基础有机化学第3版邢其毅第1章_绪论解析

1.1 有机化合物和有机化学
1.1.2 有机化学
有机化学简史 • 1806年，柏则里提出“有机化学”这一名词和“生命力”学说； • 1828年, F.Wohler由氰酸铵NH4OCN合成尿素NH2CONH2； • 1845年Kolbe合成醋酸; • 1854年，柏赛罗合成油脂； • 1850－1900年，合成有机化学时代，煤焦油化学时代； • 1900－1940年，有机化学工业时代，煤焦油→染料、药物、炸药； • 1940年－，石油化工时代，石油→三大合成材料（橡胶、塑料、
1.2 有机化合物的特性
1.2 有机化合物的特性
组成
除C、H以外，只含有O、N、S、P、X等少数元素。 有机物数目繁多
结构
原子间通常以共价键的方式结合； 同分异构现象普遍。
性质
易燃、易爆；热稳定性差；熔、沸点低；难溶于水； 反应速度慢。 例：HOAc: m.p 16.1℃ b.p 116℃;
NaCl: m.p 800 ℃ b.p 1440 ℃
SP3杂化轨道
2P2 2S2
基态
SP杂化：
2P2 2S2
基态
激发 2P
2S 激发态
SP2杂化
P轨道 SP2杂化轨道
激发 2P
2S 激发态
SP杂化
P轨道 SP杂化轨道
(i) sp3杂化
甲烷分子中的碳原子采取sp3杂化。杂化的结果：
sp 3 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°。
例如，橡胶在国民经济中的占有 重要地位：
一辆汽车需橡胶 200 Kg
一架飞机需橡胶 600 Kg 一艘35,000吨的轮船
（上万个零件）
需橡胶 60 T
生产1,000 T／年 橡胶：
天然橡胶 —— 占地3万亩，种树300万株，工人5,000 ~
6,000人
合成橡胶 —— 占地10亩，工人几十人。
构型——原子在空间的排列方式。 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。
(ii) 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
H C
H
H C
H
H C
H
H C
H
未参与杂化的p轨道间肩并肩重叠形成π键
(iii) sp杂化
• 乙炔分子中的碳原子采取sp杂化。 • sp杂化的结果：
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：
C
HC
CH
HC
CH
sp杂化碳为直线构型 乙炔分子的σ骨架
2个相互⊥的π键
1.3 有机物的结构
Kekule(1865)——构造式 (原子相互连接的次序和方式)
Kekule和Couper的两个重要基本原则
1.碳原子是四价的
2.碳原子自相结合成键 (分为单,双,叁键,也参与其它 元素连接)
H HC
HC H
CH
HH C
CC
H C CC
H
H
H
CC C
CC C
H C CH
C4H10
乙炔分子中电子云的形状为对称于σC-C键的圆筒形。
P轨道 杂化轨道
SP3 1200 SP2 SP
未参与杂化的P轨道
C
SP2
（ii）杂化轨道的数目等于参与杂化的原子轨道数目，并包含 原子轨道的成分。
（iii）杂化轨道的方向性更强，成键能力增大。
杂化轨道：能量相近的轨道杂化重组。 Eg. C 1S22S22P1X2P1Y2P0Z
SP3 SP2 SP
SP3杂化：
2P2 2S2
基态
SP2杂化：
激发 2P
2S 激发态
SP3杂化
合成纤维）； • 1990年－，有机化学与生命科学、环境科学、材料科学、能源工业、
国防工业、电子工业、信息产业、无机非金属材料、各种轻工行业 紧密联系，相互促进。
1.1 有机化合物和有机化学
有机化学的定义 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。
现在有机化合物的含义：
碳氢化合物及其衍生物。有机化合物除含C、H两种元素 外，有的还含有N、O、S、P等元素。
1.3.2 有机物的结构理论 （ii）共价键具有饱和性；
（iii）最大重叠原理（共价键具有方向性）。
只有两个原子轨道以某一方向接近,相互间有最大 重叠时,才能形成稳定的共价键.
(各原子轨道形状: S:球形 P:反八字形)
C + 4H
H HCH
H
路易斯结构式
H H C H 克库勒结构式
H
b. 杂化轨道理论: 由Pauling提出， 基本要点： （i）元素的原子在成键时可变成激发态，能量相近的原子轨 道可以重新组合成新的原子轨道，称杂化轨道。
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 有机化合物的结构 1.4 有机化学中的酸碱理论
1.1.1 有机化合物
有机化合物与古人 类生活关系密切
有机化合物与人 类生活关系密切
有机化合物与国 民经济关系密切
1.1 有机化合物和有机化学
酿酒、制醋、造纸、中草药
棉麻丝毛、合成纤维、皮草； 淀粉、油脂、肉蛋奶、水果蔬菜； 合成药及中草药； 洗涤剂、化妆品； 涂料、家具、文具纸张； 橡胶及塑料制品； 能源、炸药、石油化工； 化肥、农药； 新型电子、医药材料；
HHHH HCCCCH
HHHH
正丁烷
HHH HCCCH
HH HCH
H 异丁烷
Van’t Hoff 提出了9028' H
甲烷的立体结构
1.3.2 有机物的结构理论 a:价键理论：
（i）形成共价键的两个电子，必须自旋方向相反；
成键电子的运动定域于成键原子之间. 一个原子 有几个未成对电子, 就可与几个自旋相反的电子配对, 其原子轨道相互重叠成键. 重叠的部分越大,体系能 量降低越多,所形成的共价键越牢固. 一个原子的化 合价就是这个原子的未成对电子数.
药物：
NO 2
NO 2
HO H
H
NHCOCHCl 2
H OH
Cl 2CHCONH
H
CH 2OH
CH 2OH
（左旋霉素，具有生理活性） （右旋霉素，无生理活性）
从数量上看：
有机化合物所涉及的元素种类并不多，但其数量却比 无机物多得多。目前已知有机物约 2000万 种以上， 且 还在以10万种／年的速度增长。