、核酸的组成和结构的研究、顺序测定方法的建立、 合成方法的创建等方面，有机化学为分子生物学的建立和发展 开辟了道路； 确定DNA为生物体遗传物质, 是由生物学家和化学家共同完成； 人类基因组“工作框架图”组装—后基因组计划—序列基因 (Sequence Genomics)—结构基因(Structural Genomics)—
H H C
H C H
H C H C
H H
（2）
共价键的饱和性：原子中未成键电子与
另一原子中的某一电子配对后，不能再与第三个 电子配对。 （3） 方向性。
2.
分子轨道理论
分子轨道理论是从分子的整体出发去研究分子中每个电子
的运动状态，认为形成化学键的电子是在整个分子中运动 的，该理论认为化学键是原子轨道重叠产生的，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：
课堂要求
按时到课，迟到一次在期末总评中扣二分，旷课一次在期末总评中扣三分。 课前预习，课后复习。 按时完成作业，每人准备两本作业本（全班使用统一的作业本）。 作业要认真、规范，字迹要工整，版面要整洁。 作业情况是平时成绩的重要依椐，要避免拖交和旷交作业的现象，拖交作业三次 记为一次旷交，旷交作业达三次者，每旷交一次在期末总评中扣一分。
3. 有机化学的发展及其研究热点。 “有机”(Organic) “有机体”(Organism) 的来源 1828年，德国化学家魏勒(Wöhler,F.)制尿素：
O NH4OCN H2N C NH2
在十九世纪初期发展了定量测定有机化合物组成的方法，并分析了许多有 机化合物。十九世纪中期以后，开始把有机化合物看作是碳化合物，有机 化学看作碳化合物化学。有机化学成为一门科学。
使用教材：徐寿昌主编《有机化学》第二版 参考书：
《基础有机化学》、刑其毅、徐瑞秋、周政编，高等教育出版社。 《有机化学—提要、例题和习题》王永梅、王桂林编，天津大学出版社。 《有机化学》美R·T·莫里森编，科学出版社。 《有机化学》曾昭琼主编，高等教育出版社，第三版。 《有机化学反应机理指南》英P·赛克斯著，科学出版社。
第一章 有机化合物的结构与性质
学习要求
1． 掌握共价键理论的要点、共价键的属性及重要参数。 2． 掌握主要官能团的式子。 3. 掌握共价键的均裂、异裂。 4． 理解有机化合物的特点，从中弄清与无机化合 物的主要区别。 5． 理解有机化合物的分类原则。 6. 理解有机化学中的酸硷概念。 7． 了解有机化合物和有机化学的涵义。 8． 了解有机化学的发展简史。 9． 了解有机化合物的研究程序和方法。
-I效应：
+I效应：
O
CH3
C H
诱导效应在没有外加电场影响下也存在，它体现的是分子自身的性 质。诱导效应一般用 I 表示，饱和 C-H 键的诱导效应规定为零。
当一个原子或原子团与碳原子成键后，电子云偏 离碳原子，称为-I 效应。
例：
O
X
O
H
H3 C
H3 C
H3C
H
一般来说，原子吸电子能力越强，-I效应就越大。例：
5、大多数有机化合物发生的有机化学反应速度比较慢，不像 无机反应可以瞬间完成。当然有的有机反应速度很快，比如 炸药的爆炸，反应速度很快。 6、大多数有机化学反应都有副反应，反应不是定量进行的 ，所以一般情况下有机化学反应式不用配平，只要写出主要 产物就可以。 7、大多数有机化合物熔点较低，超过3000C 以上很少。
1.2 有机化合物的特点
为什么把含碳原子的化合物单独列为有机化合物？这是因 为有机化合物具有自己的特点。其特点如下：
1、有机化合物数量多。已知的化合物有一千多万种，其中有机 化合物占绝大多数，而其余九十几种元素组成的无机化合物不过 几十万种。而且每年还要新合成和发现几万到几十万种有机化合 物。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可以是一个碳原子到几十万甚至几百万个碳 原子；其二，有机化合物普遍存在异构现象使其数量大大增加。
8、大多数有机化合物分解温度比较低，超过4000C的很少。当 然有例外，如碳纤维30000C还稳定。
1.3．有机化合物中共价键理论
1）价键理论 （1） 价键的形成可看作是原子轨道的重叠或电子配对的结果，如：
x x
C
x
x
+ 4H
.
H H C H H
x x x x
H H C H H
（形成键的电子对在成键前是属于一个原子时，形成的键称配价键，存在 电子得失时则形成离子键。） 共用两对电子形成双键，其余类推：
• 有机化学是一门迅速发展的学科
有机合成化学 天然有机化学 生物有机化学 金属与元素有机化学 物理有机化学 有机分析化学 药物化学 香料化学 农药化学 有机新材料化学 ...... 等学科 生命科学 材料科学 环境科学 化学生物学 能源、工业、农业 ...... 等方面
1901~1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的 化学奖55项，占化学奖61%
C C C C .
在节面上电子云 密度为零
π*
节点
Py（Pz）
Py（Pz）
C C
π
一般写法
原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个 原则： a） 对称性匹配原则 b） 原子轨道重叠部分要最大 c） 能量相近原则
1.4．共价键的键参 数
1）键长：单位nm，一定的共价键的键长是一定的。 2）键角：键角大小随分子结构不同而改变，它反映了分子的空间结构。 3）键能：双原子分子的离域能便是键能。 键能愈大，键愈牢固，一个分子中不同的键其离域能是不同的，对多原 子分子而言，其共价键的键能指同类共价键离域能的平均值。