有机化学 绪 论1
有机化学-1 第一章 绪论
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
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
《普通化学》
莱纳斯·卡尔·鲍林（Linus Carl Pauling，1901年2月28日
－1994年8月19日），美国著名化学家，量子化学和结构生
物学的先驱者之一。1954年因在化学键方面的工作取得诺
贝尔化学奖，1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺
贝尔和平奖，成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。鲍林
(4) 一般有机化合物的极性较弱或没有极性.
水是极性强,介电常数很大的液体,一般有机物难溶 于水或不溶于水.而易溶于某些有机溶剂(苯、乙醚、 丙酮 、石油醚).但一些极性强的有机物,如低级醇 、 羧酸 、磺酸等也溶于水.
(5) 有机物的反应多数不是离子反应,而是分子 间的反应.除自由基型反应外,大多数反应需要 一定的时间.
一)、建立时期（18世纪末 － 19世纪中叶）
这一时期的特点是： 1、主要工作是从天然物中提取纯的有机化合物。 积累实验资料。
2、建立分析方法。分析纯有机化合物的化学 组成。
这一时期，工作最显著的当属瑞典的一位药剂 师舍勒（S.W.Scheele)
瑞典药剂师舍勒（C.W.Scheele)
1770年： 酿酒副产物 酒石酸。
1811年：〔法〕盖.吕萨克（Gay _ Lussaac) 改进了拉瓦锡的分析方法，使得化合物中C、 H、O的含量可进行定量测定。
1814年：〔瑞典〕伯齐利乌斯（Berzelius) 对有机分析方法又进行了改进补充相继创 立了C.H.O的定量分析法。(有机定量分析 的奠基人）
1830年：〔法〕杜马（J.B.Dumas) 创立了N的测定法。
2、有机化合物的特征 组成上的特征（P19)：
1、所含元素种类少。所有的有机化合物都 含有碳，绝大部分含有氢，此外常见的元素 是O、 N 、S、 P 、X。 2、数目众多。以传统的观点来看，有机化 合物占化合物总数的95%左右。
《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(第二版)课后答案
有机化学（第二版）课后习题参考答案第一章绪论1-1 扼要解释下列术语.(1)有机化合物(2) 键能、键的离解能(3) 键长(4) 极性键(5) σ键(6)π键(7) 活性中间体(8) 亲电试剂(9) 亲核试剂(10)Lewis碱(11)溶剂化作用(12) 诱导效应(13)动力学控制反应(14) 热力学控制反应答：(1)有机化合物-碳氢化合物及其衍生物(2) 键能：由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。
键的离解能：共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。
以双原子分子AB为例，将1mol气态的AB拆开成气态的A和B原子所需的能量，叫做A—B键的离解能。
应注意的是，对于多原子分子，键能与键的离解能是不同的。
分子中多个同类型的键的离解能之平均值为键能E(kJ.mol-1)。
(3) 键长：形成共价键的两个原子核之间距离称为键长。
(4) 极性键: 两个不同原子组成的共价键，由于两原子的电负性不同, 成键电子云非对称地分布在两原子核周围，在电负性大的原子一端电子云密度较大，具有部分负电荷性质，另一端电子云密度较小具有部分正电荷性质，这种键具有极性，称为极性共价键。
(5) σ键：原子轨道沿着轨道的对称轴的方向互相交叠时产生σ分子轨道, 所形成的键叫σ键。
(6) π键：由原子轨道侧面交叠时而产生π分子轨道，所形成的键叫π键。
(7) 活性中间体：通常是指高活泼性的物质，在反应中只以一种”短寿命”的中间物种存在,很难分离出来，,如碳正离子, 碳负离子等。
(8) 亲电试剂：在反应过程中，如果试剂从有机化合物中与它反应的那个原子获得电子对并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲电试剂。
(9) 亲核试剂：在反应过程中，如果试剂把电子对给予有机化合物与它反应的那个原子并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲核试剂。
(10) Lewis碱：能提供电子对的物种称为Lewis碱。
(11)溶剂化作用：在溶液中，溶质被溶剂分子所包围的现象称为溶剂化作用。
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。
有机化学教案
有机化学教案有机化学教案第⼀章绪论⼀.有机化合物和有机化学有机化合物是指碳氢化合物及其衍⽣物。
有机化学是研究有机合物的结构特征.合成⽅法和理化性质等的化学。
⼆.有机化合物的特点碳原⼦的价电⼦层1S22S22P2因此，有机物分⼦是共价键结合。
1.可燃性：绝⼤多数有机物都是可燃的。
2.耐热性、熔点、沸点低：3.⽔溶性：⼩，原理依据，相似相溶原理、与⽔形成氢键的能⼒。
4.导电性能：差。
5.反应速度：慢。
6.反应产物：常有副产物，副反应。
7.普遍在同分异构体同分异构体是指分⼦式相同结构式不同，理化性质不同的化分物。
三.有机化合物的结构理论1858年凯库勒和古柏尔提出有机化合物分⼦中碳原⼦是四价及碳原⼦之间相互连接成碳链的概念，成为有机化合物分⼦结构的，最原始和最基础的理论。
1861年布特列洛夫对有机化合物的结构提出了较完整的的概念，提出原⼦之间存在着相互的影响。
1874年范荷夫和勒贝尔建⽴分⼦的⽴体概念，说明了对映异构和顺反异构现象。
*碳原⼦总是四价的，碳原⼦⾃相结合成键，构造和构造式分⼦中原⼦的连接顺序和⽅式称为分⼦的构造.表⽰分⼦中各原⼦的连接顺序和⽅式的化学式叫构造式(结构式).⽤两⼩点表⽰⼀对共⽤电⼦对的构造式叫电⼦式,⽤短横线(-)表⽰共价键的构造式叫价键式.有时可⽤只表达官能团结构特点的化学式,既结构简式.四.共价键的性质1. 键长：形成共价键的两个原⼦核间距离。
2. 键⾓：两个共价键之间的夹⾓。
3. 键能：指断单个特定共价键所吸收的能量,也称为该键的离解能。
共价键的键能是断裂分⼦中全部同类共价键所需离解能的平均值。
4. 键的极性：键的极性与键合原⼦的电负性有关,⼀些元素电负性数值⼤的原⼦具有强的吸电⼦能⼒。
常见元素电负性为：H C N O F Si P S Cl Br I2.1 2.53.0 3.54.0 1.8 2.1 2.5 3.0 2.5 2.0对于两个相同原⼦形成的共价键来说，可以认为成键电⼦云是均匀的分布在两核之间，这样的共价键没有极性，为⾮极性共价键。
大一有机化学绪论知识点
大一有机化学绪论知识点1.有机化合物的分类：有机化合物是含有碳元素的化合物，按照功能基团可以分为醇、醚、醛、酮、羧酸、酯等。
2.有机化学键：有机化合物中的化学键可以分为共价键和极性键。
共价键是由共用电子对形成的，常见的有单键、双键和三键。
极性键则是由于电负性差异而产生的偏向性。
3.共轭体系：共轭体系是指一个或多个单键和一个或多个共轭双键相互交替排列而形成的一组π键的结构。
共轭体系具有较小的能量差异，因此比较稳定。
4.异构体：异构体是指分子式相同但结构不同的化合物。
包括构造异构体、空间异构体和立体异构体。
构造异构体是指化合物的分子结构不同，如链异构体和环异构体。
空间异构体是指化合物的空间取向不同，如顺反异构体。
立体异构体是指化合物分子中具有手性中心，存在手性异构体。
5.有机反应的基本原理：有机反应是有机化合物发生变化的过程。
常见的有机反应包括加成反应、消除反应、取代反应和重排反应。
加成反应是指两个分子结合而形成一个新的分子，消除反应是指一个分子分解为两个分子，取代反应是指一个原子或基团被另一个原子或基团取代，重排反应是指分子内原子或基团的位置发生变化。
6.极性和溶解性：极性是指分子中正负电荷分布的不均匀性。
极性分子通常具有较强的溶解性，而非极性分子溶解性较差。
极性溶剂通常可以溶解极性物质，非极性溶剂可以溶解非极性物质。
7.共沉淀和分配：共沉淀是指两种或更多种物质在溶液中发生反应而形成沉淀。
分配是指两个相互不相溶的液体中的物质在两相之间分配的过程。
分配系数是用来描述分配过程的指标。
8.杂环化合物：杂环化合物是指含有不同原子的环状化合物。
常见的杂环化合物包括含氧杂环、含氮杂环、含硫杂环等。
杂环化合物具有较强的化学活性和生物活性。
9.光学活性和手性：光学活性是指一些化合物对旋光的作用。
手性是指分子不具有镜面对称性，分为左旋体和右旋体。
手性分子与手性反应物之间发生反应时会产生对映异构体。
10.环加成反应和开链加成反应：环加成反应是指在环状化合物中发生加成反应，如环状醇的开环加成反应。
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.
徐寿昌有机化学第一章绪论
①在发展原子论方面，他发现了几种新元素：铈、 硒、钍。他还提出了新 的元素符号体系，沿用至今。
②在电化学方面，贝采利乌斯1814年提出了电化二元论：
③在有机化学方面，贝采利乌斯在1806年最早提出“有机化学”这个名称。 他发现了外消旋酒石酸，认识到同分异构现象，并命名。1835年他发现了 催化作用，并命名。
2. 易燃烧 3. 熔、沸点低，热稳定性差
室温（r.t room temperature)下，多数有机物为气体、液体或
低熔点的固体。因为有机分子间的引力主要为范德华力（Verder Waals Force)，结合较弱。
4. 难溶于水，易溶于有机溶剂 5. 原子间主要以共价键结合 6. 反应速度慢,易发生副反应
拉瓦锡,法国化学家。1743年8月26日生于 巴黎，1794年5月8日卒于巴黎。1763年获法学 士学位,并取得律师开业证书,后转向研究自然 科学。21岁时从事地质学研究,后又转为学习 化学。1765年他当选为巴黎科学院候补院士。
1772年，拉瓦锡任皇家科学院副教授， 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，才可以称为元素。” 他还认为少量存在的物质不是元素，例如他认 为黄金就不是元素，这也是错误的。
杂化
激发
2Px 2Py 2Pz 2s
SP3杂化轨道
杂化轨道类型：SP3 SP2
SP
几何图形：正四面体 ；平面三角形 ；直线型。
二）、分子轨道理论
大学化学《有机化学 绪论》课件
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。
2024版《有机化学绪论》ppt课件
有机化学发展历史及现状
发展历史
早期有机化学以天然产物为研究对象；18世纪开始，有机化学 逐渐形成为一门独立的学科；19世纪中后期，合成有机化学迅 速发展；20世纪以来，物理有机化学、生物有机化学、金属有 机化学等分支学科逐渐形成。
现状
有机化学已渗透到各个领域，如医药、农药、高分子材料、功 能材料等；新的合成方法、反应机理和理论不断涌现；绿色化 学和可持续发展成为当前有机化学的重要研究方向。
原子之间通过共用电子对 形成的化学键，具有方向 性和饱和性。
极性分子
分子中正、负电荷中心不 重合，导致分子具有极性， 如HCl等。
非极性分子
分子中正、负电荷中心重 合，导致分子不具有极性， 如CCl4等。
官能团对性质影响分析
官能团定义
决定有机化合物化学性质的原子或原 子团，如羟基、羧基等。
官能团对物理性质影响
构象异构
由于分子中单键旋转而产生的不同 空间构象，如乙烷的交叉式和重叠 式构象等。
03
有机反应类型及机理探讨
取代反应类型及实例分析
亲核取代反应（Nucleophilic Substi…
例如，卤代烃与氢氧根离子发生取代反应，生成醇和卤化氢。
亲电取代反应（Electrophilic Subst…
例如，苯环上的氢原子被卤素原子取代，生成卤代苯。
官能团对化学性质影响
官能团决定了有机化合物的主要化学 性质，如醇类能发生酯化反应、羧酸 类能发生中和反应等。
官能团的存在会影响有机化合物的熔 点、沸点、溶解度等物理性质。
立体异构现象介绍
立体异构定义
分子式相同但空间结构不同的异 构现象，包括构型ห้องสมุดไป่ตู้构和构象异
构。
有机化学课件绪论
(1) 共价键的形成
描述共价键的两种理论：
价键理论：形象直观，定域的观点，常用于描
述非共轭体系；
分子轨道理论：离域的观点，常用于描述共轭
体系。
将价键理论和分子轨道理论结合起来，可以较
好地说明有机分子的结构。
(甲) 价键法
• H2的形成——成键电子处于成键原子之间。(略)
• CH4、C2H4、C2H2的形成——杂化轨道的概念：
(StructuralGenomics)—功能基因(Functional Genomics)。
有机化学特别是生物有机化学参与研究项目：
研究信息分子和受体识别的机制;
发现自然界中分子进化和生物合成的基
本规律;
作用于新生物靶点的新一代治疗药物的
前期基础研究;
发展提供结构多样性分子的组合化学;
• 键与键之间的夹角。
• 键角与成键中心原子的杂化态有关，也受分子中其他
原子的影响。
H
在纸面后方
在纸面上
H
C
H
H
在纸面前方
立体透视式的写法
(四) 键的极性和极化性
a. 键的极性
•
键的极性是由于成键原子的电负性不同而引
起的，例如：
H
Cl ， CH3
Cl ， CH3
OH
通常：
成键原子电负性差大于1.7，形成离子键；
H
H
H-C-H
H
短线式
较麻烦
OH
键线式
较为常用
例2：苯的构造式
H
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
有机化学第一章绪论复习重点资料
H
CH2
(4) H2C
CH2CH2CH(CH3)COCl (5) CH3CH2CH2CH(CH3)CH2CH2CH3
CH2
5. 将下列键线式改写为普通结构式：
O
(1)
OH (2)
(3)
有机补充练习
x
6. 下列化合物的化学键如果都为共价键，而且外层价电子都达到稳定的电子层 结构，同时原子间可以共用一对以上的电子。试写出这些化合物可能的简单电子 结构式。
E. C2H5OH
A. C2H5NH2 B. C3H7OH C. C2H5OC2H5 D. CH3COCH3 4. 下列碳原子的杂化状态仅为 sp2 的化合物是：
E. H2O
有机补充练习
x
5. 碳原子的杂化轨道，其能量： A. 低于 2s 轨道 B. 等于 2s 轨道 C. 高于 2p 轨道 D. 等于 2p 轨道 E. 高于 2p 轨道而低于 2p 轨道 6. 某化合物的相对分子质量为 60，经化学分析含 C 40.1%，H 6.7%，此化合物 的分子式为： A. C4H12 B. C3H8O C. C2H4O2 D. CH2O E. C3H6O
三、简答题
1. 什么是有机化合物？它具有哪些特点？ 2. 区别键的解离能和键能这两个概念。 3. 指出下列各组化合物哪些是同分异构体？哪些不是？为什么？
4. 将下列结构式改写为键线式：
CH3
NO2
CH
C
(1) HC CH (2) H2C
HC CH C
H2C
CH CH2CH3 (3) (CH3)2CHCH2CH(CH3)CH2OH CH2
(1) HBr
(2) I2
(4) CH2Cl2
(5) CH3OCH3
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。
有机化学第一章 绪论
双原子分子：键能=离解能 例如：Cl2 Cl. + Cl. E=242KJ/mol. 多原子分子：键能=平均离解能，例如 ：
CH4 CH3 CH2 CH CH4
CH3 + H
435.1KJ/mol
CH2 + H D2= 443.5KJ/mol
CH + H D3= 443.5KJ/mol
2020/3/2
四、有机化学的重要性 有机化学是许多现代科学技术的基础：
生命科学（生物化学，分子生物学等） 医药学（药物化学，病理学，生化分析等） 农业（农业化学，农用化学品等） 石油（石油化工等） 材料科学（高分子化学，功能材料等） 食品（食品化学，营养学，添加剂等） 日用化工（染料，涂料，化装品等）
2020/3/2
§1-3 诱导效应 一、定义
当两个原子形成共价键时、两个成键原子的 电负性大小不同，成键原子的电子云的分布偏向 电负性大的一方，产生极性共价键。例如：
δδδδ + δδδ + δδ + δ + δ CH3 CH2 CH2 CH2 Cl
由于极性键C-Cl 的影响，使得C1带部分正 电核，C2带更少的部分正电核，C3带更更少的 正电核，这种现象称为诱导效应。
C + H D4= 338.9KJ/mol
C + 4H
H=
D1+D2
4
+D3 + D4=
415.25KJ/mol
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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
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教学要求：1、了解有机化学及有机化合物的涵义，掌握有机化合物的特性。
2、了解共价键理论。
掌握原子轨道、分子轨道的概念，掌握共价键属性。
3、了解有机化合物的研究方法，掌握以元素的百分含量确定有机物实验式与分子式的方法。
4、了解有机化合物按碳架和官能团分类的方法，熟悉常见的常官能团。
第一节 有机化学的研究对象● 一、有机化合物和有机化学的涵义● 自从化学工作者发现有机化合物以后，通过大量科学研究，在总结前人工作的基础上提出了有机化学和有机化合物的定义：● 1．有机化合物 : 碳化合物● 有机化学: 研究碳化合物的化学● 2．有机化合物: 碳氢化合物及其衍生物 有机化学:研究碳氢化合物及其衍生物的化学二、有机化合物的特点附：同分异构现象● 同分异构现象：具有相同分子式但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。
如：C2H6O存在乙醇和甲醚两种同分异构体有机化学中的同分异构现象HC H H C HH OH HC HH OC HH H碳架异构体 位置异构体 官能团异构体 互变异构体 价键异构体 构造异构体同分异构体 几何异构体 旋光异构体第一章 绪论 第一节 有机化学的研究对象 第二节 共价键的基本概念第三节 研究有机化合物的一般步骤 第四节 有机化合物的分类1．组成和结构之特点:有机化合物： 种类繁多、数目庞大 （已知有七百多万种、且还在不但增加）但组成元素少 （C ， H ， O ， N ，P ， S ， X 等）。
原因：1) C 原子自身相互结合能力强。
2) 结合的方式多种多样（单键、双键、 三键、链状、环状）。
3)同分异构现象（构造异构、构型异构、构象异构）。
构型异构体构象异构体立体异构体 交叉式构象 重叠式构象电子互变异构体* 分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体。
构造异构体:因分子中原子的连结次序不同或者键合性质不同而引起的异构体。
碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体。
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:C 4H 10 CH 3CH 2CH 2CH 3 CH 3CHCH 3CH 3官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体。
如:C 3H 8O CH 3CH 2CH 2OH CH 3CHCH 3OH互变异构体: 因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体C 2H 6O CH 3OCH 3 CH 3CH 2OH价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体; 如:C 3H 6O H 3C C CH 2OHCH 3C OHCH 2hv有机化合物构造式的表达方式蛛网式 结构简式C C C C C HH H HH HH HH HH HH 3CCH CH 2CH 2CH 3CH 32、性质上的特点 物理性质方面特点：1) 挥发性大，熔点、沸点低2) 水溶性差 （大多不容或难溶于水，易溶于有机溶剂） 化学性质方面的特点： 1) 易燃烧2) 热稳定性差，易受热分解（许多化合物在200~300度就分解） 3) 反应速度慢4) 反应复杂，副反应多三、有机化学的昨天、今天和明天● 初期（19世纪中叶以前）：利用、分离、提纯、元素分析。
人类使用有机物的历史很长，世界上几个文明古国很早就掌握了酿酒、造醋和制饴糖的技术。
据记载,中国古代曾制取到一些较纯的有机物质,如没食子酸(982--992)、乌头碱(1522年以前)、甘露醇(1037--1101)等;16世纪后期,西欧制得了乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。
由于这些有机物都是直接或间接来自动植物体，因此,1777年，化学家将从动植物体内得到的物质称为有机物，以示区别于有关矿物质的无机物。
1808年，柏则里（Berzelius ）首先使用了有机化合物这个名词。
1828年，魏勒（Wohler ）蒸发氰酸铵（NH4CNO ）水溶液得到了尿素。
1845年，柯尔伯（Kolbe ）合成了醋酸。
1854年，柏赛罗（Berthelot ）合成了油脂。
1856年英国人柏琴（William Henry Perkin ）制造成第一种合成染料，定名为苯胺紫之后，染料开始从天然的很快变成大量人工合成的。
生命力论被彻底推翻。
有机化学成为一门学科。
中期（19世纪中叶－－20世纪初）：简单合成时期和经典结构理论创立时期。
随着拉瓦锡（Lavoisier ）有机分析方法的建立，合成方法和结构理论得到了发展。
1857年，凯库勒（Kekule ）和古柏尔（Couper ）独立提出了碳四价理论；1865年凯库勒（Kekule ）提出了苯的结构式；1874年，范霍夫（V an ’t Hoff ）和勒尔柏（Le Bel ）分别提出了碳四面体结构学说；1885年，拜尔（Von Baeyer ）提出张力学说。
现代（20世纪－－）：以量子力学为基础的现代结构理论的建立、现代物理测试方法、复杂天然物的合成，有机合成工业。
结构理论：共价键理论、分子轨道理论对称守恒原理不对称合成、复杂天然物的合成、生物系统的模拟如叶绿素、血红素、胆固醇、VB12、牛胰岛素的全合成（中国、1965年）1916年德国化学家柯赛尔和美国化学家路易斯创立了经典的电价理论和共价理论．从1927年量子力学应用于化学开始．化学健理论发展很快，已建立起比较完整的体系，成为化学的重要基础理论——现代化学健理论。
它将揭示物质的性质和结构之间的本质联系，为研制新材料，探索新能减研究生命现象，模拟生命体内的化学变化等各方面提供充实的理论依据。
美国杰出的化学家两次获得诺贝尔奖的鲍林指出：“化学键理论是化学家手中的金钥匙”。
1931年，德国化学家休克尔（Huckel ）提出芳香结构理论。
1962年，日本福井谦一提出前线轨道理论。
1965年，伍德沃德和霍夫曼（Woodward －Hoffmann ）提出分子轨道对称守恒原理。
1967年，科里（Corey ）提出逆合成分析原理。
四、有机化学的任务● 1、发现新现象（新的有机物，有机物的新的来源、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）。
OH第二节共价键的基本概念一、共价键理论对共价键本质的解释，最常用的是价键理论和分子轨道理论1、价键理论1）共价键的形成价键的形成是原子轨道的重叠或电子配对的结果，如果两个原子都有未成键电子，并且自旋方向相反，就能配对形成共价键。
●例如：●碳原子可与四个氢原子形成四个C—H键而生成甲烷。
●由一对电子形成的共价键叫做单键，用一条短直线表示，如果两个原子各用两个或三个未成键电子构成的共价键，则构成的共价键为双键或三键：··+ 4HC··×H C·×·H×·H·H××C HHHHC C2）共价键形成的基本要点：a、成键电子自旋方向必须相反。
b、共价键的饱和性。
c、共价键的方向性——成键时，两个电子的原子的轨道发生重叠，而P电子的原子轨道具有一定的空间取向，只有当它从某一方向互相接近时才能使原子轨道得到最大的重叠，生成的分子的能量得到最大程度的降低，才能形成稳定的化合物。
S 和P电子原子轨道的三种重叠情况：2、分子轨道理论分子轨道理论是1932年提出了来的，它是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动状态，认为形成的化学键的电子是在整个分子中运动的。
通过薛定谔方程的解，可以求出描述分子中的电子运动状态的波函数ψ，ψ称为分子轨道，每一个分子轨道ψ有一个相应的能量E, E近似地表示在这个轨道上的电子的电离能。
基本观点：分子轨道理论认为，当任何数目的原子轨道重叠时，就可形成同样数目的分子轨道。
例如：两个原子轨道可以线性的组合成两个分子轨道，其中一个比原来的原子轨道的能量低，叫成键轨道（由符号相同的两个原子轨道的波函数相加而成），另一个是由符号不同的两个原子轨道的波函数相减而成，其能量比两个原子轨道的能量高，这中种分子轨道叫做反键轨道。
分子轨道能级图+H(1s)Cl(2p)重叠最大稳定结合不稳定结合（1）（3）不能结合（2）重叠较小ClClCl HHH幻灯片25每一个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子，电子总是优先进入能量低的分子轨道，在依次进入能量较高的轨道。
由原子轨道组成分子轨道，必须符合三个条件：1）对称匹配：既组成分子轨道的原子轨道的符号（位相）必须相同。
П轨道的示意图 2）原子轨道的重叠具有方向性。
3）能量相近。
AB ψψψ12（反键轨道）（成键 轨道）ψ2=ψA ψBψ+ψ1=A ψBψ-（原子轨道）能量二 、共价键的键参数键长:成键原子核间的距离。
杂化类型对键长的影响：对于Ｃ—Ｃ键键长，有SP3 > SP2 > SP 共价键键长数据 (nm)化合物 C －C C ＝CC ≡C C －H CH3-CH3 0.1530.109 CH2=CH2 0.1340.109CH ≡CH0.121 0.106CH3-CH=CH-CH3 0.154 0.134CH3-C ≡C-CH30.1470.1200.109+-+-+++-+-成键轨道（Π）反键轨道（Π ）*能量键能(Bond Energy)：1mol 双原子分子（气态）离解成原子（气态）所吸收的能量。
多原子分子（气态）完全离解成原子（气态） 所吸收的能量即为该分子所有共价键键能总和。
对于多原子分子键能为平均值。
应注意键能与离解能在概念上的区别，多原子分之中共价键的键能是指同一类的共价键的离解能的平均值。
如甲烷的四个C —H 的离解能是不同的。
键角(Bond Angle)：分子中同一个原子所形成的两个共价键间的夹角。
H2O 的键角如下：C C4、键矩——键的极性键矩是用来衡量键极性的物理量。
当两个不同原子结合成共价键时，由于两原子的电负性不同而使得形成的共价键的一端带电荷多些，而另一端带电荷少些，这种由于电子云不完全对称而呈极性的共价键叫做极性共价键，可用箭头表示这种极性键，也可以用δ+、δ-标出极性共价键的带电情况。
例如：一个共价键或分子的极性的大小用键矩（偶极矩）μ表示 μ=q x d q 正电中心或负电中心的电荷 d 两个电荷中心之间的距离 μ的单位用D( 德拜 Debye )表示键矩有方向性，通常规定其方向由正到负，用箭头→表示 例如：μ= 1.03D μ= 1.94DHCH 3ClClδδδδ幻灯片31双原子分子中键的极性就是分子的极性，键矩就是分子的偶极矩。