第一章绪论有机化学解析

••
H
H—C—H
H
H
路易斯结构式
凯库勒结构式
1. 原子轨道( Atomic Orbitals )
﹡
原子结构示意图
❖电子的运动服从量子力学中用能量来描述 的波动方程，其运动状态就叫原子轨道， 用波函数φ表示。
❖电子在某一位置出现的几率与φ2成正比。
❖对于1Leabharlann Baidu电子的波函数φ是电子与原子核之 间的距离r的函数。
共价键：两原子各提供一个电子形成把两个原子 结合在一起的化学键。
碳元素: 核外电子排布 1S22S22P2, 不易获得或失去价电子,易形成共价键.
(1)路易斯结构式: 用共用电子的点来表示共价
键
的结构式。
(2) 凯库勒结构式: 用一根H短线代表一个共H价键.
• •C• + 4H•
•
H
••
•• C ••
❖1927年Heitler和London把量子力学应用到 化学领域中来，对氢分子的结构进行了量 子力学处理。
2.1 路易斯价键理论
❖ 路易斯价键理论提出了离子键、共价键以及配位 键。
❖惰性气体的原子的电子构型（外层具有二电子或 八电子）具有电子已经完全充满各电子层轨道的 这种电子构型的原子是稳定的。
第一章
绪论
第一节 有机化合物和有机化学
一、有机化合物和有机化学的概念
分子中含有碳氢元素的化合物及其衍生物称为有 机化合物； 研究有机化合物组成、结构、性质、合成及其应 用的化学称为有机化学。
二、药学与有机化学的关系
１、有机化学与生命科学的关系 生命运动从分子水平上就是 有机化学
２、95%以上的药物为有机化合物 药物的制备、质量控制、贮存、 作用机制、代谢都与有机化学相关
有机化合物的特点：
一．数目庞大； 二．结构复杂；
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。
三．熔点较低；
四．容易燃烧；
有机化合物的结
五．溶解性；
构是指组成分子 的原子种类、数
六．反应速度慢、复杂，副产物目多、。连接顺序和
方式以及空间结
构。
C3H6O
O H3C C CH2 H
OH CH3 C CH2
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。
hv
hv
▪ 熔点 135~140℃；
▪ 在乙醇中易溶， 乙醚和氯仿中 溶解，微溶于 水；
▪ 易水解成水杨 酸。
第二节 有机化合物的结构理论
❖ 原子核外的电子不是绕核沿固定轨迹运转，一些 电子可能在特定区域内某一位置随机出现，统计 结果就象一团带负电荷的“云”，我们称作“电 子云”，电子云的形状就是原子轨道的形状。
❖ 不同能量的电子形成的电子云形状不同，沿核由 近及远，依次为：
1S轨道
2S轨道
2P轨道
❖ 电子在核外排布遵守三定则： ①能量最低原理：电子尽可能占据能量最低轨道。
▲惰性气体的原子的电子构型（外层具有二 电子或八电子）具有电子已经完全充满各电 子层轨道的这种电子构型的原子是稳定的。
▲八隅体规则（octet rule）：在形成化合物 时原子总是通过失去、得到或共享电子来达 到稳定的八个价层电子结构。
2. 价键理论
❖1916年Lewis第一次提出了化学键作用是由 于两个原子间共享电子对的结果，共享电 子是为了填满原子最外层轨道，以形成类 似惰性气体原子的稳定电子层结构。
CH3
C4H10
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
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。
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。
C2H6O
CH3OCH3
CH3CH2OH
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。
②Pauli（泡利）不相容原理：每个轨道不可能容 纳两个完全相同的电子，两个电子处在同一轨道 时自旋反平行（反向）配对。
③Hund（洪特）规则：如果有几个能量相同的轨道 ，电子将尽可能分别占据不同的轨道，且它们自 旋平行（同向）。
例如，碳原子核外电子排布：
2p E
2s 1s 1s22s22px12py1
• •C• + 4H•
•
H H •• C••••••H
H
H H—C—H
H
路易斯结构式
凯库勒结构式
2.2 量子化学的价键理论
❖ 在形成化合物时原子总是通过失去、得到或共享 电子来达到稳定的八个价层电子结构，又称为八 隅体规则（octet rule）。
❖ 共价键：两原子各提供一个电子形成把两个原子 结合在一起的化学键。
▪ 阴、阳离子之间通过静电作用而形成的化学键称 为是离子键。
▪ NaCl、MgO、FeCl3 ▪ 由离子键所形成的化合物称为是离子化合物。
◎碳化合物含有的碳原子数和原子种类越多,它的同
分异构体也越多。如:
C7H16的同分异构体数 9 个; C8H18的同分异构体数可达18个; C10H22的同分异构体数可达75个。
（★产生同分异构现象的本质是在分子中原子成键的
顺序和空间排列方式不同.）
有机化合物的结构
碳架异构体
位置异构体
构造异构体 官能团异构体
化学结构(Chemical Structure) ：分子中原子相
互结合的顺序和方式。
凯库勒结构式 即构造式
①1858年凯库勒和库帕提出碳原子为四价；
②1874年荷兰科学家范特霍夫提出四面体学说，
成功解释了物质旋光现象；
③1930～1940年间现代价键理论、杂化理论、
共振论和分子轨道理论。
有机化合物中的共价键
（
结 构 异 构 体 ）
同 分 异 构 体
互变异构体
立体异构体
价键异构体
几何异构体
构型异构体
旋光异构体
交叉式构象
构象异构体 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, 也叫结构异构体。
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。
▪ 配位键是共价键的一种特殊情况，共用电子对由 一个原子单独提供，另一个原子共用这对电子对。
▪ 这种由一个原子单方面提供电子对与另一个含有 空轨道的原子共用形成的共价键，称为配位共价 键，简称配位键。
(1)路易斯结构式: 用共用电子的点来表示共价
键的结构式.
(2) 凯库勒结构式: 用一根短线代表一个共价键.