有机化学第1章_绪论

有机化学—研究有机化合物的结构、性能、制 备以及有关理论和方法学的科学。
CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由 于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物。
2、有机化合物的特性
数量庞大，结构复杂
易于燃烧 熔、沸点较低
H
BCNO F
难溶于水 反应速度较慢
Si P S Cl Br
反应产物复杂
有机化合物中常见的元素 I
普遍存在同分异构现象
分子式相同，结构不同
3、有机化学在医学科学中的重要性
有机化学是医学课程中的重要基础课，也是生 命科学不可缺少的化学基础；作为基础学科的 有机化学，在医学领域中几乎是无所不在；
在考察生理、病理现象时，对各种生理活性物 质和药物的研究及应用，都离不开有机化学的 理论指导和先进的有机化学实验技术。
第三节 分子的极性和分子间的作用力
1、分子的极性
在双原子分子中，共价键的极性就是分子的极性。 多原子分子的极性不仅取决于各个键的极性，也取决 于分子的形状，其偶极矩是各键的偶极矩的向量和。
μ=0 (非极性分子)
H H
H
μ=1.87 (极性分子)
2、分子间的作用力
（1）偶极—偶极作用力：这种作用力产生在 极性分子之间。使分子定向排列。这种分子间 力也称为定向力。
2、分子间的作用力
（3）范德华力：非极性分子在运动中可以产 生瞬间偶极。这种瞬间偶极所产生的相互作用 力称为范德华力（也称色散力）。范德华力不 仅存在于非极性分子中，也可存在于极性分子 中。范德华力比共价键作用力弱得多。
+ - + -+-+-
- + -+-+-+
2、分子间的作用力
（4）氢键：极性分子中，强极性键（如H-O、 H-N 或 H-F等）上的氢核，与电负性很强，并 带有孤对电子的原子（O、N或F）之间的静电 吸引力称为氢键。
（1）两个原子都有一个或多个未成对电子且 自旋方向相反时，才能配对成键； （2）成键数目等于未成对电子数目； （3）两个原子尽可能沿着原子轨道对称轴方 向重叠（重叠的程度最大）——方向性； （4）一个未成对电子最多只能和一个自旋方 向相反的未成对电子配对成键——饱和性。
H(1s)
Cl(2p)
能稳定成键 不能稳定成键 不能成键
H
Cδ+
δI-
H δ+
δ-
CI
H
Cδ+
δ-
I
HH
HH
HH
偶极-偶极作用力
2、分子间的作用力
（2）偶极—诱导偶极作用力：非极性分子与 极性分子靠近时，受到极性分子偶极矩的静电 感应，使非极性分子电子云瞬间产生暂时性的 极化（诱导偶极）。非极性分子的诱导偶极与 极性分子的永久偶极间的作用力称为偶极—诱 导偶极作用力，又叫做诱导力。
量相等的杂化轨道。
(1) SP3杂化
为了使SP3轨道彼此达到最大的距离
及个最轨小道的分干别扰指，向以正碳四原面杂s子体p化3为的中每烷心一烃，个四顶
点，轨道彼此间保持一定的角度。
(2) SP2杂化
跃迁
一个S轨道与两个P 轨道形成三个SP2轨道。三个SP2的 轨道，对称地分布在碳原子的周围，处于同一个平面 上，三者之间的夹角是120度。
OH（苯酚）
CH3CH2SH（乙硫醇） CH3NH2（甲胺） CH3NO2（硝基甲烷）
2、有机物的分类
（1）按碳链分类
有机化合物
开链化合物 CH3CH2CH2CH3 H2C CH CH CH2 CH3(CH2)16COOH
碳环化合物
脂环族化合物 芳香族化合物
OH CH3
杂环化合物 O
N
S
N
2、有机物的分类
2px
2py
2pz
3.2 碳原子轨道的杂化
理论认为：碳原子在成键时，四个原子轨道可 以“混合起来”进行“重新组合”，形成四个 能量等同的新轨道，此过程称为轨道的杂化。
不同种类原子轨道混合起来重新组合成新的 原子轨道的过程，叫做原子轨道的杂化。
形成的新的原子轨道叫做杂化轨道。 能量相近的原子轨道，可进行杂化，组成能
CH3COOH
乙醛 丙酮 乙酸
CH3CH2NH2 乙胺
2、有机物的分类
有机化学教材中，通常将以上两种分类方法结 合使用。如开链烯烃、脂肪酸、芳香胺……
本教材中，首先按碳架结构讨论各类烃，然后 按官能团的类型讨论烃的衍生物。
H C
HH
H
C H
H
H C
HH
H
C H
H
情况2：当两个不同原子成键时，由于电负性 不同，使共用电子对发生偏移，一方原子带部 分负电荷，另一方带部分正电荷。这种成键电 子云不是平均分配在两个成键原子核之间的共 价键称为极性(共价)键。
CH3δ+→Clδ-
键的极性大小取决于成键原子的电负性差, 电 负性差越大键的极性越大。
共价键是由成键原子双方各自提供外层单电子 组成共用电子对而形成；
形成共价键后，成键原子一般都达到稀有气体 的外层电子组态（八电子），因而稳定。
Lewis 结构式
简化的Lewis结构式
写出下列化合物的简化Lewis结构式。
CH3CH2OH
O
H3C C OH
CH3C N
2、现代共价键理论
建立于对原子结构的阐明和量子力学理论的运用
p 键p能较小，在化学反应中易断裂；具 有较强化学活性，存在于不饱和键中。
3、碳原子的价键特点和杂化轨道
3.1 碳原子的价键特点
有机化合物中碳原子是四价的。与其它原子或自身结 合时，可以形成单键、双键或叁键。
碳原子在基态时，核外电子排布为：1s22s22px12py1。
碳原子在基态时，只有两个未成对电子，碳原子应是 两价的。而在有机化合物中，碳均为四价。
1828年，德国化学家维勒（ F.Wöhler ），在 研究氰酸与氨水作用时，得到了有机物尿素。
O
NH4 OCN 加热 H2N C NH2
氰酸铵
尿素
此后，乙酸等有机化合物相继被合成，“生命 力”学说才逐渐被人们抛弃，“有机化学”这 一名词却沿用至今。不过“有机”两个字描述 的有机物和有机化学，其含义与早期“有机” 的含义已完全不同。
“二元说”：
“类型说”：
1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库柏等提出 “价键”的概念，并第一次用短划“-”表示“键”。
复习：价键的本质是什么？ 复习：价键的基本类型有哪些？ 复习：价键是如何形成的？
有机化合物分子中的原子主要是以共价键相结合的， 所以在有机化学中重点讨论的是共价键。
1、路易斯共价键理论（八隅律）
复习：原子结构与基态时碳原子的电子组态。
1s 2s
2p
电子的运动状态通常由n，l，m以及s四个量子数组成； 基态时，原子中的电子都按能量最低原理、互不相容原理和 洪特规则排布在原子轨道中； 每一个原子轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子。
价键理论：两个原子间形成的共价键可以看作 是两个原子的原子轨道的重叠或电子的配对。
3.2 碳原子轨道的杂化
激发态的四个原子轨道，它们的能量及形状是不完全 等同的。若用这四个原子轨道成键，碳原子的四个价 键不可能是等同的。
1931年，Pauling提出原子轨道杂化理论。
1s
2s
1s
2s
激发态： 2s1+2px1+2py1+2pz1
2px
2py
2pz
基态： 2s2+2px1+2py1+2pz0
共价键的类型：σ键和π键。
两个成键原子轨道沿对称轴方向相互重叠（“头碰头 ”方式重叠）而形成的共价键叫σ键；
HH
键比较牢固，在化学反应中比较稳定，
不易断裂；存在于一切共价键中。
Cl Cl
H Cl
σ键和π键：按成键原子轨道重叠方式区分。
两个成键原子轨道对称轴相互平行，彼此重叠（P轨道 “肩并肩”方式重叠）而形成的共价键叫π键；
三峡大学医学院2011年春季学期
医用有机化学
主讲教师：何毓敏（讲师） 医用化学教研室S-2512
学习参考资料
❖ 江佩芬等《有机化学》，学苑出版社 ❖ 邢其毅等《基础有机化学》（第二版），高等教育出版社 ❖ 莫里森等 ［美］《有机化学》（第二版），科学出版社 ❖ 荣国斌等 《大学有机化学基础》，华东理工大学出版社 ❖ 初玉霞等 《有机化学》，化学工业出版社 ❖ 国家精品课程资源网 /index ❖ 有机化学网 / ❖ 化学学科信息门户（ChIN） / ❖ 化学在线 /
弗里德里希·维勒（1800－1882） 德国化学家，主要从事有机合成和无机物研究。
有机化合物与无机化合物的区别：有机化合物 均含有碳元素，绝大多数含氢元素，很多的有 机化合物还含氧、硫、氮等元素。
葛美林（Gmelin.L）和凯库勒（KeKule .A）认为碳是 有机化合物的基本元素，把“碳化合物称为有机化合 物”，“有机化学定义为碳化合物的化学”。
一些常见的官能团及其名称
名称 羧基 磺酸基 氰基 醛基 羰基
羟基
巯基 氨基 硝基
结构 化合物名称
O C
OH 羧酸
SO3H 磺酸
CN 腈
醛 O
CH
O
酮
C
OH 醇、酚
SH 硫醇、硫酚
NH2 胺 NO2 硝基化合物
实例
CH3COOH（乙酸） SO3H（苯磺酸）
CH3CN（乙腈） CH3CHO（乙醛） CH3COCH3（丙酮） CH3OH（甲醇）
sp2
杂化
烯烃
杂化轨道可形成σ键，未参与杂化的p轨道可形成π键。
(3) SP杂化