有机化学：第一章 有机化合物分子结构基础
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
甲醛
（1）Lewis结构式
：
： ：
：： ：： ：：
：： ：：
：：：
：：： ：
：： ：：
：：：
H ：C C：H
H H ：C：N：H
HH
乙炔
甲胺
H H ：C N：H
甲基亚胺
H ：C N 氢氰酸
H H ：C：O：H
H
甲醇
HO H H ：C：C ：C：H
HH
丙酮
6
（2）Kekulé结构式
O CH HO
甲酸
第一章
有机化合物分子结构基础
Structural Foundations for Organic Molecules
1
第一章围绕有机化合物结构理论展开
1、价键理论 2、分子轨道理论 3、杂化轨道理论 4、有机化合物结构表示方法（Lewis结构式、Kekulé结构
式和立体结构表示） 5、电负性与键的极性（反应的基本特征） 6、有机分子的基本骨架和官能团 7、共价键的断裂方式与活性中间体的基本结构（反应活
分子轨道理论是在价键轨道基础上发展起来的 分子轨道理论认为：
1、原子在相互结合形成共价键时，由原子轨道组成分子 轨道，分子轨道属于整个分子。 2、与原子轨道类似，分子轨道描述了分子中的电子云分 布情况，分子轨道也有特定的尺寸、形状和能量。 3、电子进入分子轨道同样符合能量最低原则、Pauli不相 容原理和Hund规则。
• The 1s atomic orbitals can combine in one
of two ways
a sigma bonding MO
该图中的“+”、“-”符号表示位相，而非电荷 σ键（成键轨道）
a sigma antibonding MO σ* 键 （反键轨道） 10
Introduction of Molecular Theory
HCN 氢氰酸
O NH
O
亚硝酸
OH CC H O HH 甲酸甲酯
OO CC HOH
甲酸酐
（3）Lewis结构简略式（机理分析时常用）
： ： ： ： ： ： ： ：
： ：
： ： ： ： ： ： ： ：
O CH HO
H C N：
：
O NH
O
OH CC H O HH
OO CC HOH
7
2、分子轨道理论(Molecular Theory)
这种结合力称为化学键。 有机化合物中原子间主要以共享电子的方式，即共价
键的结合。
4
1、 价键理论
表1 有机化合物主要组成元素及相关周期或主族元素原子的核外电子排布
IA
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
0
H
He
1s1
1s2
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
2s1
性、选择性等分析比较）
2
1、价键理论
Atom ---- nucleus + electrons Electrons ---- moving around the nucleus
energy level of atomic orbitals： 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s <
2s2
2s22p1
2s22p2
2s22p3
2s22p4
2s22p5
2s22p6
Na 1s2 2s22p6 3s1
Mg 1s2 2s22p6 3s2
Al 1s2 2s22p6 3s23p1
Si 1s2 2s22p6 3s23p2
P 1s2 2s22p6 3s23p3
S 1s2 2s22p6 3s23p4
4f < 5d < 6p < 7s < 5f 八隅律(octet rule):是指主族元素的原子，当和其它原子反应结
合时或形成离子，倾向于形成每个原子的价层有8个电子的 化合物。
He 1s2 Ne 1s22s22p6
3
1、价键理论
原子最外层轨道的未充满状态是原子结合成分子的最 大动力。原子间通过电子的失去、获得或共享方式 结合在一起形成稳定的分子。
antibonding molecular orbital
H.
.H
1s atomic orbital
H: H bonding molecular orbital
1s atomic orbital
12
Introduction of Molecular Theory • Similarly, the p-orbital combines head-to
• The 1s atomic orbitals combine in a way that enhance each other, similar to two light waves or two sound waves that reinforce each other. It is a sigma bonding molecular orbital （σ 成键轨道）
• The 1s atomic orbitals can also combine in a way that cancel each other, producing a node between the nuclei. It is a sigma antibonding molecular orbital （σ* 反键轨道）
Cl 1s2 2s22p6 3s23p5
Ar 1s2 2s22p6 3s23p6
源自文库
根据元素原子核外电子排布可以确定： 碳4价，氮3价，氧2价，氢1价
5
：： ：
： ：
：：
：：
：：
有机化合物分子结构的表示方式
H H ：C ：H
H 甲烷
H：N ：H H
氨
H：O：H 水
HH H ：C ：：C ：H
乙烯
H：C ：：O H
8
2 、分子轨道理论
随着两个氢原子相互靠近， 两个核和两个电子开始相 互作用，即原子轨道开始 发生重叠，到一定距离， 达到能量最低。
H.
.H
1s atomic 1s atomic orbital orbital
H: H =
bonding molecular orbital
9
2 、分子轨道理论
• 以氢分子为例：
11
Introduction of Molecular Theory
• There are two electrons in the bonding molecular orbital, but the antibonding molecular orbital contains no electron
（1）Lewis结构式
：
： ：
：： ：： ：：
：： ：：
：：：
：：： ：
：： ：：
：：：
H ：C C：H
H H ：C：N：H
HH
乙炔
甲胺
H H ：C N：H
甲基亚胺
H ：C N 氢氰酸
H H ：C：O：H
H
甲醇
HO H H ：C：C ：C：H
HH
丙酮
6
（2）Kekulé结构式
O CH HO
甲酸
第一章
有机化合物分子结构基础
Structural Foundations for Organic Molecules
1
第一章围绕有机化合物结构理论展开
1、价键理论 2、分子轨道理论 3、杂化轨道理论 4、有机化合物结构表示方法（Lewis结构式、Kekulé结构
式和立体结构表示） 5、电负性与键的极性（反应的基本特征） 6、有机分子的基本骨架和官能团 7、共价键的断裂方式与活性中间体的基本结构（反应活
分子轨道理论是在价键轨道基础上发展起来的 分子轨道理论认为：
1、原子在相互结合形成共价键时，由原子轨道组成分子 轨道，分子轨道属于整个分子。 2、与原子轨道类似，分子轨道描述了分子中的电子云分 布情况，分子轨道也有特定的尺寸、形状和能量。 3、电子进入分子轨道同样符合能量最低原则、Pauli不相 容原理和Hund规则。
• The 1s atomic orbitals can combine in one
of two ways
a sigma bonding MO
该图中的“+”、“-”符号表示位相，而非电荷 σ键（成键轨道）
a sigma antibonding MO σ* 键 （反键轨道） 10
Introduction of Molecular Theory
HCN 氢氰酸
O NH
O
亚硝酸
OH CC H O HH 甲酸甲酯
OO CC HOH
甲酸酐
（3）Lewis结构简略式（机理分析时常用）
： ： ： ： ： ： ： ：
： ：
： ： ： ： ： ： ： ：
O CH HO
H C N：
：
O NH
O
OH CC H O HH
OO CC HOH
7
2、分子轨道理论(Molecular Theory)
这种结合力称为化学键。 有机化合物中原子间主要以共享电子的方式，即共价
键的结合。
4
1、 价键理论
表1 有机化合物主要组成元素及相关周期或主族元素原子的核外电子排布
IA
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
0
H
He
1s1
1s2
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
1s2
2s1
性、选择性等分析比较）
2
1、价键理论
Atom ---- nucleus + electrons Electrons ---- moving around the nucleus
energy level of atomic orbitals： 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s <
2s2
2s22p1
2s22p2
2s22p3
2s22p4
2s22p5
2s22p6
Na 1s2 2s22p6 3s1
Mg 1s2 2s22p6 3s2
Al 1s2 2s22p6 3s23p1
Si 1s2 2s22p6 3s23p2
P 1s2 2s22p6 3s23p3
S 1s2 2s22p6 3s23p4
4f < 5d < 6p < 7s < 5f 八隅律(octet rule):是指主族元素的原子，当和其它原子反应结
合时或形成离子，倾向于形成每个原子的价层有8个电子的 化合物。
He 1s2 Ne 1s22s22p6
3
1、价键理论
原子最外层轨道的未充满状态是原子结合成分子的最 大动力。原子间通过电子的失去、获得或共享方式 结合在一起形成稳定的分子。
antibonding molecular orbital
H.
.H
1s atomic orbital
H: H bonding molecular orbital
1s atomic orbital
12
Introduction of Molecular Theory • Similarly, the p-orbital combines head-to
• The 1s atomic orbitals combine in a way that enhance each other, similar to two light waves or two sound waves that reinforce each other. It is a sigma bonding molecular orbital （σ 成键轨道）
• The 1s atomic orbitals can also combine in a way that cancel each other, producing a node between the nuclei. It is a sigma antibonding molecular orbital （σ* 反键轨道）
Cl 1s2 2s22p6 3s23p5
Ar 1s2 2s22p6 3s23p6
源自文库
根据元素原子核外电子排布可以确定： 碳4价，氮3价，氧2价，氢1价
5
：： ：
： ：
：：
：：
：：
有机化合物分子结构的表示方式
H H ：C ：H
H 甲烷
H：N ：H H
氨
H：O：H 水
HH H ：C ：：C ：H
乙烯
H：C ：：O H
8
2 、分子轨道理论
随着两个氢原子相互靠近， 两个核和两个电子开始相 互作用，即原子轨道开始 发生重叠，到一定距离， 达到能量最低。
H.
.H
1s atomic 1s atomic orbital orbital
H: H =
bonding molecular orbital
9
2 、分子轨道理论
• 以氢分子为例：
11
Introduction of Molecular Theory
• There are two electrons in the bonding molecular orbital, but the antibonding molecular orbital contains no electron