华南理工大学本科生《有机化学》课件 第1章

诱导效应：
由于分子内成键原子或基团的电负性 不同而引起分子内成键电子云向电负性较大 (或电负性较小)的原子团方向偏移的电子效 应，就称为诱导效应( I )。
这种影响沿分子链静电诱导地传递下去：
δδδ
δδ
4CH3 3CH2 2CH2
δ
C1 H2
δ
Cl
（-I）
CH3－δCδδH2－δCδH2－Cδ H2－O （+I）
1.5 分子间相互作用力
1.5.1 偶极–偶极相互作用
偶极–偶极相互作用： 一个极性分子带有部分正电荷的一端
与另一个分子带有部分负电荷的一端之间 的吸引作用。
H－Cl H－Cl
＋ -＋ -
＋ - H－Cl - ＋ Cl－H
极性分子之间的一种相互作用
1.5.2 van der Waals 力 van der Waals (范德华)力：
第一章 绪 论
1.1 有机化合物和有机化学 1.2 有机化合物的特性 1.3 分子结构和结构式 1.4 共价键 1.4.1 共价键的形成 (1) 价键理论 (2) 轨道杂化 (3) 分子轨道理论 1.4.2 共价键的属性 (1) 键长 (2) 键能 (3) 键角
(4) 键的极性和诱导效应 1.4.3 共价键的断裂和有机反应的类型 1.5 分子间相互作用力 1.5.1 偶极-偶极相互作用 1.5.2 van der Waals 力 1.5.3 氢键 1.6 酸碱的概念 1.6.1 Brønsted 酸碱理论 1.6.2 Lewis 酸碱理论 1.6.3 硬软酸碱原理 1.7 有机化合物的分类 1.8 有机化合物的研究程序
分子(molecules): 组成的原子 一定的排列顺序 相互影响
相互作用 结合的整体
分子结构 原子排列的顺序和相互作用
分子式
表示组成分子的原子种类和数目
C2H6O
CH3CH2OH 乙醇 CH3OCH3 二甲醚
分子结构式
——表示分子中原子连接的顺序
表示方式：
H
短线式
HC H
缩简式
H
CH3CH2CH2CH3
Na Cl(气 )
共价键的形成： 由两个原子间共用一对电子产生的化学键
C +4 H
H HCH
H
Lewis 结构式
H HC H
H
价键式
八隅体规则 最外层电子：
H 2 电子 其它原子 8 电子
类似于氖的稳定结构
乙烯：
H HC
C
H H
H H
C
H C
H
乙炔： H C C H
HC C H
(1) 价键理论 共价键的形成：是成键原子的原子轨道
布在两个原子之间。
H H Cl Cl
极性共价键:
不同的原子成键时，由于原子的电负性 不同，使电负性较强原子一端的电子云密度 较大。
δδ
H Cl
H Cl
μ = 3.57 × 10-30 C·m
共价键的极性大小是用偶极矩(μ)来度量的。
μ= q.d
q: 电荷 d: 正负电荷之间的距离 μ:单位为C·m (库[仑]·米)
(电子云)相互交盖的结果
H+ H
HH =
氢原子
轨道交盖 氢分子
图1.1 氢原子的 s 轨道交盖形成氢分子
(2) 轨道杂化 碳原子在基态时的电子构型：
C : 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
杂化轨道理论:
(a) 碳原子轨道的sp3杂化
基态
激发态
sp3 杂化态
2p
电子
跃迁 2p
杂化 sp3
非极性分子之间存在的吸引力
- ＋ - ＋ - ＋-＋
＋ - ＋ - ＋- ＋ -
瞬间偶极和诱导偶极之间相反电荷的 区域彼此吸引。 1.5.3 氢键
H Y (Y: N,O,F等原子)
Y: 电负性很强，原子半径较小
两个甲醇分子之间形成的氢键：
O H3C H
CH3 O
H
分子间作用力大小顺序为：
氢键 >> 偶极-偶极吸引力 > van der Waals力
1.1 有机化合物和有机化学
有机化合物的组成
基本元素：C 其它元素： H, N, O, X, S, P, Si 等
有机化合物为碳氢化合物及其衍生物
有机化学是研究 C 化合物的化学
有机化学的研究内容：
组成
有机化合物
结构 性质
性质的变化规律
有机反应
结构与反应性之间的关系
1.2 有机化合物的特性 1.3 分子结构和结构式
0.154 0.109 0.147 0.143
C Cl C Br
CC CC
键长/nm
0.177 0.191 0.134 0.120
(2)键能
键能：
形成共价键时体系释放的能量, 或断裂共价键时体系吸收的能量。
键能反映了共价键的强度，键能越大 则键越牢固。
表1.2 一些共价键的键能
共价键 键能/kJ·mol-1 共价键 键能/kJ·mol-1
键线式
O
1.4 共价键
有机化合物中典型的化学键：共价键 有机化合物的共同结构特征：共价键结合
1.4.1 共价键的形成 离子键的形成：
一个或更多的电子从一个原子转移到 另一个原子形成离子时产生的键。
它是带有相反电荷的质体间的吸引力。
Na (气 )
Na(气 ) + e
Cl(气 ) + e
Cl(气 )
Na (气 ) + Cl(气 )
诱导效应产生的原因—成键原子的电负性不同。
诱导效应的传递—逐渐减弱,传递不超过五个原子。
1.4.3 共价键的断裂和有机反应的类型
有机反应：
CC
溶剂 CCl4
+ Br Br
CC Br Br
底物
试剂
产物
反应物
共价键断裂的方式：
均裂：
RL
异裂：
R +L
自由基
C +L
CL
C +L
碳正离子
碳负离子
有机反应活性中间体： 碳正离子、碳负离子、自由基
1.6 酸碱的概念 1.6.1 Brønsted 酸碱理论
Brønsted 定义： 酸：给出质子的分子或离子。 碱：接受质子的分子或离子。
2s
2s
1s
1s
1s
杂化：混合后再重新分配
能量相等
有机化合物的结构特征：C原子为4价
(b) 碳原子轨道的sp2杂化 (c) 碳原子轨道的sp杂化
(3) 分子轨道理论
1.4.2 共价键的属性 （1）键长
成键原子的原子核间的平均距离
表1.1 一些共价键的键长
共价键 键长/nm
共价键
CC CH CN CO
CC
347
CH
பைடு நூலகம்414
CN
305
CO
360
CF
485
C Cl
339
C Br
285
CI
218
CC
611
CC
837
(3) 键角 键角：键与键之间的夹角。
H 109.5° H CH
104° O
H 121° 118° C O
H
甲烷
乙醚
H甲醛
键角反映了分子的空间结构
(4) 键的极性和诱导效应 共价键的类型：
非极性共价键： 两个相同的原子成键, 电子云对称分