第一章 绪论 有机化学 胡宏纹

H
第三节、价层电子对互斥模型
价层电子对互斥模型 (valence–shell electron–pair repulsion model ) 简称VSEPR模型
是用来定性的推测中心原子上共价键的方向。
价层电子对互斥模型认为决定中心原子立体结构 （指共价键的方向）的首要因素是它的价电子层中成键 电子对与孤电子对之间的相互作用。
烷烃 CH3CH3 CH3CH2X CH3CH2OH CH3CH2OR CH3CH2CHO CH3CH2COOH CH3CH2NO2 CH3CH2NH2
芳烃 X OH OR CHO COOH NO2 NH2
衍生物 卤代烃 醇，酚 醚 醛，酮 羧酸及其衍生物 硝基化合物 胺
谢谢大家！
电子由一个原子完全转移另一个原子 由正负电荷吸引成键
如NaCl
Na
F
Na
F
三、有机化合物的结构表示方法
2 路易斯结构式 Lewis structure ❖ 回顾： 化学键的类型 (2) 共价键
❖ 要点：共价键的形成看成是原子轨道的重叠或电子配对的 结果。两个原子的未成键的电子，若自旋相反，就能配对。 成键的电子只处于化学键相连的原子之间(定域的) 。
•1857年 凯库勒（Kekule）和库帕（Couper） 独立分别的提出了碳原子是四价的
•1865年凯库勒（Kekule）提出了苯的结构
J.H.Van’t Hoff
•1874年范特霍夫（Vant Hoff. J. H）提出碳 的四面体构型学说，开创了从立体角度研 究有机物的立体化学 •1885年拜尔(Von Baeyer. A)提出张力学说
❖ σ轨道：根据分子轨道的对称性，呈圆柱形对称，沿键轴 旋转，它的形状和符号都不变，这种分子轨道称为σ轨道 ；如：
• π轨道：两个相互平行的P轨道在侧面重叠形成分子轨道， 如Pz-Pz或Py-Py，所形成的分子轨道，中间有结面这种分子 轨道叫做π轨道
S轨道与Py轨道是有部分重叠，但因其中一部分波相相同，一部分 波相不同，两部分正好抵消，所以不能有效的成键。
的杂化轨道，这样使成键能力更强，体系能量降低，成 键后可达到最稳定的分子态。（杂化轨道数目等于参与 杂化的原子轨道数目）
分子式
BeCl2 C2H2 BF3 C2H4 CCl4 C2H6
杂化方式
sp sp2 sp3
直线型分子 平面型分子 正四面体结构
局限性在于只能表示两个原子相互作用形成的共价键，即电子 定域。对共轭双键无法形象地表示。(电子离域）
如何学好有机化学
(1)要培养学习有机化学的兴趣 (2)理解与记忆相结合
每一类化合物 都有其 特有结构特点 决定着 反应类型 都有其 特有的反应历程 由历程 就可预测反应的可能性、产物和现象
(3)课前要预习，课堂上要认真记好笔记 (4)要认真复习，独立完成习题
主要参考书
❖1、曾昭琼主编 《有机化学》上、下册，（ 第四版）高教出版社
第五节、官能团和有机化合物的分类
一 、 按碳架分类
链状化合物
(脂肪族化合物) 脂 环 化 合 物
环形化合物
碳环化合物
杂环化合物
芳脂
芳
环杂
杂
化环
环
合化
化
物合
合
物
物
二、 按官能团分类
官能团：有机化合物分子中比较活泼、容易发生反应并反映 着某类有机化合物共同特性的原子或基团。
官能团 －X －OH －OR －CHO －COOH －NO2 －NH2
（3）理论体系的不断丰富
（4）新试剂和新反应的发现
学术成就
• 诺贝尔化学奖（1901-2002，70届与有机化学有关）。 • 二十世纪（46项重大发明，8项与有机化学有关）。
汪猷(1910-1997)，杰出的有机化学家，中国抗生素研 究的开拓者。1955年受聘为中国科学院数学物理化学学 部委员，曾任中国化学会副理事长和《化学学报》主编多 年，并任国际化学刊物《四面体》顾问编辑等。
.. .. F ..
..
H .. .. N .. H .. H
+_ ..
.. Cl .. ..
练习问题 将凯库勒式改写成路易斯式。
_ O
HCO
..
.. H..
O .. ..
..
C ..
.. O. .
..
..
_
HO HCN
HO
H..
H .. C ..
..
..
O .. .. N
.. ..
.. O. .
..
特殊的共价键 ，形成键的电子对在成键以前是属于一个原子的。
H
..
.. N ..
+
H+
..
H
给予体
接受体
H
+
..
.. N .. H
..
H
三、有机化合物的结构表示方法
2 路易斯式 Lewis structure 即 用电子对表示共价键的结构式
H .. .. C .. H .. H
HH .. .. H.. C .. .. C .. H
（2）最大重叠，原子轨道重叠的部分要最大，越大越好，使所形成的键稳定； （3）能量相近，成键的原子轨道的能量相近能量差越小越好。
反键轨道 φ1
ψ 1
=
φ 1
－
φ2
E φ2
成键轨道
ψ 2
=
φ 1
+
φ2
H2的σ分子轨道
反键轨道 φ1
ψ 1
=
φ 1
－
φ2
E φ2
成键轨道
ψ 2
=
φ 1
+
φ2
乙烯的π分子轨道
H
CH3 C
H
H C
CH3
CH3
三、有机化合物的结构表示方法
1 凯库勒结构式 Kekule structure
结构简式
蛛网式
H H3C C CH2
CH2
ห้องสมุดไป่ตู้
CH3
HHHHH HCCCCCH
H HHH HCH
H
HHHH
HCCCC
H
H
CH3
CH3CHCH2CH2CH3
HCCH
CH3
键线式
OH
三、有机化合物的结构表示方法 2 路易斯结构式 Lewis structure ❖ 回顾： 化学键的类型 (1) 离子键
•第五节 官能团和有机化合物的分类
第一节、有机化合物（organic compound）和 有机化学（organic chemistry）
一、有机化学的产生和发展
无机化合物：原意是无生机之化合物。 化合物
有机化合物：原意是有生机之化合物。
1、1828年以前 前期有机化学，或者称为有机化学的童年期 从有机体内提取有机物
分子式：表示分子中所含各种原子的数目。
例：某化合物中 C 60%，H 13.4%，O 26.6%，求其经验式。 经测定，相对分子量为120，算其分子式。
C的物质的量（mol） = 60.00/12.01 = 5.00 H的物质的量 （mol） = 13.40/1.008 = 13.29 O的物质的量 （mol） = 26.60/16.00 = 1.66 C : H : O = 5.00/1.66 ：13.29/1.66 ：1.66/1.66 = 3 : 8 : 1 ∴经验式为C3H8O C3H8O的式量 = 12×3+1×8+16 = 60 ∴分子式为(C3H8O)2 即：C6H16O2。
❖ 由一对电子形成的共价键叫单键，用一条直线来表示“—” ，如果两个原子各有两个或三个未成键的电子，构成的共价 键则为双键或三键。
. . C . + 4 H.
.
Bonded pair
H .. .. C .. H .. H
H HCH
H
三、有机化合物的结构表示方法 2 路易斯电子结构式 Lewis structure ❖ 回顾： 化学键的类型 (3) 配价键
“生命力学”论支配有机化学，有一种蒙昧感，神秘感。 停留在分离、提取、提纯阶段 蔗糖、染料、药物、香料
2、1828年--1945年（第二次世界大战结束）有机化学的青年期 由提取进入到提取合成并举的时代
(1) 1828年德国化学家维勒（Wohler. F）第一次完全用无机化合 物在实验室合成了尿素发表了划时代的著名论文：“论尿素
成n个分子轨道； 2 由原子轨道组成分子轨道时，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；
σ对称; 如S—S, S—PX, PX—Px, S—dX2-Y2，组成的键叫σ键；是由σ对 称的原子轨道组成。
π对称: PY—Py, PZ－PZ组成的键叫π键，是由π对称的原子轨道组成。
二、同分异构体和同分异构现象
❖ 同分异构体：分子式相同，由于碳原子之间的连接方式和空 间的排布方式不同，产生结构不同的一系列化合物
❖ 同分异构体现象：产生同分异构体的现象
C4H8的同分异构现象
CH2 CHCH2CH3
C4H8
CH3CH CHCH3
CH2 CH2 CH2 CH2
H3C C
H
H3C C
（1）研究手段的大发展
﹡各种光谱技术的应用 ﹡分离技术 ﹡合成技术
（2）天然产物的合成
﹡ 1950年青霉素 ﹡ 1951年可的松 ﹡ 1954年胆固醇、马钱子碱 利血平 ﹡ 1960年叶绿素 秋水仙碱 ﹡ 1965年头孢菌素 ﹡ 1972年 B12 ﹡1973年前列腺素F22 ﹡ 1981年沙海葵毒素
✓能量相近的原子轨道可杂化形成能量相等的杂化
轨道。
杂化
4个sp3杂化轨道
单个sp3杂化轨道
三 分子轨道法 MO法 Molecular Orbital
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； 1 分子轨道（ψ）：是由能量相近的原子的原子轨道φ进行
线性组合得到的。 n个原子轨道线性组合形
二、有机化合物和有机化学的定义
❖ 有机化合物：碳的化合物。 C、H（O、N、X、P、S） ❖ 有机化学：是研究有机化合物的化学。
就是研究有机化合物的组成、结构、性质、 合成、应用及其变化规律的一门科学。
第二节、有机化合物的结构
一、经验式和分子式
经验式：化合物中各种原子的最小整数比，可以由各元素的含量算出。
至此，经典的有机理论基本建立
2、1828年--1945年（第二次世界大战结束）有机化学的青年期 由提取进入到提取合成并举的时代
(2) 有机理论的建立
•1916年路易斯（Lewis,G.N）提出 价键的电子理论；
•价键理论 •量子化学 •诱导效应和共轭效应及共振论的建立
发展了有机化学理论
3、1945年—— 有机化学的成年期 进入合成时代
邢其毅(1911-2002)，有机化学家，教育家。中国科学 院院士，北京大学化学系教授，中国化学会理事，《化学 学报》编委。主编的《基础有机化学》是国内正式出版的 第一本中国人自己编写的有机化学教科书。
钮经义(1920-1995)中国生物化学家，中国科学院院士。 曾任中国科学院上海生物化学研究所研究员、室主任， 中国生物化学会理事等职。专长有机合成、蛋白质结构 分析与多肽合成。
1 价键的形成可看成是原子轨道重叠或电子配对的结果。 条件： 未成对电子，自旋相反
共价键的饱和性：原子的价键数=原子未成对电子的数目； 共价键的方向性：原子轨道重叠程度大小决定共价键的牢
固程度。
1s
2px 1s
有效重叠，可以成键
2px
重叠较小，不能成键
头碰头重叠（σ键）；肩并肩重叠（π键）
2 轨道杂化：同一原子的能量相近的轨道可进行杂化，组成能量相等
的 人工制成”(物理学和化学年鉴，1828年，12卷)。
NH4Cl + AgCNO NH4CNO
AgCl +NH4CNO CO(NH2)2
动摇了“生命力”论的基础从此有机化合物的合成进入大发展
2、1828年--1945年（第二次世界大战结束）有机化学的青年期
(2) 有机理论的建立
由提取进入到提取合成并举的时代
第四节、原子轨道和分子轨道
一、原子轨道 AO法 Atomic Orbital
原子中电子的运动状态，用波函数∮表示
∮是量子化学中用能量来描述运动状态的波动方程式
S电子的电子云图：
1s
2s
3s
p电子的电子云图：
2p电子云
3p电子云
电子云轮廓图
2pz
2px
2py
s
px
py
pz
二 价键理论 VB法 Valence bond
❖ 2、邢其毅等《基础有机化学》上、下册（第 二版）高教出版社
❖3、胡宏文主编 《有机化学》上、下册（第 二版） ，高等教育出版社
❖4、高鸿宾主编《有机化学》(第三版) ，高 等教育出版社
第一章 绪论
•第一节 有机化合物和有机化学 提 •第二节 有机化合物的结构
•第三节 价层电子对互斥模型 纲 •第四节 原子轨道和分子轨道