基础有机化学讲义

一、有机化学的定义
有机化学这个名词是在1806年由瑞典化学家 J. Berzelins首先提出来的。意思是指“有生机之物”。
基础有机化学讲义
2. 人们认识到，有机物与从矿石、金属盐等物质
在组成、结构上有很大的区别。
3. 当时人们对生命现象的本质没有认识，认为有
机物只能在生物细胞中受一种特殊力量的作用
才能产生出来，是“生命力”创造的。
1828年，德国化学家F.Wohler发现无机 物氰酸银很容易转化为尿素。
AgOCN NH4Cl
NH4OCN + KCl
NH4OCN
H2NCNH2 O 基础有机化学讲义
=
1845年，德国人H.Kolber合成了醋酸。 他从C + S开始经5步反应得到了产物。
C+Sபைடு நூலகம்
一、有机化学的定义 二、有机化合物的特征 三、有机化合物的结构
1 共价键 2 共价键的饱
五、有机化合物的反应
1 异裂反应 2 均裂反应 3
和性和方向性 3 杂化轨道
四、有机化合物的分类
六、过渡态理论与 Hammond假定
1 按骨架分类 2 按官能团分类
七、酸碱的概念
1 Bronsted-Lowry酸碱定义 基础有机化2学讲L义ewis 酸碱定义
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3d
3P
3S
2S
2P
1S
电子的填充顺序为：
1S22S22PX22PY22PZ23S23P………..
C. 洪特规则 电子尽可能分占不同的轨道，且自旋平行。
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C: 1S22S22PX12PY12PZ0
碳原子有两个特点：
1 必须失去或接受4个电子，才能达到稳定的 电子构型，但这都很不容易。 2 碳是第四族中最小的原子，外层电子总的说 来少，原子核对外层电子控制得更强一些。
ClCH2-CH2CH2CH3 Cl
CH3-CHCH2CH3
Cl2
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三、有机化合物的结构
1、 共价键
a. W. Pauli不相容原理 每个轨道最多只能有两个电子，且这两个 电子必须自旋相反，通常用2个箭头表示。
b.能量最低原理 电子首先排满能量最低的轨道，再排高能 级的轨道。原子轨道离核越近，受核的静 电吸引越大，能量就越低。
CH2
CH2
CH2
24 6
1 234 56
1
35
基础有机C化学H讲义3CH=CHCH=CHCH3
极性共价键： 形成共价键的原子，它们之间吸引电子 的能力是不一样的。这就使得两原子间 共价键的电子云不是平均分配在两个原 子核之间，而是偏向电负性较大的原子， 这种键成称为极性共价键。
Hδ+ Clδ-
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在生物的生长过程中，包含着许多有机物合成与生长 的过程。借助有机化学的研究方法，已经阐明了生物 体呼吸作用的机理，糖、脂肪、蛋白质的代谢过程。 激素、维生素在体内的作用等。目前，对于生命现象 的研究已进入分子水平，已将生命现象归结为分子的 形成、运动及变化的过程。有机化学与生物学、物理 学等学科密切配合，预计将来在征服疾病、控制遗传、 延长人类寿命等方面会起巨大作用。
在两个原子组成的分子中，键的极性就
是分子的极性。在两个以上原子组成的
分子中，分子的极性是每个键 的极性向
量之和。因此，并不是所有具有极性键
的分子都是极性分子。偶极矩μ的大小
表示有机分子的极性强弱。偶极矩是有
方向性的。用
表示。
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Cl
C
Cl Cl μ = 0
Cl
CCl4，虽然每个键都有极性，但这些键的偶极 矩向量和为零，所以这个分子没有极性。分子 有极性，分子间作用力增加，会影响沸点、熔 点、溶解度。
CH3COOH
1854年，法国人M.Berthlot 合成了油脂。 从1850-1900年，更多的有机物如药品、 染料等被合成出来。这就打破了有机物 的“有生机之物”的含意。由于历史和习 惯的原因，仍然保留了有机这个名词。
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有机化学的定义是研究碳的化学。
Gmelin （1848）
有机化学是研究碳氢化合物及其衍生 物的化学。
单键
HC CH
H
H
双键
HC CH
三键
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共价键的表示方法有四种：
电子式（路易斯式）：
H X
H CX X H X H
蛛网式：
H
HCH
H基础有机化学讲义
HC CH
H
H
缩写式： CH4 CH3CH3
键线式： 2 4 1 35
OH
OH
C1H3C2H2C3HC4HC5 H3
CH3
CH2
CH2
CH2
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2 共价键的饱和性和方向性
饱和性
如果一个原子的未成对电子已经配对， 就不能再与其它的未成对电子配对。
H F HF
两个电子，达到稳定 的外层电子结构
八个电子，达到稳定 基础有机化学讲义的外层电子结构
方向性
原子内电子的运动与能量关系服从量子 力学的波动方程。我们只能得到电子在 空间最可能出现的区域，称这个区域为 轨道。 电子还具有波粒二象性，在运动时主要 显波动性。根据波动原理，电子运动有 正、负位相的不同，就像波浪有波峰、 波谷一样。
C.Schorlemmer （1874）
有机化学是研究含碳化合物的结构、性能 与合成的科学。
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有机化合物与人们今天的物质生活息息相关。
合成香料 炸药
胶卷染料
染料
液晶显 示材料
有机化合物
石油
高分子 材料
涂料
中草药、西药
肥料、除草剂 杀虫剂 基础有机化学讲义
生命科学与有机化学密切相关。
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二、有机化合物的特征
1. 都含有碳原子(CO、CO2、H2CO3等除外）。 2. 种类繁多。
3. 碳原子可以形成比较稳定的共价键。（包括直 链、支链、环状、单键、双键、三键等）。
4. 易燃（最终燃烧产物为CO2和水）、熔点 低、难溶于水。
5. 反应速度慢、易发生副反应。
CH3-CH2CH2CH3
当碳原子与其它原子成键时：
（1）碳原子以四价成键。 基础有机化学讲义
甲烷的形成:
C
4HX
H X
H CX X H X H
反应原子间以电子对互相结合在一起 形成的键，称为共价键。共价键也是 一种静电吸引力，是键电子和两个核 之间的吸引力。
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（2）碳原子可以互相结合成键
H
H
HC CH
H
H
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z
y 2Px
三个能量相
z
等的P轨道
xz
y
x
2Py
y
x
2Pz 基础有机化学讲义
三个P轨道分别沿X，Y，Z轴分布，是 有方向性的。分子轨道是由原子的价电 子轨道重叠形成的。原子的电子云重叠 越多，形成的键越稳定。