第一章 有机化学绪论
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有机化学第一章绪论
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
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
农学考研之有机化学 第一章 绪论
第一节有机化合物和有机化学有机化学是化学的一个分支，它是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学。
有机化合物的主要特征是含有碳原子，即都是含碳化合物，因此有机化学就是研究碳化合物的化学。
但少数碳的氧化物（如二氧化碳、碳酸盐等）和氰化合物（如氢氰酸、硫氰酸等），仍归属无机化合物范畴。
一、有机化学的发展有机化学作为一门科学是在十九世纪产生的，但有机化合物在生活中和生产中的应用由来已久。
最初是从天然产物中提取有效成分。
例如：从植物中提取染料、药物、香料等。
在十八世纪末，已经得到了许多纯粹的化合物如酒石酸、柠檬酸、乳酸、尿素等。
这些化合物有许多共同性质，但与当时从矿物来源得到的化合物相比，则有明显的区别。
在十九世纪初曾认为这些化合物是在生命力的作用下生成的，有别于从无生命中的矿物中得到的化合物。
因此叫做有机化合物，后者叫做无机物。
有机化合物早期的定义是“来自有生命机体的物质内”简称“有机物”。
这是因为，在化学发展的前期，无机物被大量合成，而有机物只能从动植物体获得。
如1769年从葡萄汁中取得纯的酒石酸；1773年从尿中取得尿素；1780年从酸奶中取得乳酸；1805年从鸦片中取得吗啡等。
因此，人们认为有机物是与生命现象密切相关的，是生物体内一种特殊的、神秘的“生命力”作用下产生的，只能从生物体内得到，不能人工合成。
这就是瑞典化学权威Berzelius为代表的“生命力”学说的观点。
由于人们认识局限性和对权威的迷信，“生命力”学说统治化学界达半个世纪之久，严重阻碍了有机化学的发展。
1828年德国化学家韦勒（F.W hler)将氰酸铵的水溶液加热得到了尿素：氰酸铵可以从无机物NH4Cl和氰酸钾（或银）反应生成。
此后，许多化学家也在实验室用简单的无机物做为原料，成功地合成了许多其他有机物。
如1845年colbe合成了醋酸；1854年Berthelot合成了油脂类物质等。
在大量的科学事实面前，化学家摒弃了“生命力”学说,加强了有机化合物的人工合成实践，促进了这门科学的发展。
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。
《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.
徐寿昌《有机化学》第一章-绪论PPT课件
1845年柯尔伯（H.Kolbe）合成了醋酸 1854年柏赛罗（M.Berthelot）合成了油脂 有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支。
贝采利乌斯，瑞典化学家。1779年8月
20日生于东约特兰省的林雪平，1848年8月7
日卒于斯德哥尔摩。1796年入乌普萨拉大学
化学是研究物质的性质、组成、结构、变化及应用的科学。 20世纪20年代以前，化学传统地分为：无机化学、有机化学、 物理化学、分析化学四个学科。20年代以后，由于世界经济的 高速发展，化学键的电子理论和量子力学的诞生，电子技术和 计算机等技术的兴起，化学研究在理论研究和实验技术上都获 得了新的手段，导致这门学科从30年代以后飞速发展，现已分 为7个分支学科。
1684年于耶拿大学读完医学。1694～ 1715年任哈雷大学化学和医学教授。 1716年任普鲁士宫廷医生。施塔尔被认 为是当时的第一流化学家。他的重大成
就是1703年根据他的导师J.J.贝歇尔的 燃烧理论提出了燃素说，该学说流行于
18世纪。他还是最早进行氧化还原反应 试验的化学家，又是冰醋酸的最初制造
1778年提升为正教授。拉瓦锡是近代化学奠基
人之一。1774年10月，发现氧。1783年拉瓦锡
将水滴在加热的炮筒上，产生了氢气，他和H.
卡文迪什的工作确证了水不是一种元素，而是
氢和氧的化合物。1789年拉瓦锡写了《化学概
要》一书，书中为元素下了一个定义：“凡是
简单的不能分离的物质，才可以称
“有机化学”是由当时在世界上享有盛名的瑞典化学家柏则 里斯(Berzelius,Jons,Jakob)(1979.8.20-1848.8.8)于1806年首先 引用，以区别于矿物的化学——无机化学。其引用有机化学这个 名词并将有机化学与无机化学绝对分开是基于“生命力论” （Vital Force).
贝采利乌斯，瑞典化学家。1779年8月
20日生于东约特兰省的林雪平，1848年8月7
日卒于斯德哥尔摩。1796年入乌普萨拉大学
化学是研究物质的性质、组成、结构、变化及应用的科学。 20世纪20年代以前，化学传统地分为：无机化学、有机化学、 物理化学、分析化学四个学科。20年代以后，由于世界经济的 高速发展，化学键的电子理论和量子力学的诞生，电子技术和 计算机等技术的兴起，化学研究在理论研究和实验技术上都获 得了新的手段，导致这门学科从30年代以后飞速发展，现已分 为7个分支学科。
1684年于耶拿大学读完医学。1694～ 1715年任哈雷大学化学和医学教授。 1716年任普鲁士宫廷医生。施塔尔被认 为是当时的第一流化学家。他的重大成
就是1703年根据他的导师J.J.贝歇尔的 燃烧理论提出了燃素说，该学说流行于
18世纪。他还是最早进行氧化还原反应 试验的化学家，又是冰醋酸的最初制造
1778年提升为正教授。拉瓦锡是近代化学奠基
人之一。1774年10月，发现氧。1783年拉瓦锡
将水滴在加热的炮筒上，产生了氢气，他和H.
卡文迪什的工作确证了水不是一种元素，而是
氢和氧的化合物。1789年拉瓦锡写了《化学概
要》一书，书中为元素下了一个定义：“凡是
简单的不能分离的物质，才可以称
“有机化学”是由当时在世界上享有盛名的瑞典化学家柏则 里斯(Berzelius,Jons,Jakob)(1979.8.20-1848.8.8)于1806年首先 引用，以区别于矿物的化学——无机化学。其引用有机化学这个 名词并将有机化学与无机化学绝对分开是基于“生命力论” （Vital Force).
有机化学-绪论(药学)
有机化合物和有机化学的现代定义：
有机化合物(organic compounds) — 含碳的化合物 有机化学(organic chemistry)是研究有机化合物 的结构、性能和合成方法的一门科学。
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
: : ·· : : ··
·· · 4 H + ·C·
H·CHH···H
or
H H—C—H
H
共价键的形成过程
H·+ ·H
H·+ ·Cl:
y
y
:: ::
·· H H or H—H 电子云重叠区，吸引着 两个原子核，形成稳定 体系
H ··Cl: or H—Cl
y
x H(1s)
x Cl(2p)
x H—Cl
路易斯结构式:
H HC H
H
H
H
HC CH H C C H
Lewis 的共价键理论的优缺点： 优点：比较正确的反映了离子键和共价键的区别。 不足：没有揭示共价键的真正本质。
配位共价键：形成共价键的一对电子是由成 键的两个原子中的一个原子提供。配位键通常 用箭头 表示，指示从提供电子的原子指向 接受电子的原子。
H
109.5o
H
C
H
H
有机化合物构造式的表达方式：
凯库勒式
结构简式
H3C CH CH2 CH3
H HH HH HC C C C C H
HH HHH
CH2 CH3
CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3
键线式
OH
2.路易斯结构式
路易斯结构式: 用共用电子的点来表示共价 键的结构式.
绪论--有机化学课件
奥秘的伟大历程中，又迈进了一大步。 ②. 核糖核酸的合成
从1968年起，由中科院北京生物物理所、上海生物化学研
究所，上海有机所，上海细胞生物研究所，上海生物物理
所，北京大学生物系协作完成人工合成酵母丙氨酸转移核
糖核酸工作，这种核糖核酸由76个核糖核苷组成。
1979年底，对其中一个片断—核糖四十一核苷酸合成成功，
(2). 容易燃烧
例：乙醚、汽油、甲烷（沼气）等。
但CCl4不燃烧，而是灭火剂（扑灭电源内或
电源附近的火）。
8
(3). 熔点低 有机化合物熔点比较低，而无机化合物熔点较高。
例： NaCl m.p. 801℃ b .p. 1478℃
CH3CH2Cl m.p. －136. 4 ℃ b.p. 12.2 ℃
原因：NaCl 化学键是离子键，而CH3CH2Cl是共价键。 (4). 难溶于水
根据相似相溶原理，水是极性分子，而有机物 大多是非极性分子或极性较弱的分子。
9
(5). 反应速度慢 例： Cl- + Ag+
AgCl 快
RCl + Ag+
AgCl
RCl要和Ag+反应，首先要打开R-Cl键，使氯转变为
离子型，才能与Ag+反应。
O
O
N
O
H
N
O
H 35
2. 按官能团分类 官能团：决定有机化合物特性的原子或原子团。 含有相同官能团的化合物都有相似的性质。
例： CC
CC
X
官能团 双键 叁键 卤素
化合物 烯烃
炔烃 卤代烃
36
OH
羟基
O
羰基
COOH 羧基
醇 醛、酮 羧酸
从1968年起，由中科院北京生物物理所、上海生物化学研
究所，上海有机所，上海细胞生物研究所，上海生物物理
所，北京大学生物系协作完成人工合成酵母丙氨酸转移核
糖核酸工作，这种核糖核酸由76个核糖核苷组成。
1979年底，对其中一个片断—核糖四十一核苷酸合成成功，
(2). 容易燃烧
例：乙醚、汽油、甲烷（沼气）等。
但CCl4不燃烧，而是灭火剂（扑灭电源内或
电源附近的火）。
8
(3). 熔点低 有机化合物熔点比较低，而无机化合物熔点较高。
例： NaCl m.p. 801℃ b .p. 1478℃
CH3CH2Cl m.p. －136. 4 ℃ b.p. 12.2 ℃
原因：NaCl 化学键是离子键，而CH3CH2Cl是共价键。 (4). 难溶于水
根据相似相溶原理，水是极性分子，而有机物 大多是非极性分子或极性较弱的分子。
9
(5). 反应速度慢 例： Cl- + Ag+
AgCl 快
RCl + Ag+
AgCl
RCl要和Ag+反应，首先要打开R-Cl键，使氯转变为
离子型，才能与Ag+反应。
O
O
N
O
H
N
O
H 35
2. 按官能团分类 官能团：决定有机化合物特性的原子或原子团。 含有相同官能团的化合物都有相似的性质。
例： CC
CC
X
官能团 双键 叁键 卤素
化合物 烯烃
炔烃 卤代烃
36
OH
羟基
O
羰基
COOH 羧基
醇 醛、酮 羧酸
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）
大学化学《有机化学 绪论》课件
第 1 章 绪论 ——有机化学的昨天、今天和明天
本章提纲
1.1 有机化学的产生和发展 1.2 有机化学的成就
1 学科建设 2 学术成就 3 研究思路
1.1 有机化学的产生和发展
1773年 由尿中得到了尿素。 1805年 由鸦片中得到了第一个生物碱——吗啡。 1806年Berzelius J（柏则里）首先引用“有机化学”，同时提出“生命力” 学说。 1828年Wöhler F（魏勒）用无机物氰酸铵合成了尿素。 1845年Kolbe H（柯尔柏）合成了醋酸 1848年Gmelin L（葛美林）提出“有机化学是研究碳的化学”。 1854年Berthelot M（柏塞罗）合成了油脂， Butlerov A（布特列洛夫） 合成H4CNO
NH4CNO 氰酸铵
O
H2NCNH2
尿素
Kolbe H的工作（1845年）
C + 2S CS2 + 3 Cl2
CS2 Fe
CCl4 + S2Cl2
2 CCl4
C2Cl4 + 2 Cl2
C2Cl4 + 2 H2O + Cl2
CCl3COOH + 3 HCl
CCl3COOH + 3 H2
CH3COOH + 3 HCl
1.2 有机化学的成就
1 学科建设
1 制备了上千万种的化合物 1928年（第一个），1990年（1000万种）， 1999年（2443万种） 。
2 建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。 吗啡（1805年）发现，历经150年才测出它的结构，现在使用先进的 仪器，几个月、几天、几个小时就可以测定一个化合物的结构。
材料化学 由无机材料发展为无机、有机材料并重，将来有机材料将会占主导地位。
本章提纲
1.1 有机化学的产生和发展 1.2 有机化学的成就
1 学科建设 2 学术成就 3 研究思路
1.1 有机化学的产生和发展
1773年 由尿中得到了尿素。 1805年 由鸦片中得到了第一个生物碱——吗啡。 1806年Berzelius J（柏则里）首先引用“有机化学”，同时提出“生命力” 学说。 1828年Wöhler F（魏勒）用无机物氰酸铵合成了尿素。 1845年Kolbe H（柯尔柏）合成了醋酸 1848年Gmelin L（葛美林）提出“有机化学是研究碳的化学”。 1854年Berthelot M（柏塞罗）合成了油脂， Butlerov A（布特列洛夫） 合成H4CNO
NH4CNO 氰酸铵
O
H2NCNH2
尿素
Kolbe H的工作（1845年）
C + 2S CS2 + 3 Cl2
CS2 Fe
CCl4 + S2Cl2
2 CCl4
C2Cl4 + 2 Cl2
C2Cl4 + 2 H2O + Cl2
CCl3COOH + 3 HCl
CCl3COOH + 3 H2
CH3COOH + 3 HCl
1.2 有机化学的成就
1 学科建设
1 制备了上千万种的化合物 1928年（第一个），1990年（1000万种）， 1999年（2443万种） 。
2 建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。 吗啡（1805年）发现，历经150年才测出它的结构，现在使用先进的 仪器，几个月、几天、几个小时就可以测定一个化合物的结构。
材料化学 由无机材料发展为无机、有机材料并重，将来有机材料将会占主导地位。
有机化学-汪小兰
（2）碳原子的SP2杂化
2S 2Px 2Py 2Pz 激发
2Px 2Py 2Pz
2S
杂化
SP2
2Pz
SP2杂化轨道
乙烯的分子模型
每个SP2轨道由1/3S和2/3P轨道杂化组成，3个SP2轨道 在同一平面，轨道间的夹角为120°。
（3）碳原子的SP杂化
2S 2Px 2Py 2Pz 激发
2Px 2Py 2Pz
巯基
磺酸基
C2H5SH C6H5SH C6H5SO3H
乙硫醇 苯硫酚 苯磺酸
想一想 试指出结构式中官能团的名称
HO
酚羟基
H2N
氨基
N C CH3 HO
酰胺键
扑热息痛
杂环
N
SO2NH S
磺胺噻唑
磺酰胺基 -SO2-NOH-
（二）按碳架分类
1、链状化合物 （又称脂肪族）
CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2OH
4、键的极性与极化性
非极性键 （1）键的极性
极性键
H H Cl Cl
δδ
δδ
H2C Cl H Cl
组成共价键两原子电负性
（2）分子的极性 差值越大键的极性越大
Cl
Cl
Cl
C Cl
Cl
无极性
HCH H
有极性
(3)键的极化性
共价键在外电场的作用下，键的极性发生变化 称键的极性。键的极性用极化度来度量，它表 示成键电子被成键原子核约束的相对程度。极 化性与成键原子的体积、电负性和键的种类有 关外，与外电场的强度也有关系。如：
C、C间 三键相连
CC
C、C间首 位相连成环
CC CC
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-绪论
1901~2010年，诺贝尔化学奖共102项，其中有 机化学方面的化学奖60项，占化学奖59%。
第二节 有机化合物的结构理论
结构式 ——分子中原子间的连接方式和次序 现称构造式 一、凯库勒(kekulé)结构理论
C呈四价，与H、O、S 、N 、P、X等结合外， 自身可以单、双、三价键连接，形成稳定的化合物。
有机化学
Organic Chemistry
第一章 绪论
授课教师：林友文
第一节 有机化合物和有机化学
1.有机化合物——碳的化合物
即碳氢化合物及其衍生物(N、O、S、P、卤素)
2.有机化学 ——研究有机化合物组成、结构、性
质、反应、合成、反应机制以及化合物之间相互 转变规律等的一门科学。
3.有机化学的发展及其研究热点
碳的三种杂化轨道
2Px 2Py 2Pz
2Px 2Py 2Pz
2S
激发 2S
杂化
基态
激发态
SP3
杂化sp态3杂 化
2Pz SP2
2Py 2Pz SP
s杂p2化杂态 化
杂化态
sp杂化
1. sp3杂化
杂化 四个SP3轨道 单个SP3轨道
1）甲烷碳的sp3杂化
H H C H CH4
H
棍棒模型
比例模型
有机化合物的常见官能团
类型 官能团 实 例 英文名称后缀
烷烃 无 烯烃 C=C 炔烃 CC
CH4 CH2=CH2 H- CC-H
-ane -ene -yne
卤代烃 -X
CH3 CH2 Cl
醇 -OH
CH3CH2OH
醚 R-O-R CH3-O-CH3
醛 -CHO CH3CHO
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。
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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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H
11
H
H H H C C H H H CH3CH3
（二）sp2杂化(以乙烯为例来说明)
z
1s22(sp2)12(sp2)12(sp2)12pz1
轨道杂化后电子排布
x
y
sp2杂化
2s
2px
2py
2pz
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
3个sp2杂化轨道取平面正 三角形分布，与未杂化的 p 轨道垂直。sp2 杂化轨道 之间的夹角为 120o.
√ ×
共 价 轨 键 道 的 轴 类 型
头碰头 肩并肩
键——沿轨道轴平行方 向成键。重叠大、稳定、 可沿键轴自由旋转。 键 键——沿轨道轴垂直方 轴 向成键。重叠小、不稳定、 不能沿键轴旋转。
1、 σ键 沿着对称轴的方向以“头碰头”的方式相 互重叠形成的键叫做σ键。构成σ键的电
子称为σ电子。一个σ键包括两个σ电子。
z
2s
2px
2py
2pz
激 激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1 发
y
2s 2px 2py 2pz
x
1 + 2p 1 + 2p 0 基态： 2s2 + 2px y z
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
激发态的碳原子有4个单电子, 可以形成4个共价单键。
有机化学可以帮助我们培养两种能力？
学习 有机化学
动手能力 有机化学实验 能提高我们的 动手能力，细 致分析的能力 和抗打击能力
演绎能力 由最基本的概念 原理入手，逐步 加上其他知识逐 渐构筑自己的知 识体系。
第二节
一、化学键的概念
共价键
化学键：分子或晶体中相邻原子间强烈的 相互作用力。 离子键：以阳离子和阴离子之间静电引力 形成的化学键。 金属键： 金属中金属原子靠核外电子连接 在一起。 共价键：分子中原子间通过共用电子对形 成的化学键。(包括配位键)
同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨
道可以进行线性组合，重新分配能量和确定空 间方向，组成数目相等的新原子轨道，这种轨 道重新组合的方式称为杂化（hybridization),杂 化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybrid
orbital)。
（hybridization orbitals）
价键理论无法 解释甲烷分子 (CH4)中4个碳 氢键的键角相 同的事实 杂化轨道理论 重新组合过程 称为杂化，所 形成的新的原 子轨道称为杂 化轨道
y
2s
2px
2py
2pz
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
2个sp 杂化轨道取直线形 分布, 与2个未杂化的 p 轨 道相互垂直。sp 杂化轨道 之间的夹角为 180o.
0.134nm
不可旋转性
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π键的不可旋转性: 打开π键约需要 268kJ/mol能 量, 因而室温下无法旋转, 由此产生顺反异构体。
268kJ/mol 旋转90 °
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（三）sp杂化(以乙炔为例说明)
z
1s22(sp)12(sp)12py12pz1
轨道杂化后电子排布
z
x
y
sp杂化
第一节 有机化合物和有机化学
1、有机化合物和有机化学的涵义。
2、有机化合物的特性。
3、为什么要学有机化学？
有机化合物
现代定义
观念动摇 错误认识 最初定义
除了 CO2 、 CO 碳酸和碳酸盐 外的含碳化合物（>106种）
尿素、油脂、糖类由无机物合成 动摇了生命力创造有机物的观念
有机物和无机物间存在不可 逾越的鸿沟 动植物中得到的叫有机物 矿物中得到的叫无机物
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处于激发态的碳原子可以与 4个H结合形成 CH4。 但这样形成的甲烷分子的空间结构会是怎样？
z
x
y
90℃
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
假想的甲烷结构
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事实上, 甲烷分子具有正四面体的空间结构： 甲烷的棍球模型
甲烷的比例模型
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共价键的特征 共价键的饱和性 （受自旋相反限制） 一个原子上的一个电子与另一个原子上自旋 方向相反的电子配对以后，就再也不能与第 三个原子上的电子配对了。
原子能形成共价键的数目：未成对电子数。 共价键的方向性（受最大重叠原理限制 ）
+ + +
+
+
-
+
共价键的方向示意图
现代共价键理论基本要点
形成 原因 饱和 性
N CH3
C N CONH 2
有机化合物的同分异构现象
分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体, 也叫结构异构体
构造异构
异构现象
碳链异构 位置异构 官能团异构
互变异构 对映异构 立体异构 顺反异构
构象异构
构造异构体：构造异构是指分子式相同，分子 中各原子的排列次序和方式不同而形成不同化 合物的现象
对映异构体：因分子含有不对称碳 原子或者没有对称因素而引起的具 有不同旋光性能的立体异构体。
我们为什么要学有机化学？
学科的交叉渗透 是大势所趋
化学与医学 息息相关 有机化学可以帮助 培养两种能力
医学与化学息息相关
医学的研究本体 •人体本身就是一个充满各种复杂反应的机器，各种 化学反应每时每刻在发生 医学的治疗目的 •疾病的发生在于身体某方面出现了不协调-体内化学 平衡被打破--医学就是努力使这个人体化学平衡恢复 医学的治疗手段 •很多药物需要用有机合成的方法制取，医用的某 些材料需要材料学方面的研究
共价键的类型
根据形成共价键时原子轨道的重叠方式不同：可分为σ键和π键
σ键
存 在 形 式 性 质
可以单独存在，存在于任 何共价键中
π键
不可以单独存在，只能与σ 键同时存在
成键轨道沿键轴重叠，重 叠程度大
1、电子云呈柱状，沿键轴呈圆 柱形对称，电子云密集于两核 之间 2、自由旋转 3、键能大，键稳定 4、不易被极化
碳链异构体：因碳链不同而引起的异构体;
CH3 C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3
如:
位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不 同而产生的异构体; 如:
OH C3H8O CH3CH2CH2OH CH3CHCH3
官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异 构体; 如:
C2H6O CH3OCH3 CH3CH2OH
一个原子含有几 个单电子, 就能 与几个自旋方向 相反的单电子形 成共价键
方向 性
自旋方向相反的 单电子相互配对 降低了两核间正 电荷的排斥力
共价键总是尽可 能地沿着原子轨 道最大重叠方向 形成
共价键的形成和类型 两原子的原子轨道，相互交 叠即形成——共价键 交叠越大，成键越牢固—— 最大重叠原理 例如： H2分子
共价键的本质
共价键的本质——两原子互相接近时， 由于原子轨道重叠，两原子共用自旋相反的 电子对，使体系能量降低，而形成化学键
（共价健）.
二、价键理论 要点 ① 具有自旋相反的未成对电子的两个原 子相互接近，可以形成稳定的共价键。 ② 成键电子的电子云重叠得越多，核间电 子云密度越大，形成的共价键越牢固。在 形成共价键时，电子云总是尽可能地达到 最大程度的重叠。
碳的杂化轨道
激发
重新组合
杂化轨道理论的要点
1、在成键过程中，因原子的相互影响，同一原子中类 型不同,能级相近的原子轨道“混杂”起来重新组成一 种新的原子轨道,这个过程称为轨道的杂化. 2、有几个原子轨道参加杂化，就形成几个杂化轨道。 3、杂化轨道的成键能力增强。 （成键能力：sp3﹥sp2﹥sp﹥p﹥s） 4、杂化轨道有一定的空间构型： sp3、sp2、sp杂化轨道 的空间构型分别为正四面体、正三角形、和直线形。
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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H
11
H
H H H C C H H H CH3CH3
（二）sp2杂化(以乙烯为例来说明)
z
1s22(sp2)12(sp2)12(sp2)12pz1
轨道杂化后电子排布
x
y
sp2杂化
2s
2px
2py
2pz
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
3个sp2杂化轨道取平面正 三角形分布，与未杂化的 p 轨道垂直。sp2 杂化轨道 之间的夹角为 120o.
√ ×
共 价 轨 键 道 的 轴 类 型
头碰头 肩并肩
键——沿轨道轴平行方 向成键。重叠大、稳定、 可沿键轴自由旋转。 键 键——沿轨道轴垂直方 轴 向成键。重叠小、不稳定、 不能沿键轴旋转。
1、 σ键 沿着对称轴的方向以“头碰头”的方式相 互重叠形成的键叫做σ键。构成σ键的电
子称为σ电子。一个σ键包括两个σ电子。
z
2s
2px
2py
2pz
激 激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1 发
y
2s 2px 2py 2pz
x
1 + 2p 1 + 2p 0 基态： 2s2 + 2px y z
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
激发态的碳原子有4个单电子, 可以形成4个共价单键。
有机化学可以帮助我们培养两种能力？
学习 有机化学
动手能力 有机化学实验 能提高我们的 动手能力，细 致分析的能力 和抗打击能力
演绎能力 由最基本的概念 原理入手，逐步 加上其他知识逐 渐构筑自己的知 识体系。
第二节
一、化学键的概念
共价键
化学键：分子或晶体中相邻原子间强烈的 相互作用力。 离子键：以阳离子和阴离子之间静电引力 形成的化学键。 金属键： 金属中金属原子靠核外电子连接 在一起。 共价键：分子中原子间通过共用电子对形 成的化学键。(包括配位键)
同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨
道可以进行线性组合，重新分配能量和确定空 间方向，组成数目相等的新原子轨道，这种轨 道重新组合的方式称为杂化（hybridization),杂 化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybrid
orbital)。
（hybridization orbitals）
价键理论无法 解释甲烷分子 (CH4)中4个碳 氢键的键角相 同的事实 杂化轨道理论 重新组合过程 称为杂化，所 形成的新的原 子轨道称为杂 化轨道
y
2s
2px
2py
2pz
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
2个sp 杂化轨道取直线形 分布, 与2个未杂化的 p 轨 道相互垂直。sp 杂化轨道 之间的夹角为 180o.
0.134nm
不可旋转性
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π键的不可旋转性: 打开π键约需要 268kJ/mol能 量, 因而室温下无法旋转, 由此产生顺反异构体。
268kJ/mol 旋转90 °
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（三）sp杂化(以乙炔为例说明)
z
1s22(sp)12(sp)12py12pz1
轨道杂化后电子排布
z
x
y
sp杂化
第一节 有机化合物和有机化学
1、有机化合物和有机化学的涵义。
2、有机化合物的特性。
3、为什么要学有机化学？
有机化合物
现代定义
观念动摇 错误认识 最初定义
除了 CO2 、 CO 碳酸和碳酸盐 外的含碳化合物（>106种）
尿素、油脂、糖类由无机物合成 动摇了生命力创造有机物的观念
有机物和无机物间存在不可 逾越的鸿沟 动植物中得到的叫有机物 矿物中得到的叫无机物
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处于激发态的碳原子可以与 4个H结合形成 CH4。 但这样形成的甲烷分子的空间结构会是怎样？
z
x
y
90℃
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
假想的甲烷结构
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事实上, 甲烷分子具有正四面体的空间结构： 甲烷的棍球模型
甲烷的比例模型
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共价键的特征 共价键的饱和性 （受自旋相反限制） 一个原子上的一个电子与另一个原子上自旋 方向相反的电子配对以后，就再也不能与第 三个原子上的电子配对了。
原子能形成共价键的数目：未成对电子数。 共价键的方向性（受最大重叠原理限制 ）
+ + +
+
+
-
+
共价键的方向示意图
现代共价键理论基本要点
形成 原因 饱和 性
N CH3
C N CONH 2
有机化合物的同分异构现象
分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体, 也叫结构异构体
构造异构
异构现象
碳链异构 位置异构 官能团异构
互变异构 对映异构 立体异构 顺反异构
构象异构
构造异构体：构造异构是指分子式相同，分子 中各原子的排列次序和方式不同而形成不同化 合物的现象
对映异构体：因分子含有不对称碳 原子或者没有对称因素而引起的具 有不同旋光性能的立体异构体。
我们为什么要学有机化学？
学科的交叉渗透 是大势所趋
化学与医学 息息相关 有机化学可以帮助 培养两种能力
医学与化学息息相关
医学的研究本体 •人体本身就是一个充满各种复杂反应的机器，各种 化学反应每时每刻在发生 医学的治疗目的 •疾病的发生在于身体某方面出现了不协调-体内化学 平衡被打破--医学就是努力使这个人体化学平衡恢复 医学的治疗手段 •很多药物需要用有机合成的方法制取，医用的某 些材料需要材料学方面的研究
共价键的类型
根据形成共价键时原子轨道的重叠方式不同：可分为σ键和π键
σ键
存 在 形 式 性 质
可以单独存在，存在于任 何共价键中
π键
不可以单独存在，只能与σ 键同时存在
成键轨道沿键轴重叠，重 叠程度大
1、电子云呈柱状，沿键轴呈圆 柱形对称，电子云密集于两核 之间 2、自由旋转 3、键能大，键稳定 4、不易被极化
碳链异构体：因碳链不同而引起的异构体;
CH3 C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3
如:
位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不 同而产生的异构体; 如:
OH C3H8O CH3CH2CH2OH CH3CHCH3
官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异 构体; 如:
C2H6O CH3OCH3 CH3CH2OH
一个原子含有几 个单电子, 就能 与几个自旋方向 相反的单电子形 成共价键
方向 性
自旋方向相反的 单电子相互配对 降低了两核间正 电荷的排斥力
共价键总是尽可 能地沿着原子轨 道最大重叠方向 形成
共价键的形成和类型 两原子的原子轨道，相互交 叠即形成——共价键 交叠越大，成键越牢固—— 最大重叠原理 例如： H2分子
共价键的本质
共价键的本质——两原子互相接近时， 由于原子轨道重叠，两原子共用自旋相反的 电子对，使体系能量降低，而形成化学键
（共价健）.
二、价键理论 要点 ① 具有自旋相反的未成对电子的两个原 子相互接近，可以形成稳定的共价键。 ② 成键电子的电子云重叠得越多，核间电 子云密度越大，形成的共价键越牢固。在 形成共价键时，电子云总是尽可能地达到 最大程度的重叠。
碳的杂化轨道
激发
重新组合
杂化轨道理论的要点
1、在成键过程中，因原子的相互影响，同一原子中类 型不同,能级相近的原子轨道“混杂”起来重新组成一 种新的原子轨道,这个过程称为轨道的杂化. 2、有几个原子轨道参加杂化，就形成几个杂化轨道。 3、杂化轨道的成键能力增强。 （成键能力：sp3﹥sp2﹥sp﹥p﹥s） 4、杂化轨道有一定的空间构型： sp3、sp2、sp杂化轨道 的空间构型分别为正四面体、正三角形、和直线形。