第一章绪论

1.5 有机化合物的分类
有机化合物的结构与其性质密切相关，因此有机化合物按其分子 结构通常采取两种分类方法：
按碳(骨)架分类
按官能团分类
1.5.1 按碳架分类
1.开链化合物(aliphatic compound)
开链化合物 分子中的碳原子连接成链状。由于这类化合物最初 是从动物脂肪中获得的，因此开链化合物亦称脂肪族化合物。其中 碳原子之间可以通过单键、双键或三键相连。例如：
关于有机化合物和有机化学的涵义主要有两种说法:
凯库勒(A. Kekulé1829~1896)等把碳化合物(carbon compound)称为
有机化合物, 认为有机化学是研究碳化合物的化学。
肖莱马(K. Schorlemmer 1834~1892)等则把有机化合物看作是碳氢 化合物及其衍生物, 认为有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的 化学。
有 机 化 学
(Organic Chemistry)
柯明
第一章
绪
论
1.1 有机化合物和有机化学
有机化合物(organic compound)简称有机物(organic matter)， 其名称来源于“有生机之物”。“生命力”学说
1828年德国化学家维勒（Wö hler)在实验室蒸发无机物氰酸铵溶
1.6.3 元素分析和实验式确定
进行元素定量分析，以确定组成各元素的含量。在此基础上， 例题：一种醇经元素定量分析，得知 C＝70.4％，H=13.9％，试计算 并写出其实验式。 通过计算可以求得此化合物的实验式。实验式是反映组成化合物分 答：根据分析数据C＝70.4％、H＝13.9％，则O＝15.7％。 子的各元素原子的种类和比例的化学式，并不能反映分子中各原子 分 别 除 以 相 对 应 的 原 子 质 量 ， 则 得 ： C＝70.4/12.01＝5.86，H＝ 的确切数目，也写不出化合物的确切分子式。 13.9/1.008＝13.79，O=15.7/16.0＝0.98。 其原子比是：C/H/O＝5.86/13.79/0.98≈6/14/1 所以实验式为C6H14O。
4.杂环(族)化合物(heterocyclic compound)
分子中含有由碳原子和其它原子(通称杂原子，如O、N、S等)连
接成环的一类化合物。例如：
1.5.2 按官能团分类
官能团(function group)是指分子中比较活泼而容易发生反应 的原子或基团，它常常决定着化合物的主要性质，反映着化合物 的主要特征。
是有机化合物分子基本的、共同的结构特点。
CH3
S CH3 O
CH3COO- Na+
乙酸钠 （离子键）
二甲亚砜 （配位键）
有机化合物的化学反应，无非是旧键的断裂和新键的生成。
均裂(homolytic) 共价键的断裂方式 异裂(heterolysis)
成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团，共价键的这种断
2. 脂环(族)化合物(alicyclic compound)
分子中的碳原子连接成环状，其性质与脂肪族化合物相似。其 中成环的两个相邻碳原子可以通过单键、双键或三键相连。例如：
3.芳香族化合物(aromatic compound)
分子中一般含有苯环结构，其性质不同于脂环化合物，而具 有“芳香性”。例如：
1.6.5 结构的确定
1.官能团分析
各种官能团具有各不相同的化学性质，用化学方法进行各式各
样的试验，可以揭示化合物分子中不同官能团存在的情况，借以判
断其结构。
2.化学降解及合成
为了确定一个结构较为复杂的、新的有机化合物的结构，常
常要用化学方法把分子拆开，打成“碎片”，测定这些较小“碎片” 的结构，再由“碎片”拼凑起来确定分子的整体结构。
例如：VB12：C63H90N14PCo
据目前统计有机化合物有几千万种以上 2.易燃 大多数的无机化合物不易燃烧。一般的有机化合物 都可以燃烧。
3. 熔沸点低（或热稳定性较差） 典型的无机化合物受热不易分解，沸点和熔点比 较高，如氯化钠的熔点808 ℃，沸点1478 ℃。而有机 化合物受热则较易分解，熔点一般不超过400℃。 4. 难溶于水 5. 反应速度慢、副反应多
瞬间存在的活性中间体。 自由基反应(free radical reaction) 有机反应的类型 (根据化学键的断裂 和生成方式分类) 离子型反应(ionic reaction) 协同反应(synergistic reaction)
自由基反应：通过共价键均裂生成自由基活性中间体的反应。
离子型反应：通过共价键异裂生成碳正离子、碳负离子活性中间体
裂方式称为均裂。均裂产生具有未成对电子的原子或基团，称为自由
基(或游离基)(free radical)：
成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团所占有，
形成正、负离子，共价键的这种断裂方式称为异裂。当成键两原子
之一是碳原子时，异裂既可生成碳正离子，也可生成碳负离子：
自由基、碳正离子、碳负离子都是在反应过程中暂时生成的、
而进行的反应。离子型反应又根据反应试剂是亲电试剂还是亲核试
剂，分为亲电反应和亲核反应。
协同反应：反应过程中旧键的断裂和新键的生成同时进行，无活性
中间体生成。
根据反应物和产物的结构关系分类，有机反应可为多种类型。
例如，取代反应、加成反应、消除反应、氧化和还原反应、重排反 应、聚合反应、缩合反应等。
1.6.4 相对分子质量的测定和分子式
例题：一种醇经元素定量分析，得知 C＝70.4％，H=13.9％，试计算 测定相对分子质量的方法很多，常用的有蒸气密度法、冰点 并写出其实验式。 降低法、沸点升高法和渗透压法等。近年来质谱仪的应用可以最 答：根据分析数据C＝70.4％、H＝13.9％，则O＝15.7％。 分准确、最快速地测定化合物的相对分子质量。 别 除 以 相 对 应 的 原 子 质 量 ， 则 得 ： C＝70.4/12.01＝5.86，H＝ 13.9/1.008＝13.79，O=15.7/16.0＝0.98。 其原子比是：C/H/O＝5.86/13.79/0.98≈6/14/1 所以实验式为C6H14O。 如果分子量为：102，化学式为：分子是由组成的原子按照一定的排列顺序，相互影响相互作用 而结合在一起的整体，这种排列顺序和相互关系称为分子结构。
沸点/ ℃ 与钠反应
79 能
-23 不能
分子结构通常用结构式表示。结构式是表示分子结构的化学式，
一般使用的结构式有短线式、缩简式和键线式三种。
结构式用键线式表示时，键线代表碳原子构成的碳链骨架，写出除氢原 子外与碳链相连的其它原子（如O，N，S）和官能团，即为键线式。当 官能团含碳原子时，则该碳原子作为官能团的一部分仍需写出。
分子结构通常包括组成分子的原子彼此之间的连接顺序，以及各 原子在空间的相对位置，即分子结构包括分子的构造、构型和构象。
分子中原子间的连接顺序称为构造，表示分子构造的化学式，
称为构造式。构造式与结构式一致，因而以上的几种结构式表示方
法也可作为构造式表示方法。
1.4 共价键的断裂和有机反应的类型
在有机化合物分子中，主要的化学键是共价键，以共价键结合
3.物理方法的应用
近代物理方法的广泛应用为有机化合物结构的测定开辟了新途 径，改进了分析鉴定的手段，而且大大简化了结构确定的过程。如 质谱、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、气液色谱和 X 衍射等， 与化学方法相配合，可以快速地为结构的确定提供准确可靠的数据。
1.7 学习有机化学的重要性
作业: P22 (三)、(五)、(八)
液，制得了有机物尿素。这是首次人工制得的有机物。
NH4CNO
(NH2)2CO
继维勒工作之后，又合成了醋酸、油脂、糖等，证明人工合成有机物 是完全可能的， “生命力”学说不攻自破。
组成有机化合物的元素主要有碳元素，绝大多数有机化合物中
还含有氢元素，除碳、氢元素以外，许多有机化合物中尚含有氧、
氮、硫、磷和卤素等元素。
有机化学：是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规
律的科学。 但一些具有典型无机化合物性质的含碳化合物 ,如二氧化碳、碳 酸盐、金属氰化物（氰化钠），一般不列入有机化合物讨论。
C60
富勒烯(fullerene)
或巴基球（Buckyball)
1.2 有机化合物的特性
1.分子组成复杂，并且种类多
1.6 有机化合物的研究程序
1.6.1分离提纯
研究任何一个有机化合物，首先必须保证它是一个单一纯净的化 合物。目前一般采用的分离提纯方法有重结晶法、蒸馏法、升华法和 层析法等。尤其是近年发展起来的高压液相层析法，是实验室中很有 用的一种高效的分离提纯方法。
1.6.2 物理常数鉴定
纯净的有机化合物一般具有固定的物理常数，如熔点、沸点、 相对密度和折射率等，而且其熔点或沸点范围很小。 通过物理常数的测定，不但可以鉴定这些单一的有机化合物， 而且可以判断其纯度。