有机化学第一章绪论
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有机化学-1 第一章 绪论
CH4 CH3 CH2 CH CH3 + H CH2 + H CH + H C + H Ed ( CH3-H ) =423 kj / mol Ed ( CH2-H ) =439 kj / mol Ed ( CH-H ) =448 kj / mol Ed ( C-H ) =347 kj / mol
C-H键键能 (423+439+448+347)/4=414 kj/mol 键键能=( 键键能
2003-2008年 2003-2008年
2009年至今 2009年至今
1999-2003年 年 化学(师范类) 化学(师范类) 2003-2008年 年 有机合成 2009年至今 2009年至今 有机化学
安徽师范大学 理学学士 中国农业大学 理学博士 中科院大连化物所 博士后
第一章 绪论
§ 1-1 有机化学的产生和发展 § 1-2 有机化合物的分类 §1-3 有机化合物结构式的表达方式 §1-4 现代共价键理论 §1-5 共价键的断裂和有机反应的类型
4,键的极性和极化性 ,
两个不同原子形成共价键时, 两个不同原子形成共价键时,将使键产生极性 不同原子形成共价键时
δ H δ Cl H C m H Cl C =3.57X10
-30
=3.57X10-30 C m Cl
极化性:键的极性大小取决于成键的两原子电负性 极化性:
的差值,与外界条件无关, 永久的性质 的差值,与外界条件无关,是永久的性质
H3C NH2 N O
O
硝羟硝
S OH 硝磺羧 O
§1-3 有机化合物结构式的表达方式
H H C H C H H C C H CH3CHCH2CH3 CH3
C-H键键能 (423+439+448+347)/4=414 kj/mol 键键能=( 键键能
2003-2008年 2003-2008年
2009年至今 2009年至今
1999-2003年 年 化学(师范类) 化学(师范类) 2003-2008年 年 有机合成 2009年至今 2009年至今 有机化学
安徽师范大学 理学学士 中国农业大学 理学博士 中科院大连化物所 博士后
第一章 绪论
§ 1-1 有机化学的产生和发展 § 1-2 有机化合物的分类 §1-3 有机化合物结构式的表达方式 §1-4 现代共价键理论 §1-5 共价键的断裂和有机反应的类型
4,键的极性和极化性 ,
两个不同原子形成共价键时, 两个不同原子形成共价键时,将使键产生极性 不同原子形成共价键时
δ H δ Cl H C m H Cl C =3.57X10
-30
=3.57X10-30 C m Cl
极化性:键的极性大小取决于成键的两原子电负性 极化性:
的差值,与外界条件无关, 永久的性质 的差值,与外界条件无关,是永久的性质
H3C NH2 N O
O
硝羟硝
S OH 硝磺羧 O
§1-3 有机化合物结构式的表达方式
H H C H C H H C C H CH3CHCH2CH3 CH3
有机化学第一章 绪论
有机化合物与人们的生活密切相关： 衣、食、住、行都离不开有机化合物； 动植物体和人类本身也是由有机化合物组成的。 有机化合物种类繁多，数量巨大，且增加很快。
1880 年 12,000 种
1910 年 150,000 种
1940 年 500,000 种
1961 年 1,750,000 种
1965~1970年，年均新增26.2万种，1995~2000年，年 均新增130万种。
HO OH
OH OH
HO HO OH OH
海葵毒素
HO HO
OH
③分子识别和分子设计正在渗透到有机化学的各领域； 计算机技术引入，在结构测定、分子设计和合成设计等 方面都发挥着重要的作用。
④有机化学继续在农用化学品、药物和医用化学品以及
分子电子材料的开发中起主导作用。 ⑤绿色合成：环保，资源可持续利用； 原料简单、条件温和，经过简单步骤，快速、高选择性、 高效地转化为目标分子。
分子式：C129H223N3O54
有64个手性中心， 可能的异构体271。
H2N O
OH O O HO OH O OH CH3 HO OH OH OH OH H2C OH OH OH HO OH OH O OH OH OH OH OH OH
O HO N H
O
HO CH3 OH CH3 OH
OH CH3 CH3 O O CH3
C
C
C C
C
若三个骨架都和氢结合的话，分子式是相同的(C5H12)。
具有相同的分子式而结构不同的化合物，称为同分异构 体，这种现象称为同分异构现象。 有机化学中，不能只用分子式来表示一个有机化合物， 而必须用构造式。
含5个碳原子的化合物，开链的分子骨架有：
有机化学 第1章 绪论
有机化学
第一章 绪 论
【本章重点】
共价键的形成及共价键的属性、诱导效应。 【必须掌握的内容】 1. 有机化合物及有机化学。 2. 有机化合物构造式的表示方法。 3. 共价键的形成——价键法（sp3、sp2 sp杂化、σ键与π 键）和分子轨道法。 4. 共价键的基本属性及诱导效应。 5. 共价键的断键方式及有机反应中间体。 6. 有机化合物的酸碱概念。
2Cl·
△H = +242kJ / mol (
双原子分子键能也就是键的离解能；多原子分子 同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。
如： CH4 +435.1 ·CH +443.5 ·CH2 +443.5 ·CH +338.9 而CH
4 3
离解能△H（kJ / mol） ·CH3 + H· ·CH2 ·CH ·C ·C + H· + H· +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)。
§有机化合物的特点
有机化合物的特点通常可用五个字概括： “多、燃、低、难、慢”。
△H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol 故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。 一般来说，有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越 大，键就比较稳定。
4. 键的极性与偶极矩 由两个电负性不同的原子组成共价键时，由 于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成 键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价 键的正负电荷中心不重合形成极性键。
第一章 绪 论
【本章重点】
共价键的形成及共价键的属性、诱导效应。 【必须掌握的内容】 1. 有机化合物及有机化学。 2. 有机化合物构造式的表示方法。 3. 共价键的形成——价键法（sp3、sp2 sp杂化、σ键与π 键）和分子轨道法。 4. 共价键的基本属性及诱导效应。 5. 共价键的断键方式及有机反应中间体。 6. 有机化合物的酸碱概念。
2Cl·
△H = +242kJ / mol (
双原子分子键能也就是键的离解能；多原子分子 同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。
如： CH4 +435.1 ·CH +443.5 ·CH2 +443.5 ·CH +338.9 而CH
4 3
离解能△H（kJ / mol） ·CH3 + H· ·CH2 ·CH ·C ·C + H· + H· +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)。
§有机化合物的特点
有机化合物的特点通常可用五个字概括： “多、燃、低、难、慢”。
△H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol 故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。 一般来说，有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越 大，键就比较稳定。
4. 键的极性与偶极矩 由两个电负性不同的原子组成共价键时，由 于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成 键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价 键的正负电荷中心不重合形成极性键。
第一章 有机化学绪论
有机化学
Organic Chemistry
主讲：王红梅
有机化学绪论
一、有机化合物和有机化学
二、共价键
三、酸碱理论 四、有机化合物的分类 五、有机化合物构造式的表达方式 六、有机化合物共价键的断裂方式和反应类型
有机化合物命名 同分异构现象 各类化合物结构（杂化形式） 有机化合物性质（特别是化学性质） 各类化合物的制备方法 各类有机化合物之间的转化 立体化学概念 有机反应的机理
实际上碳原子并不直接以激发态的原子轨道参与形成共价键, 而是先杂化，再成键。形成烷烃时，碳原子取 sp3 杂化。
z
四面体结构, 轨道间夹角 为 109.5o.
x
sp3杂化
y
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
1s22(sp3)12(sp3)12 (sp3)12(sp3)1
杂化轨道电子排布
1931年，鲍林（Pauling L）提出原子 轨道杂化理论。
C： 1s22s22px12py1
相互影响、相互混合 2px 2s 2py 2pz
C:1s22s22px12py1
碳原子轨道的这种转化过程成为碳原子的杂化。
杂化轨道(hybrid orbital)：
在成键的过程中，由于原子间的相互影响，
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sp3杂化
乙烷 (CH3CH3)
σ键: 旋转不影响轨道重叠程度, 即σ 键可沿键轴“自由”转动; 重叠程度 大, 稳定性高; 键的极化度小.
头碰头重叠形成 C－Cσ键
分子中所有键角约为 109.5oC(四面体构型)
H
0p m
bond 154pm
H H H
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Organic Chemistry
主讲：王红梅
有机化学绪论
一、有机化合物和有机化学
二、共价键
三、酸碱理论 四、有机化合物的分类 五、有机化合物构造式的表达方式 六、有机化合物共价键的断裂方式和反应类型
有机化合物命名 同分异构现象 各类化合物结构（杂化形式） 有机化合物性质（特别是化学性质） 各类化合物的制备方法 各类有机化合物之间的转化 立体化学概念 有机反应的机理
实际上碳原子并不直接以激发态的原子轨道参与形成共价键, 而是先杂化，再成键。形成烷烃时，碳原子取 sp3 杂化。
z
四面体结构, 轨道间夹角 为 109.5o.
x
sp3杂化
y
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
1s22(sp3)12(sp3)12 (sp3)12(sp3)1
杂化轨道电子排布
1931年，鲍林（Pauling L）提出原子 轨道杂化理论。
C： 1s22s22px12py1
相互影响、相互混合 2px 2s 2py 2pz
C:1s22s22px12py1
碳原子轨道的这种转化过程成为碳原子的杂化。
杂化轨道(hybrid orbital)：
在成键的过程中，由于原子间的相互影响，
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sp3杂化
乙烷 (CH3CH3)
σ键: 旋转不影响轨道重叠程度, 即σ 键可沿键轴“自由”转动; 重叠程度 大, 稳定性高; 键的极化度小.
头碰头重叠形成 C－Cσ键
分子中所有键角约为 109.5oC(四面体构型)
H
0p m
bond 154pm
H H H
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《有机化学》第一章 绪论
Sp3杂化
2P
2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp3杂化轨道
Sp2杂化
2P 2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp2杂化轨道
Sp2和sp3杂化轨道的形状大体相似，只是由于s成分的 逐渐增多，形状较胖，电负性较大。
Sp杂化
2P 2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp杂化轨道
判断杂化类型的方法（第2和3章重点讲）
第一节 有机化学（Organic chemistry)发展概况
Organic一词的意思是有机的、有生命的 ， 因此，有机化合物的最初定义是指来源于 动、植物体的物质 。
甘蔗------制取蔗糖； 大米或果汁----酿制酒精 植物油和草木灰共融--------制成肥皂 米醋------乙酸等称为有机物，形成“生命力论”
共价键 C--C C＝C C—O C—N C--Br
键能 347．3 611 359．8 305. 4 284．5
3、键角(bond angle) 有机分子中二个共价键之间的夹角，称为键角。
4、键的极性和分子的极性
当两个相同的原子或原子团形成共价键时，由 于其电负性相同，因此成键电子云对称地分布 在两个原子周围，分子的正、负电荷中心重合， 这种键称为非极性共价键。
=dq 偶极矩的单位为德拜（Debye, Debye.Peter 荷兰物理学家), 简写为D。1D=10-8cm 10-10静电单位。
双原子分子的极性就是其键的极性，多原子分子 的极性是各个价键极性的矢量和。偶极矩是矢量,方向 从正电荷中心指向负电荷中心,可书写如下：
δ＋
H
－
Cl
偶极矩 u=q•d
由于青霉素的发现和大量生产，拯救了千百万 肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命，及时 抢救了许多的伤病员。青霉素的出现，当时曾轰 动世界。为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、 钱恩、弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学和生 理学奖。
有机化学 chap1-绪论
1848年—— 含碳化合物的化学 1854年
油脂
有机物 × 无机物
1874年—— 碳氢化合物及其
衍生物的化学
维勒(德国)
2020年4月17日星期五
NH4OCN(氰酸铵)
△
O NH2–C–NH2(尿素)
《有机化学》
有机化学——碳化合物的化学
1、与人类关系密切
凭什么一个C
就能成为一门 独立学科？
2、数量众多
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%
2020年4月17日星期五
《有机化学》
1989年美国Harvard大学kishi教授等完成海 葵毒素(palytoxin) 的全合成。
Constitution(构造):指组成分子的原子或基团相互 连接的顺序。如C2H4Cl2有CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2
2020年4月17日星期五
《有机化学》
Configuration(构型):指组成分子的原子或基团的固 有空间排列，其排列状态的改变，必须靠共价键的断 裂和新的化学键的形成。
化合 物
醛、酮 CH3–CHO CH3-C-CH3 O 羧酸和羧酸衍生物 CH3–COOH CH3-C-Cl
生 含氮 硝基化合物 CH3–NO2
物 化合
胺
CH3–NH2
物 重氮和偶氮化合物
–+N2HSO4-
杂环化合物 O 2020年4月17日星期五
S
《有机化学》
四、有机物结构表示方式——构造式 表示无机物——分子式——组成(H2O) 构造式——分子中原子的连接方式和次序。
有机化学：第一章绪论
C2H6O
HH
H
H
H C C OH
HCO
Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HH
乙醇
H
H
甲醚
同分异构现象非常普遍。
三、有机化合物的共同性质
1. 为什么化工厂在有机产品车间前都有“严 禁火种”的告示牌？
2. 为什么白糖放在热锅里炒时，熔融后焦化 变黑？
3. 为什么油渍不能被水洗掉而能被汽油擦去？
三、有机化合物的共同性质
• 对热不稳定，可以燃烧；
1. 开链化合物：
• 碳原子相互结合成链状，两端张开不成环；
CH3CH2CH2CH3 丁烷
CH3CH=CHCH3 2－丁烯
2.碳环化合物：
• 碳原子相互连接成环；
1）脂环化合物：性质与开链化合物类似；
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 正己烷
H2C
H2 C
CH2
H2C
CH2 C H2
环己烷
2）芳香族化合物：具有特殊的“芳香性”；
有机化学
第一章 绪 论
有机化学的重要性
• 有机化学是医学科学的一门基础理论课程。
• 医学科学的研究对象是复杂的人体，组成人 体的物质除了水和一些无机盐以外，绝大部 分是有机物，它们在体内有着不同功能，并 进行一系列的化学变化。
有机化学的重要性
• 生物化学是运用有机化学的原理和方法研究生 物体内化学变化的一门科学。
H2 C
H2C
CH2
H2C
CH2
C H2
苯
环己烷
3. 杂环化合物：
• 环中具有其他杂原子，如氧、硫、氮等。
O
N
呋喃
吡啶
（一）、根据碳链骨架分类：
有机化学 第一章 绪 论
0.134 sp2
1 S 3
0.121 sp
1 S 2
30
四. 有机化合物分类
(Classification of Organic Compounds)
1. 按碳骨架分类 ①. 链状化合物（脂肪族化合物） 例： CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2OH
CH3CH2CH CH2
②. 碳环化合物 特点：有环、环上原子都是由碳组成。
C C
C C
官能团 双键 叁键 卤素
化合物 烯烃
炔烃
X
羰基
醇 醛、酮 羧酸
COOH
羧基
本章结束
35
附录：
弗里德里希· 韦勒（Friedrich Wohler, 1800～1882, 德国化学家） 韦勒因首先在实验室里从无机物合成了有机物 —— 尿素而闻名于 世 。 韦勒1800年7月31日生于德国法兰克福附近的埃施耳斯亥姆。1814 年入中学后，成绩总是不太好。其原因是热衷于化学实验和矿物的采集 而忽视了课程的学习。他的启蒙教师是业余化学爱好者布赫医生，他经 常向布赫医生借书，并且在一起做实验。1820年考入玛尔堡大学医学院。 次年，由于对列奥波德·格梅林的崇敬而转学到海德尔堡大学。原来准 备当医生的维勒，在格梅林劝说下，1823年，跟瑞典著名学者柏齐利乌 斯学习一年，继续做他的氰基化合物问题的研究。1824年回国，1825年， 担任柏林工艺学校的教师，每周有8个小时的课，学校为他建立了一所
袜子、手套、衣服等，又可以制成传送带、渔
网、缆绳等。 合成橡胶：丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等，制备它们 的单体都是有机化合物。合成的橡胶机械强度 远远超过天然橡胶，而且克服了天然橡胶受热 发粘、冷却变脆的缺点。
《有机化学》第1章_绪论(高职高专 )
1.1 有机化合物和有机化学
一.有机化学(Organic Chemistry)的发展
① 1806年,Berzelius首先提出“有机化学” 概念；无机化学. ② 生命力学说：有机化合物只能来源于有机体（organic) 。 ③ 1828年, F.Wöhler从无机物氰酸铵人工合成了有机物尿素,突 破生命力学说约束,促进有机化学发展并成为一门单独学科。
特殊的共价键组成决定了上述特点。
石墨的晶体结构(sp2)
Graphite
金刚石的晶体结构(sp3)
足球烯erical
有机化合物结构上存在同分异构现象：
一.同分异构现象 分子式相同而结构相异因而其性质也各异的不同 化合物,称为同分异构体,这种现象叫同分异构现象。
A:B A·+ B·
例如：
Cl : Cl (光照) Cl·+ Cl· CH4 + Cl · CH3 ·+ H : Cl
例如: 乙醇和二甲醚(官能团异构）
CH3CH2OH CH3OCH3
CH3 CH3CHCH3
丁烷和异丁烷（碳链异构）
CH3CH2CH2CH3
原子数目和种类越多,同分异构体数越多.
碳架异构 构造异构 同分异构 立体异构 构型异构 位置异构
（丁烷与异丁烷） （1-丁烯与2-丁烯）
官能团异构 （二甲醚与乙醇） 构象异构
(2)键角(方向性)：任何一个两价以上的原子,与其它原 子所形成的两个共价键之间的夹角. (3)键能 ：气态原子A和气态原子B结合成气态A-B分子 所放出的能量,也就是气态分子A-B离解成A和B两个 原子(气态)时所吸收的能量.
(泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值).
◆离解能：某个共价键离解所需能量.
有机化学-第一章-绪论
sp2杂化的碳原子的几何
构型为平面三角形。
sp2杂化的碳原子 有机化学 第一章
24
sp1杂化
sp杂化轨道 形状：梨形
成分： 1/2 s + 1/2 P 夹角： 180° 碳原子构型：直线型
未参与杂化的两个 p 轨道的对 称轴相互垂直，且均垂直于sp 杂化轨道对称轴所在直线。
可形成两个 键和两个π键
19
杂化轨道理论 (hybrid orbital theory) 碳原子在基态时的价电子层电子构型
C : 2s2 2px1 2py1 2pz0
吸收能量
C*： 2s1 2px1 2py1 2pz1
sp3杂化
重新 分配
sp2杂化
sp杂化
有机化学 第一章
20
sp3杂化
可形成四 个 键
有机化学 第一章
21
ψ*
能
1
2
量
ψ
原子轨道组合成分子轨道必备条件： ① 能量相近 ② 最大重叠 ③ 对称性相同
有机化学 第一章
27
分子轨道理论(molecular orbital theory)
电子在分子轨道中的填充顺序
能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则（兼并轨道规则）
最大重叠 此外还遵循成键三原则： 能量相近
1.1 有机化合物和有机化学
•有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质 、合成、应用及相关理论的一门科学。
那么，什么是有机物呢？
十七世纪中叶，据物质来源分为：动物、植物 和矿物
有机——“有生命的物质”
有机化学 第一章
3
有机化学发展的历史
十九世纪初瑞典化学家 柏齐利乌斯(Berzelius)把动物物质和 植物物质合并称有机化合物，把矿物物质称为无机化合物。
《有机化学》第一章绪论
《有机化学》第一章绪论一、教学内容本节课的教学内容来自于《有机化学》第一章绪论。
这部分内容主要包括有机化学的基本概念、有机化合物的分类、有机化学反应类型以及有机化合物的结构和性质。
具体内容包括：1. 有机化合物的定义和特点：介绍有机化合物的概念，解释有机化合物的特点，如碳氢化合物的存在、有机化合物的命名规则等。
2. 有机化合物的分类：介绍烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等有机化合物的分类和特点，解释它们的结构差异和性质特点。
3. 有机化学反应类型：介绍加成反应、消除反应、取代反应等有机化学反应类型，解释反应机理和反应条件。
4. 有机化合物的结构和性质：介绍有机化合物的结构特点，如碳原子的四价键、有机化合物的同分异构现象等，解释有机化合物的物理性质和化学性质。
二、教学目标1. 学生能够理解有机化学的基本概念和特点，掌握有机化合物的分类和命名规则。
2. 学生能够了解有机化学反应的类型和机理，理解反应条件和反应产物的关系。
3. 学生能够分析有机化合物的结构和性质，运用有机化学的基本原理解决实际问题。
三、教学难点与重点重点：有机化合物的分类和特点、有机化学反应类型和机理、有机化合物的结构和性质。
难点：有机化合物的结构和性质的理解和应用、有机化学反应机理的掌握。
四、教具与学具准备教具：黑板、粉笔、多媒体教具、有机化合物的模型或图示。
学具：笔记本、笔、有机化合物的结构模型或图示、有机化学反应机理的图示。
五、教学过程1. 引入：通过展示有机化合物的实际例子，如糖类、脂肪、蛋白质等，引起学生对有机化学的兴趣，引出本节课的主题。
2. 讲解：在黑板上用粉笔写出有机化合物的定义和特点，引导学生理解有机化合物的概念和特点。
然后，通过图示和模型，讲解有机化合物的分类和结构特点，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。
3. 示例：通过具体的有机化学反应实例，讲解加成反应、消除反应、取代反应等有机化学反应类型，解释反应机理和反应条件。
4. 练习：给出一些有机化合物的结构和性质的题目，让学生通过观察和分析，回答题目，巩固对有机化合物的结构和性质的理解。
有机化学第一章 绪论
2020/5/15
1、有机化合物的提纯： 在18世纪末期，分离技术发展很快。人们开始
从动植物中提取一系列较纯的有机物，其代表人物： 舍勒（瑞典），他先后分离了多种有机酸：酒石酸 （1770年）、草酸（1776年）、乳酸（1780年）、 尿酸（1780年）、柠檬酸（1784年）、苹果酸 （1785年）。他为有机化学的发展立下了不可磨灭 的功劳。
A：亲电反应：由亲电试剂进攻反应物而发 生的反应叫做亲电反应。所谓亲电试剂是指在反 应过程中。能够接受电子的试剂。如：M+、H+等 缺电子体系。
B：亲核反应：由亲核试剂进攻反应物而发生 的反应叫做亲核反应。所谓亲核试剂是指在反应 过程中，能够给予电子的试剂。如 ：HO-、碳负 离子等。
⑶ 周环反应（协同反应）
C + H D4= 338.9KJ/mol
C + 4H
H=
D1+D2
4
+D3 + D4=
415.25KJ/mol
2020/5/15
4、共价键的偶极矩：在共价键中，由于成键的 两个原子的电负性大小不同，使得成键的电子云 偏向电负性大的一端，电负性大的原子具有部分 负电核δ-，电负性小的原子具有部分正电核δ+。 由此定义偶极矩：µ=q.d
2020/5/15
现在，人们正在积极利用计算机进行有机合 成的设计，有机化学从其诞生至今的200年的历 程中，得到了飞速发展，成为一门独立的学科， 并在人们生活中起着重要作用。
三、有机化学的任务
1．发现新现象（新的有机物，新的来源、新的 合成方法、合成技巧，新的有机反应等） 2．研究新的规律（结构与性质的关系，反应机 理等） 3．提供新材料 （提供新的高科技材料，推动 国民经济和科学技术的发展） 4．探索生命的奥秘（生命与有机化学的结合）
1、有机化合物的提纯： 在18世纪末期，分离技术发展很快。人们开始
从动植物中提取一系列较纯的有机物，其代表人物： 舍勒（瑞典），他先后分离了多种有机酸：酒石酸 （1770年）、草酸（1776年）、乳酸（1780年）、 尿酸（1780年）、柠檬酸（1784年）、苹果酸 （1785年）。他为有机化学的发展立下了不可磨灭 的功劳。
A：亲电反应：由亲电试剂进攻反应物而发 生的反应叫做亲电反应。所谓亲电试剂是指在反 应过程中。能够接受电子的试剂。如：M+、H+等 缺电子体系。
B：亲核反应：由亲核试剂进攻反应物而发生 的反应叫做亲核反应。所谓亲核试剂是指在反应 过程中，能够给予电子的试剂。如 ：HO-、碳负 离子等。
⑶ 周环反应（协同反应）
C + H D4= 338.9KJ/mol
C + 4H
H=
D1+D2
4
+D3 + D4=
415.25KJ/mol
2020/5/15
4、共价键的偶极矩：在共价键中，由于成键的 两个原子的电负性大小不同，使得成键的电子云 偏向电负性大的一端，电负性大的原子具有部分 负电核δ-，电负性小的原子具有部分正电核δ+。 由此定义偶极矩：µ=q.d
2020/5/15
现在，人们正在积极利用计算机进行有机合 成的设计，有机化学从其诞生至今的200年的历 程中，得到了飞速发展，成为一门独立的学科， 并在人们生活中起着重要作用。
三、有机化学的任务
1．发现新现象（新的有机物，新的来源、新的 合成方法、合成技巧，新的有机反应等） 2．研究新的规律（结构与性质的关系，反应机 理等） 3．提供新材料 （提供新的高科技材料，推动 国民经济和科学技术的发展） 4．探索生命的奥秘（生命与有机化学的结合）
有机化学第一章绪论(汪小兰)
⑵对反应机理的研究 这是物理有机化学 （又称高等有机化学） 的研究内容，即有 机化合物结构与性能间的关系、反应历程 （反应机理）、影响反应进行的诸多因素 等，目的在于利用这些加深对有机反应的 理解、合理科学的设计出新的有机化合物、 提高产率或者选择性等。
⑶ 有机化合物的结构分析和确定 无论天然 产物或者是合成有机化合物，均需要进行结构 鉴定，以了解它们与其它化合物之间的关系或 其自身结构与其性能间的关系。
而许多糖类结构的确定、蛋白质各种氨基 酸的成功分离等则开创了研究生命物质的 先河。
以上这些工作和成就对有机化学的发展起 到了重要作用。
三 有机化学的研究内容
有机化学的研究内容十分广泛，主要包括 以下四个方面：
⑴对天然产物的研究 分离提取自然界存在 的各种有机化合物，测定分析确定其结构 组成及其物化性能，以服务于我们人类。
有机化学
Organic Chemistry
专业参考书
1、有机化学. 五院校，高等教育出版社 2、有机化学.胡宏纹，高等教育出版社 3、有机化学.邢其毅，高等教育出版社 4、有机反应机制导论.王其华，高等教育出
版社 注：五院校指：东北师范大学、华南师范大
学、上海师范大学、苏州大学、广西师范 大学
第一章 绪论
1874年Van’t Hoff J H和Le Bel J A又分 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，即四面体 构型学说，开创了以立体观点研究有机 化合物的立体（stereochemistry）结构 ， 即所谓的分子的立体概念，说明了旋光 异构现象（1848年巴斯德分离到两种酒石 酸结晶） 。1885年Von Baeyer A提出张 力学说。到此经典的有机结构理论就初 步形成了。
1 、十八世纪，由于欧洲的工业革命带来了 科学技术的飞速发展，为有机物的研究提供 较好的条件。人们提取分离出大量有机化合 物，并对之进行研究、应用。对有机化合物 的认知达到一个前所未有的高潮，积累了丰 富的知识。但是此阶段，尚无法在实验室人 工合成出有机化合物，因此在当时“生命力” 论十分盛行：认为有机化合物只能在生命体 中制造出来，人工合成是无法完成的。所以 在一定程度上阻碍了科学技术的发展。
⑶ 有机化合物的结构分析和确定 无论天然 产物或者是合成有机化合物，均需要进行结构 鉴定，以了解它们与其它化合物之间的关系或 其自身结构与其性能间的关系。
而许多糖类结构的确定、蛋白质各种氨基 酸的成功分离等则开创了研究生命物质的 先河。
以上这些工作和成就对有机化学的发展起 到了重要作用。
三 有机化学的研究内容
有机化学的研究内容十分广泛，主要包括 以下四个方面：
⑴对天然产物的研究 分离提取自然界存在 的各种有机化合物，测定分析确定其结构 组成及其物化性能，以服务于我们人类。
有机化学
Organic Chemistry
专业参考书
1、有机化学. 五院校，高等教育出版社 2、有机化学.胡宏纹，高等教育出版社 3、有机化学.邢其毅，高等教育出版社 4、有机反应机制导论.王其华，高等教育出
版社 注：五院校指：东北师范大学、华南师范大
学、上海师范大学、苏州大学、广西师范 大学
第一章 绪论
1874年Van’t Hoff J H和Le Bel J A又分 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，即四面体 构型学说，开创了以立体观点研究有机 化合物的立体（stereochemistry）结构 ， 即所谓的分子的立体概念，说明了旋光 异构现象（1848年巴斯德分离到两种酒石 酸结晶） 。1885年Von Baeyer A提出张 力学说。到此经典的有机结构理论就初 步形成了。
1 、十八世纪，由于欧洲的工业革命带来了 科学技术的飞速发展，为有机物的研究提供 较好的条件。人们提取分离出大量有机化合 物，并对之进行研究、应用。对有机化合物 的认知达到一个前所未有的高潮，积累了丰 富的知识。但是此阶段，尚无法在实验室人 工合成出有机化合物，因此在当时“生命力” 论十分盛行：认为有机化合物只能在生命体 中制造出来，人工合成是无法完成的。所以 在一定程度上阻碍了科学技术的发展。
有机化学 第一章 第1章 绪 论
第1章绪论一、有机化学和有机化合物人类对有机化合物（organic compound）的认识，最初主要基于实用的目的。
例如，用谷物酿酒和食醋；从植物中提取染料、香料和药物等。
到18世纪末，已经得到了一系列纯粹的化合物，例如酒石酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸等。
这些从动植物来源得到的化合物具有许多共同的性质，但与当时从矿物来源得到的化合物相比，则有明显的区别。
由于受到生产力水平的限制，在18世纪末到19世纪初，曾认为这些化合物是由动植物有机体内的“生命力”影响而形成的，故有别于从没有生命的矿物中得到的化合物。
将前者称为有机化合物，后者称为无机化合物。
“生命力”学说曾一度阻碍了有机化学的发展，尤其是减缓了有机合成的前进步伐。
给予“生命力”学说的第一次沉重打击是1928年德国年轻的化学家乌勒（Friedrich Wöhler，1802～1882）首次从无机化合物氰酸铵合成了有机化合物尿素，这也是有机合成的开端。
NH4OCN－→NH2CONH2氰酸铵尿素尿素的人工合成，突破了无机化合物与有机化合物之间的绝对界限，不仅动摇了“生命力”学说的基础，开创了有机合成的道路，而且启迪了人们的哲学思想，有助于生命科学的发展。
德国化学家拜尔（Adolf von Beyer，1835～1917）与他人合作，1870年首次合成了靛蓝。
由于他对靛蓝及其衍生物的深入研究而荣获1905年诺贝尔化学奖。
与此同时，人们又合成了大量的有机化合物。
至此，“生命力”学说彻底破产了。
此后，人们还合成了成千上万种与日常生活密切相关的染料、药品、香料、炸药等有机物。
在一个“老的自然界”旁，再放上一个远远超过它的“新的自然界”。
这也是为什么要将有机化学（organic chemistry）单独作为一个化学分支的原因之一。
因此，有机化学是直到18世纪末才开始发展起来的一门科学。
在19世纪初期，由于测定物质组成的方法的建立和发展，在测定许多有机化合物的组成时发现，它们都含有碳，是碳的化合物。
大学有机化学有机化学-第一章--绪论
键角109.5° 正四面体
SP2——即一个S轨道和两个2P轨道相互混合而重新组成3个 能量相等的新的轨道和一个未杂化的P轨道。
图 1-5 碳原子的SP2杂化 (a)SP2杂化轨道 (b)未参与杂化的P轨道
SP——即一个S轨道和一个2P轨道相互混合而重新组成2个 能量相等的新的轨道和两个未杂化的P轨道。
极性大小： C-F > C-Cl > C-Br > C-I 电负差： 1.5 0.5 0.4 0.1
第三节 分子的极性和分子间的作用力
一、 分子的极性 任何分子的极性取决于整个分子的正、负电荷中 心是否重合，若两者重合，就是非极性分子，两 者不能重合为极性分子。 分子的极性大小通常用分子的偶极矩μ表示。
H
Cδ+
δI-
H δ+
δ-
CI
H
Cδ+
δ-
I
HH
HH
HH
偶极-偶极作用力
一个分子的偶极正端与另一分子的偶极负端之间的吸
引力, 称为偶极-偶极作用力。
氢键是一种特别强的偶极一偶极作用力。
O +
H
H
- H O
H
O +
CH3
H
氢键
- H
O
CH3
氢键不仅影响化合物的物理性质和化学性质， 而且对保持大分子（如蛋白质和核酸等）的几 何形状起着重要作用。
μ= q × d
q 为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，d
为正负电荷中心之间的距离。μ的单位：C•m (库仑•
米) 或“德拜” (debye, D)。1D=3.336×10-30C•m。
分子的偶极矩↑ 分子的极性↑
双原子分子的偶极矩 = 键的偶极矩 多原子的偶极矩 = 所有共价键的偶极矩的向量之和
SP2——即一个S轨道和两个2P轨道相互混合而重新组成3个 能量相等的新的轨道和一个未杂化的P轨道。
图 1-5 碳原子的SP2杂化 (a)SP2杂化轨道 (b)未参与杂化的P轨道
SP——即一个S轨道和一个2P轨道相互混合而重新组成2个 能量相等的新的轨道和两个未杂化的P轨道。
极性大小： C-F > C-Cl > C-Br > C-I 电负差： 1.5 0.5 0.4 0.1
第三节 分子的极性和分子间的作用力
一、 分子的极性 任何分子的极性取决于整个分子的正、负电荷中 心是否重合，若两者重合，就是非极性分子，两 者不能重合为极性分子。 分子的极性大小通常用分子的偶极矩μ表示。
H
Cδ+
δI-
H δ+
δ-
CI
H
Cδ+
δ-
I
HH
HH
HH
偶极-偶极作用力
一个分子的偶极正端与另一分子的偶极负端之间的吸
引力, 称为偶极-偶极作用力。
氢键是一种特别强的偶极一偶极作用力。
O +
H
H
- H O
H
O +
CH3
H
氢键
- H
O
CH3
氢键不仅影响化合物的物理性质和化学性质， 而且对保持大分子（如蛋白质和核酸等）的几 何形状起着重要作用。
μ= q × d
q 为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，d
为正负电荷中心之间的距离。μ的单位：C•m (库仑•
米) 或“德拜” (debye, D)。1D=3.336×10-30C•m。
分子的偶极矩↑ 分子的极性↑
双原子分子的偶极矩 = 键的偶极矩 多原子的偶极矩 = 所有共价键的偶极矩的向量之和
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脑白金（Melatonine)
MeO
CH2 CH2 NHAc N H
感冒药物
快克，康泰克，白加黑，康必得，速效感冒胶囊，泰诺 主要成份为对乙酰氨基酚
H N O
HO
CH3
对乙酰氨基酚
对乙酰氨基酚能抑制前列腺素的合成而产生解热作用
药物：
HO H
NO2
NO2
H NHCOCHCl 2 CH2OH
H Cl2CHCONH
(b) 碳原子的sp2杂化
(b) 碳原子的sp2杂化
120 120
府视图
(c) 碳原子的sp杂化
(b) 碳原子的sp杂化
(3) 分子轨道理论 (molecular orbital theory)
分子轨道(MO)：由原子轨道线性组合而成。 成键电子在整个分子轨道中运动。
+
+
节面
反键轨道
φ1
He Ne Ar Kr Xe
Cs
Fr
Ba
Ra
La
Ac
Hf
Rf
Ta
Db
W
Sg
Re
Bh
Os
Hs
Ir
Mt
Pt
Uun
Au
Uuu
Hg
Uub
Tl
Pb
Uuq
Bi
Po
At
Rn
Ce Th
Pr Pa
Nd U
Pm
Sm
Eu
Am
Gd
Cm
Tb Bk
Dy Cf
Ho Es
Er Fm
Tm Md
Yb No
Lu Lr
Np
Pu
有机物和无机物的区別
H 2.1 He
Li 1.0
Na 0.9 K 0.8 Rb Cs Fr
Be 1.5
Mg 1.2 Ca 1.0 Sr Ba Ra Sc Y La Ac Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr M o W Sg Mn Tc Re Bh Fe 1.8 Ru 2.2 Os 2.2 Hs Co 1.9 Rh 2.3 Ir 2.2 Mt Ni 1.9 Pd 2.2 Pt 2.3
pKa:
CH3 CH2 CH COOH Cl CH3 CH Cl CH2 CH2 CH2 COOH Cl CH3 CH2 CH2 COOH CH2 COOH
2.85
4.05
4.59
4.81
1.3.3 共价键的断裂和有机反应的类型
有机反应的本质：旧键的断裂和新键的生成
共价键断裂的方式： 均裂(homolytic bond cleavage) 异裂(heterolytic bond cleavage)
有机化学 Organic Chemistry
一门博大精深，处于核心和主导地位的科学
What is Organic Chemistry?
The Chemistry of Carbon Compounds (excludes inorganic metal salts such as carbonates and cyanides and excludes carbon dioxide)
1.2 分子结构与结构式
分子(molecules): 由原子按一定排列顺序， 相互键合 相互影响结合而成的整体。 C 2H 6 这种排列顺序和相互作用关系称为分 子结构(molecular structures)。
H H C H
H C H H
分子性质不仅取决于组成分子的原 子种类和数目（分子式），更重要取决于
Uun
B 2.0
Al 1.5 Cu 1.9 Ag 1.9 Au 2.5
Uuu
C 2.5
Si 1.8 Ge Sn Pb
Uuq
N 3.0
P 2.1 As Sb Bi
O 3.5
S 2.5 Se Te Po
F 4.0
Cl 3.0 Br 2.8 I 2.5 At
Ne
Ar Kr Xe Rn
Zn 1.6 Cd 1.9 Hg 2.0
碳原子的基态电子构型只能形成两个共价键，与实际上碳是四价的特征不符。
杂化轨道理论(hybrid orbital theory)
(a) sp3杂化
原始的原子轨道(基态) 杂化：混合后再重新分配
激发态
sp3杂化轨道
杂化轨道的形状
原始的原子轨道(基态)
激发态
sp3杂化轨道
杂化轨道
4个sp3杂化轨道指向四面体的顶点，夹角109.5o
均裂(homolytic bond cleavage)
R
L
R
L
R
+
L
自由基(radicals)
自由基是有机反应活性中间体。 经过自由基进行的反应叫做自由基反应。
异裂(heterolytic bond cleavage)
C
L
C
L
C
L
C
+
L
碳正离子 (carbocation)
C
L
C
+
L
碳负离子 (carbanion)
(3) 键角(Bond angles)
键角：两价以上的原子在与其它原子成键时，键与键之间的夹角。
键角反映了分子的空间结构
H 118o H
121o C C
H
H
(4) 键的极性和诱导效应
共价键的类型： 非极性共价键(nonpolar covalent bonds)： 两个相同的原子成键, 电子云对称分布在两个原子 之间，所形成的键叫做非极性共价键。
(NH4)2SO4
KCNO
NH4CNO
我国人工合成的第一个有机化合物
• 1965年王应睐等中国科学家首次人工合成牛胰岛素。
CH3 O2N NO2
NO2
TNT=Trinitro toulene
第一章 绪
论
1.1 有机化合物和有机化学 1.2 分子结构和结构式 1.3 共价键 1.3.1 共价键的形成 1.3.2 共价键的属性 1.3.3 共价键的断裂和有机反应的类型 1.4 分子间相互作用力 1.4.1 偶极-偶极相互作用 1.4.2 van der Waals 力 1.4.3 氢键 1.5 酸碱的概念 1.5.1 Brønsted 酸碱理论 1.5.2 Lewis 酸碱理论 1.5.3 硬软酸碱原理 1.6 有机化合物的分类 1.6.1 按碳架分类 1.6.2 按官能团分类
1.3 共价键
共价键是有机化合物中典型的化学键。
1.3.1 共价键的形成 共价键(covalent bonds)： 由两个原子间共用一对或几对电子产生的化学键 离子键(ionic bonds)： 成键电子完全归属于电负性大的原子。
(1) 价键理论(valence bond theory)
共价键的形成：是成键原子的原子轨道 (电子云)相互交盖的结果
(2) 键能 (bond energy): 形成共价键时体系释放的能量, 或断裂共价键时体系吸收的能量。 键能反映了共价键的强度，键能越大，则键越牢固。
Bond Lengths and Energies ((kJ/mol ) of Commonly Chemical Bonds
Bond Lengths and Energies ((kJ/mol ) of Commonly Chemical Bonds
μ ＝6.47x10-30C.m
诱导效应(Inductive effect)
由于分子内成键原子的电负性不同，而引起分子内电子
云密度分布不均匀。这种影响沿分子链静电诱导地传递下去，
这种分子内原子相互影响的电子效应——诱导效应(I )
CH3 CH2 CH2 CH2
Cl
CH3 CH2 CH2 CH2
Cl Cl Cl C Cl
分子偶极矩
μ ＝0
单个共价键的偶极矩
Cl H H C H H H Cl
分子偶极矩
Cl
C Cl
Cl H H C Cl
Cl H H C Cl
H H
C Cl
μ ＝3.28x10-30C.m
Cl H H C H H H
Cl C H
Cl H H
H
C H
Cl H H C H
Cl H H C
蛋白质、维生素、药物
住：建材、油漆、涂料、 清洁剂 行：化妆品、汽油、纸、 墨、网络、电脑、手机等
如何学好有机化学？
1、培养兴趣：生动性、趣味性、丰富性、实用性
2、别掉队: never let yourself get behind ！环环相扣
3、把握知识点：把知识点“网络化” 4、及时独立作业：看懂≠真懂 5、记录所学、所想：写机理、做合成
+
φ2
+
+ +
ψ*
+
成键轨道
φ1
φ2
氢分子轨道形成示意图
ψ
氢原子形成氢分子的轨道能级图
原子轨道
分子轨道
原子轨道
原子轨道组成分子轨道的条件
能级相近
交盖程度越大，形成的键越稳定
对称性(位相)相同
y
+ + + -
y x
+
-
x
原子轨道的交盖与对称性
1.3.2 共价键的属性
(1) 键长(bond lengths)：成键原子的原子核间的平均距离。 同种共价键因受其它键的影响不同，长度并不一致。
OH H CH2OH
（左旋霉素，具有生理活性） （右旋霉素，无生理活性）
• 海豹肢畸形---反应停
CH3COOH
+ CH3CH2OH