有机化学课件 第1章 绪论

有机化学可以看作是碳氢化合物及其衍生物的化学，它包括有 机合成化学、天然有机化学、生物有机化学、元素有机及金属有机 化学、物理有机化学、有机分析化学、应用有机化学等分支。
1.2 有机化合物的一般特点
(1) 易燃、易爆(如汽油、酒精等)； (2) 分子组成复杂； (3) m.p、b.p低，一般m.p≯300℃；
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C l
诱导效应的特点： ① 由电负性的不同而引起。
吸电子诱导效应— -I；给电子诱导效— +I； ② 沿σ-键传递，且随着碳链增长迅速减弱；
2~3 个C以后，诱导效应几乎为零。 ③ 用直箭头表示诱导效应引起的电子云的转移方向。
1.6 有机反应的基本类型
A+ + - B (CH 3)3C+ + C - l
• 发生异裂的反应条件是有催化剂、极性试剂、极性溶剂存在。 • 异裂的结果产生了带正电荷或负电荷的离子。 • 发生共价键异裂的反应，叫做离子型反应或异裂反应。
1.6 有机反应的基本类型
有机反应的类型
自由基取代 自由基反应
自由基加成
烷烃的卤代、烯烃的卤代 烯烃的反马式加成
羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、杂环化合物 … …等。 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” …
1.3 有机化合物的分类
一些常见官能团及其名称
1.3 有机化合物的分类
1.3 有机化合物的分类
1.4 有机化合物分子结构和构造式
❖ 结构——分子中原子的排列次序、原子相互间的立体位置、化学 键的结合状态以及分子中电子的分布状况等各项内容的总和。
C H4
. C H3
. .C H2
.
. C.
H
. C H3 + H
Hale Waihona Puke Baidu
..CH2 + H
..CC.....H
+ +
H H
H =423KJ/m ol H=439KJ/m ol H=448KJ/m ol H =347KJ/m ol
平均值：(423+439+448+347)÷4=414KJ/mol ∴ C—H的键能为414KJ/mol。
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。
1.5 共价键
1.5.1.1 价键理论
❖ 共价键的形成：是成键原子的原子轨道(电子云)相互交盖的结果
+
1s
1s
轨 道 交 盖
氢 分 子
y
x
1s - 2px
共价键具有方向性、饱和性
1.5 共价键
1.5.1.2 分子轨道理论
❖ 分子轨道理论主要用来处理p电子或π电子 。
❖ 相同的共价键，处于不同的化学环境时，键长也稍有差异。 ❖ 一般地：键长越短，化学键越牢固，越不容易断开。
1.5 共价键
1.5.2.2 键角
❖ 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。
1.5 共价键
1.5.2.3 键能
❖ 键能即键的平均解离能。 例如：
❖ 分子的性质不仅取决于其元素组成，更取决于分子的结构。“结 构决定性质，性质反映结构”，这是有机化学教与学的主线。
❖ 构造——分子中原子间相互连接的顺序叫做分子的构造。
1.4 有机化合物分子结构和构造式
表示方法：
短线式 书写麻烦
缩简式 较为常用
键线式 较为常用
2-甲基丙醇
HHH H-C-C-C-O-H
HH
CH 3CHCH 2OH CH 3
OH
H-C-H
或 (CH 3)2CHCH 2OH
H
H
苯
H
C C
C
H
CH
CH
CH
HC CH
或
C
CH
CH
H
CH
1.5 共价键
1.5.1 共价键的形成
❖ 共价键是指原子间通过共用电子对相结合。
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。
能量
+ p(
-
*+
p( -
1.5 共价键
1.5.1.3 杂化轨道理论
❖ 同一原子能量相近的原子轨道混合形成新的原子轨道称杂化 轨道。
C: 2s2 2p2
激发 s轨道 p轨道
杂化 (线性组合)
(sp3 杂化)
4个s p3 杂化轨道
3个 sp2
(sp2 杂化) p轨道
(sp杂化)
2个sp p轨道
① sp杂化轨道的s成分更大，电子云离核更近! ②两个sp杂化轨道取最大键角180°。所以：
sp杂化碳为直线构型
HC
CH
乙炔分子的σ骨架
1.5 共价键
1.5.2 共价键的属性
1.5 2.1 键长
成键原子的平衡核间距。以nm(10-9m)表示。 ❖ 不同的共价键有不同的键长；
例如： C—C 键长0.154nm C—H 键长0.109nm C=C 键长0.133nm C—O 键长0.143nm
1.5 共价键
(2) 分子的极性
❖ 键的极性可引起分子的极性，分子的偶极矩等于键的偶极矩的矢量和。 例如：
HH O
有 极 性
O CO 无 极 性
H HC H
H 无 极 性
Cl
HC H H
有 极 性
• 分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等。
1.5 共价键
(3) 诱导效应 由于成键原子的电负性不同而引起的分子中电子云的转移称为诱导效。 例如，1-氯丁烷分子中的氯原子有吸电子诱导效应(-I)：
• 化学键的键能越大，键越牢固。
1.5 共价键
1.5.2.4 极性和诱导效应 (1) 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
C，l 3 CCH， l 3 CHOH
• 一般地： 成键原子电负性差大于1.7，形成离子键； 成键原子电负性差为0.5～1.6，形成极性共价键。
有机反应 类型
离子型反应
亲电反应
亲电取代 亲电加成 亲核取代
苯环上的“四化”反应 烯烃水合、炔烃加卤素等 卤代烃的水解、氰解等
亲核反应 亲核加成 醛、酮加HCN、NaHSO3等
消除反应 卤代烃脱HX、醇脱水等 周环反应 双烯合成等
谢谢！
1.5 共价键
(1) sp3杂化 甲烷分子中的碳原子采取sp3杂化。杂化的结果：
sp3
①sp3轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。 ②四个sp3杂化轨道完全相同，取最大的空间距离为正四面体构 型，轨道夹角为109.5°。 ③四个H原子只能从四面体的四个顶点进行重叠(因顶点方向电子 云密度最大)，形成4个σC—H键。
1.5 共价键
(2) sp2杂化 ❖ 乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化。 ❖ 杂化的结果：
sp 2
sp 3
sp2轨道的s成份更大些
。
120
3个sp 2杂化轨道 。
取最大键角为120
C
未与参3个加s杂p 2化杂的化p轨轨道道垂直
1.5 共价键
(3) sp杂化 ❖ 乙炔分子中的碳原子采取sp杂化。 ❖ sp杂化的结果：
1.6.1 均裂
AB
A+ B
H CH3 + Cl
CH3 + H Cl
❖ 发生均裂的反应条件是光照、辐射、加热或有过氧化物存在。 ❖ 均裂的结果是产生了具有不成对电子的原子或原子团——自由基。 ❖ 有自由基参与的反应叫做自由基反应或均裂反应。
1.6 有机反应的基本类型
1.6.2 异裂
AB (CH 3)3C Cl
有机化学课件 第1章 绪论
1.1 有机化学的研究内容
有机化合物的定义 定义1 有机化合物就是含碳化合物(L.Gmelin定义，1894年)。
定义2 有机化合物就是碳氢化合物及其衍生物。(Schorlemmer)
1.1 有机化学的研究内容
有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质及 其变化规律的科学。
例：HOAc(M=60)：m.p 16.6℃，b.p 118℃ NaCl(M=58.5)：m.p 800℃，b.p 1440℃
(4) 难溶于水，易溶于有机溶剂；原因：“相似相溶”； (5) 反应速率慢; (6) 副产物多；
有机反应产率达80%相当可观，有40%的产率就有合成价值。
1.3 有机化合物的分类
1.3.1 按碳链分类
开链化合物：CH3CH2CH2CH3 CH2=CH-CH=CH2 CH3(CH2)16COOH 等
脂环族化合物：
O
OH
等
有机化合物 碳环化合物 芳香族化合物
CH3
OH
COOH
等
杂环化合物： O
N
S
N
N等
1.3 有机化合物的分类
1.3.2 按官能团分类
官能团——决定化合物典型性质的原子或原子团。 ❖ 含有相同官能团的化合物具有相似的化学性质，是同类化合物。 ❖ 按官能团分类可将有机物分为： 烷、烯、炔、卤代烃、芳香烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸、