第1章 有机化学绪论(武汉大学化学与分子科学学院)

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由提取进入到提取合成并举的时代（1806–1854） 由提取进入到提取合成并举的时代（1806–1854）
1828年 德国化学家维勒（ Whler) 1. 1828年，德国化学家维勒（F. Whler)企图用氰酸钾和 硫酸铵反应来制备氰酸铵， 硫酸铵反应来制备氰酸铵，结果在蒸发氰酸铵水溶液时 意外得到了尿素 这是人类首次从无机物合成有机物， 尿素。 意外得到了尿素。这是人类首次从无机物合成有机物， 但它并没有冲破“生命力”论的束缚。 但它并没有冲破“生命力”论的束缚。
δ
+
δ
Cl Cl Cl Cl H O H
H
ClBiblioteka = 1.03 D= 0D
= 1.84 D
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常见元素的电负性（Electronegativity） 常见元素的电负性（Electronegativity）
元素 H B C N O F Cl Br S P Si
电负性 2.3 2.1 2.5 3.1 3.6 4.2 2.9
从有机体内提取有机物（ 1805） 从有机体内提取有机物（–1805）
在周朝，人们就会以植物种子发酵酿酒、制醋； 种子发酵酿酒 1. 早在周朝，人们就会以植物种子发酵酿酒、制醋； 用棉麻纤维织布、造纸；用茜草的根给织物染色； 用棉麻纤维织布、造纸；用茜草的根给织物染色； 还懂得使用香料和草药。 还懂得使用香料和草药。 十八世纪， 2. 十八世纪， 人类已从自然界分离并纯化了许多有 机物， 其中以瑞典人舍勒 （ Scheele） 最为著名， 机物 ， 其中以 瑞典人舍勒（ Scheele ） 最为著名 ， 瑞典人舍勒 不仅制出 纯的安息香酸 草酸、苹果酸、 制出了 安息香酸、 他 不仅 制出 了 纯的安息香酸、 草酸、苹果酸、酒 等有机物， 石酸、柠檬酸、乳酸等有机物 石酸 、 柠檬酸、 乳酸等有机物， 还提出了许多方 法来提纯有机物，很多方法到现在还在使用。 法来提纯有机物，很多方法到现在还在使用。 十九世纪以前，有机物 世纪以前 天然的动植物有 3. 十九 世纪以前， 有机物 都来源 于 天然的动植物有 机体，因此人们认为有机物 机体 ， 因此人们认为有机物是不能用人工方法合 成的，而是“生命力”所创造的。 生命力” 成的 ， 而是 “生命力” 所创造的。“生命力”论 的提出阻碍了有机化学的发展。 的提出阻碍了有机化学的发展。
2KCNO (NH4)2SO4 2NH 4CNO K 2SO4 O C H 2N NH 2
直到1845 1845年 德国化学家柯尔伯（ Kolbe）合成了醋 2. 直到 1845年 ， 德国化学家柯尔伯（ H. Kolbe ） 合成了 醋 1854年法国化学家柏赛罗 年法国化学家柏赛罗（ Berthelot） 酸； 1854 年法国化学家柏赛罗（ M. Berthelot） 合成了 油脂， 生命力”论才彻底被否定， 彻底被否定 油脂，“ 生命力” 论才彻底 被否定，从而使得有机化学 19世纪下半叶有了迅速的发展 世纪下半叶有了迅速的发展。 在19世纪下半叶有了迅速的发展。 5
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5. 共价键的键参数：键长、键角、键能 共价键的键参数：键长、键角、 ① 键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，称为键长 。 键长 ： 形成共价键的两个原子之间的核间距 ， 称为键长。 长的单位通常用nm表示， nm表示 键长的单位通常用nm表示，1nm = 10－９m。 键角： ② 键角 ： 任一两价的原子与其它原子所形成的两个共价键 间的夹角。 甲烷中任两个C 键间的夹角为109 28 109° 间的夹角 。 如 甲烷中任两个 C － H 键间的夹角为 109 ° 28 。 键能：形成或断开共价键时， 体系放出或吸收的能量。 ③ 键能 ： 形成或断开共价键时 ， 体系放出或吸收的能量 。 键能并不完全等于键的离解能。 键能并不完全等于键的离解能 。 键的离解能是指在标况 mol气态分子完全离解为气态原子所吸收的能量 气态分子完全离解为气态原子所吸收的能量。 下，1mol气态分子完全离解为气态原子所吸收的能量。 对于双原子分子而言，键能＝键的离解能。 对于双原子分子而言，键能＝键的离解能。 对于多原子分子而言 ， 键能与键的离解能并不一致 。 如 ： 对于多原子分子而言， 键能与键的离解能并不一致。 甲烷分子中， 键的键能是 键能是4 键离解能的平均值。 甲烷分子中，C-H键的键能是4个C-H键离解能的平均值。 键长越短 ， 键能越大 ， 键就越稳定 ； 键长越长 ， 键能 越 键长越短， 键能越大， 键就越稳定； 键长越长， 键能越 小，键就越不稳定。 键就越不稳定。
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离子型反应根据反应试剂的类型分为：亲电反应、亲核反应。 离子型反应根据反应试剂的类型分为：亲电反应、亲核反应。 反应根据反应试剂的类型分为 亲电反应（ reaction） ① 亲电反应 （ electrophilic reaction ） ： 反应试剂容 易与被反应的化合物中（底物） 易与被反应的化合物中（底物）能提供电子的部位发生 反应。 反应。
Cl Cl
hν
Cl
Cl
free radical
均裂产生的带不成对单电子的原子或基团叫自由基。 均裂产生的带不成对单电子的原子或基团叫自由基。 按 均 裂 进 行 的 反 应 叫 自 由 基 反 应 （ Radical reaction） 多在高温，光照或过氧化物存在下进行。 reaction），多在高温，光照或过氧化物存在下进行。
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有机化合 化合物的结构和共价键 1-3 有机化合物的结构和共价键
有机化合物的结构特点： 有机化合物的结构特点： 化合物的结构特点
1. 2. 3. 有机物中都含有C元素，且中心碳原子的结合能力强。 有机物中都含有C 元素 ， 且中心碳原子的结合能力强。 有机物中含C数：少则1个，多则可达几万个。 有机物中含C 少则1 多则可达几万个。 构成有机物的元素除含C以外，还常含有H 构成有机物的元素除含C 以外， 还常含有H 、 O、 N、P 、 等十几种。 S、X等十几种。 存在同分异构现象（分子式相同而结构不同的现象） 4. 存在同分异构现象（分子式相同而结构不同的现象）。 有机分子中的原子一般以共价键相结合， 共价键相结合 5. 有机分子中的原子一般以共价键相结合，共价键是决 定有机分子化学性质的重要因素。 定有机分子化学性质的重要因素。
2.7 2.6 2.3 1.9
判断化学键的一般规律：成键两原子的电负性差值 成键两原子的电负性差值
可认为键没有极性，是非极性键； 0～0 .6间，可认为键没有极性，是非极性键； 可认为键有极性，是极性键； 0 .6～1 .7间，可认为键有极性，是极性键； 以上，可认为该键就是离子键。 1 .7以上，可认为该键就是离子键。
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共价键的异裂（ heterolysis） 断键时， 共价键的异裂 （ heterolysis ） ： 断键时 ， 共用电子 对完全转移到其中一个原子上， 对完全转移到其中一个原子上，产生带正电或负电的 离子。 离子。
CH 3 H3C CH 3 Cl
CH3CH2OH
CH 3 H3C CH 3 carbocation Cl
HBr 亲 电试剂 RCH CH2 底物 RCH CH3 Br RCH Br CH3
第一章
绪论
有机化合物是什么？ 有机化合物是什么？ 有机化学是介绍哪方面的内容？ 有机化学是介绍哪方面的内容？ 它有什么作用？ 它有什么作用？
目录
1-1 什么是有机化学 有机化学的产生与发展 1-2 有机化学的产生与发展 有机化合 化合物的结构和共价键 1-3 有机化合物的结构和共价键 1-4 分子间作用力 有机化合物 1-5 有机化合物的特点 1-6 有机酸碱的概念 1-7 有机化合物的分类 1-8 同分异构体 1-9 有机化合物的结构测定 1-10 有机化合物的来源 有机化合物的来源 化合 1-11 如何学好有机化学
按 异裂进行的反应叫 离子型（ionic reaction）反应， 异裂 进行的反应叫离子型（ reaction ） 反应， 进行的反应叫 离子型 通常在酸碱催化下或极性介质中进行。 通常在酸碱催化下或极性介质中进行。 均裂产生的自由基，异裂产生的正负离子， 均裂产生的自由基，异裂产生的正负离子，一般都只有 瞬间寿命，它们都叫反应活性中间体。 瞬间寿命，它们都叫反应活性中间体。
但是，碳的氧化物：CO， 碳酸盐： 但是，碳的氧化物：CO，CO2；碳酸盐：NaCO3, NaHCO3等：氰 化物或硫氰化物：NaCN，KSCN等 仍属无机化学研究的范畴。 化物或硫氰化物： NaCN ， KSCN 等 ， 仍属无机化学研究的范畴 。
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有机化学的产生与发展 1-2 有机化学的产生与发展
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共价键的断裂—均裂和异裂： 6. 共价键的断裂—均裂和异裂：有机物在发生化
学反应时，总是伴随着旧键的断裂和新键的生成， 学反应时 ，总是伴随着旧键的断裂和新键的生成， 从而形成新的化合物。 从而形成新的化合物。 homolysis） 共价键断裂时， 共价键的均裂 （ homolysis ）：共价键断裂时， 形 成该键的一对共用电子对平均分配到两个原子上。 成该键的一对共用电子对平均分配到两个原子上。
进入合成时代（ 2000） 进入合成时代（1855 –1900 –2000）
1850-1900年 1. 1850-1900年，成千上万的药品和染料以从煤焦油 中得到的化合物为原料合成出来。 中得到的化合物为原料合成出来 。 同时在这一时 期有机经典结构理论也已经基本建立， 期有机经典结构理论也已经基本建立 ， 极大地指 导了有机合成的研究。 导了有机合成的研究。 20世纪初随着物理学的发展 量子力学的建立， 世纪初随着物理学的发展、 2. 20 世纪初随着物理学的发展 、 量子力学的建立 ， 使电子成对的化学键观点获得了理论基础，阐明 使电子成对的化学键观点获得了理论基础 ， 了化学键的本质，出现了诱导效应、 了化学键的本质 ， 出现了诱导效应 、 共轭效应以 及立体效应等理论， 及立体效应等理论 ， 有机化学的发展进入了全面 增长的阶段， 取得了众多的成就。 至今已有几千 增长的阶段 ， 取得了众多的成就 。 至今已有 几千 万种有机化合物被制备出来。 万种有机化合物被制备出来。