大学有机化学第二章有机化合物的化学键

第二章有机化合物的化学键

【目的要求】

1、掌握共价键结构理论和共价键的性质。

2、熟悉共价键中的诱导效应和共轭效应。

3、了解共振论的基本理论；除共价键外的其它键合类型。

【教学内容】

第一节共价键

一、共价键的形成

共价键是指过共用一对或几对电子而把两个原子结合在一起所形成的化学键。

（一）电子配对理论

电子配对理论把共价键的形成看作是电子配对或原子轨道相互重叠的结果，其基本要点包括：

1、自旋方向相反的单一电子相互接近时，可以相互配对形成共价键。

2、共价键的饱和性。

3、共价键的方向性。

依照原子轨道重叠的方式不同，化合物分子中的共价键可分为π键和σ键两种类型。

4、不同类型的原子轨道，如果能量相近，可以在形成分子的过程中发生杂化，组成能量相等的一组杂化轨道。有机化合物分子中常见的杂化方式有：sp3杂化、sp2杂化和sp杂化。分子轨道理论

（二）分子轨道理论的基本要点包括：

1、分子中的电子不从属于某一个或者某一些特定的原子，而是在整个分子范围内运动。

2、分子轨道由形成分子的原子轨道线形组合而成，一个分子有多个分子轨道，其数目与原子轨道总数相等。

3、原子轨道组成分子轨道遵循的三条原则：能量相近原则、最大重叠原则、对称性原则。

二、共价键的性质

共价键的性质可以用键能、键长、键角等参数来表征。

第二节共振论

一、共振论的基本理论

基本概念：当一个分子、离子或自由基按价键理论可写成两个以上的结构式时，则真实的结构就是这些共振结构的杂化体。

1、共振杂化体是单一物质，可用以表述分子的真实结构，但它既不是几个共振结构式的混合物，也不是几种结构互变的平衡体系。

2、共振结构式不具客观真实性，是近似的或假想的，单独哪一个共振结构式都

不能完满地表述分子的性质。

3、共振结构式可用以说明分子的稳定性程度或分子中电荷分布的位置。共振结构式数目越多，表明分子越稳定。

4、共振结构参与杂化的比重是不同的。

二、共振结构式书写的基本原则

用共振论来描述化合物分子的结构时，书写共振结构式所需遵循的基本原则。

1、共振结构式的必须符合一般的价键规则，各原子的价数不能越出常规，比方说不能出现“五价碳”。

2、彼此共振的共振结构式的不同，仅是电子的排布不同，各原子核的相对位置必须保持不变。

3、同一分子的所有共振结构式，应当具有相同的未成对电子数。

4、全部参加共振的原子必须处于同一平面或接近于一个平面。

三、共振论应用例举

1、估计反应性能

2、解释化合物的酸碱性及其强弱

第三节共价键中的电性效应

一、诱导效应

在共价键中，由于成键原子的电负性不相同，使得整个分子的正负电荷分配不平衡，电子云向一侧成键原子偏移的现象，称为诱导效应（常用I表示）。

二、共轭效应

由于分子中共轭体系的存在致使分子中电子发生平均化的效应，称为共轭效应，也称为电子离域效应（常用C表示）。

共轭效应按照共轭体系的结构细节可分为以下几类：

1、π－π共轭体系

单键和π键（可来自不饱和化合物的双键或三键）交替排列的体系。

2、p－π共轭体系

单键的一侧为π键，另一侧为p轨道。p轨道上可以有一对未共用电子，或有一个游离基的单电子，也可以是个空p轨道。

3、σ－π共轭体系

单键的一侧为C－Hσ键，一侧为π键。σ键与π键之间的σ－π共轭体系是一种超共轭，由超共轭体系引发的电性效应，称为“超共轭效应”。

第四节有机化合物中其它类型的键合

一、氢键效应

1、氢键的形成

2、氢键的特性：氢键的饱和性；氢键的方向性

3、氢键对物质性质的影响

二、电荷转移络合物

三、包含物

思考题：

1.请用价键理论说明乙烯分子中碳碳双键的形成。

2.请用分子轨道理论解释苯分子中键长完全平均化现象。