南开大学有机化学课件(王积涛版) 23

有机化学(Organic Chemistry)

主讲：张弛博士

2006/02/22−2006/07

南开大学

使用教材：汪小兰主编《有机化学》第四版•按时到课，迟到一次在期末总评中扣二分，旷课一次在期末总评中扣三分。

•关闭手机!!!

•作业情况是平时成绩的重要依椐，要避免拖交和旷交作业的现象，拖交作业三次记为一次旷交，旷交作业每旷交一次在期末总评中扣一分。

第一章绪论

学习要点：

1．掌握共价键理论的要点、共价键的属性及重要参数。2．掌握主要官能团的式子。

3. 掌握共价键的均裂、异裂。

4．理解有机化合物的特点，从中弄清与无机化合物的主要区别。

5．理解有机化合物的分类原则。

6．了解有机化合物和有机化学的涵义。

7．了解有机化学的发展简史。

8．了解有机化合物的研究程序和方法。

1.1 有机化合物和有机化学

1. 有机化合物：碳氢化合物及其衍生物。

2. 有机化学：碳氢化合物及其衍生物的化学。

内容：分离、结构、反应和合成

[分离] 从自然界或反应产物通过蒸馏、结晶、吸附、萃取、升华等操作孤立出单一纯净的有机物。

[结构] 对分离出的有机物进行化学和物理行为的了解，阐明其结构和特性。

[反应和合成] 从某一有机化合物(原料)经过一系列反应转

化成一已知的或新的有机化合物(产物)。

有机物可来源于生物体也可由无机物转化而来。

迄今已知的化合物超过2000万(主要通过人工合成)，其中绝大多数是有机化合物。

1874年，van’tHoff(荷)和LeBel(法)提出碳的四面体构型学说，建立了分子的立体概念，开创了以立体观点来研究有机化合物的立体化学。

1917年，Lewis(美)用电子对来说明化学键的生成。1931年，Huckel(德)用量子化学的方法来解决不饱和化合物和芳烃的结构问题。

1933年，Ingold(英)用化学动力学方法研究饱和碳原子上亲核取代反应的机理。

60年代，Hoffman，福井谦一(日)发现分子轨道守恒原理，提出前线轨道理论。

80-90年代，Corey (美)提出合成子概念，并合成出许多复杂结构的具有生理活性的有机化合物。

•当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。

有机化学以其价键理论、构象理论、各种反应及其反应机理成为现代生物化学和化学生物学的理论基础;

在蛋白质、核酸的组成和结构的研究、顺序测定方法的建立、合成方法的创建等方面，有机化学为分子生物学的建立和发展开辟了道路;

确定DNA为生物体遗传物质, 是由生物学家和化学家共同完成;

药物化学的基础

21世纪，要实现“理想的”合成法。强调实用、环境友好、资源可持续利用。

简单原料、温和条件，经过简单步骤，快速、高选择性、高效地转化为目标分子。

——绿色合成——

2001年诺贝尔化学奖Sharpless, Knowles, Noyori.

“手性催化氢化反应”、“手性催化氧化反应”

独特功能分子（各种性能材料、生理活性分子、天然产物）的全合成。

1. 有机化合物数量多。已知的化合物有两千多万种，其中有机化合物占绝大多数，而其余九十几种元素组成的无机化合物不过几十万种。而且每年还要新合成和发现几万到几十万种有机化合物。为什么有机化合物数量如此之多呢？有两个原因，一是组成有机化合物的碳原子可以是一个碳原子到几十万甚至几百万个碳原子；其二，有机化合物普遍存在同分异构现象使其数量大大增加。

为什么把含碳原子的化合物单独列为有机化合物？这是因为有机化合物具有自己的特点。其特点如下：

1.2 有机化合物的特点

比如，含以八个碳原子为主的汽油，已经确认的碳氢化合物就有二百种以上。

2. 有机化合物大多数不溶于水，但也有的有机化合物与水混溶。

3. 大多数有机化合物易燃烧，也有例外，比如四氯化碳，不但不燃，而且可以灭火。

4. 大多数有机化合物发生的有机化学反应速度比

较慢，不像无机反应可以瞬间完成。当然有的有

机反应速度很快，比如炸药的爆炸，反应速度很快。

5. 大多数有机化学反应都有副反应，反应不

是定量进行的，所以一般情况下有机化学反

应式不用配平，只要写出主要产物就可以。

6. 大多数有机化合物熔点较低，超过3000C 以上很少。

7. 大多数有机化合物分解温度比较低，超过400 0C的很少。当然有例外，如碳纤维3000 0C 还稳定。

（2）共价键的饱和性：原子中未成键电子与另一原子中的一电子配对后，不能再与第三个电子配对。

（3）方向性：确保成键原子电子云重叠最大。

原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个原则：

a）对称性匹配原则

b）原子轨道重叠部分要最大

c）能量相近原则

1.4．共价键的键参数

1）键长：单位nm，一定的共价键的键长是一定的。

2）键角：键角大小随分子结构不同而改变，它反映了分子的空间结构。

3）键能：双原子分子的离解能便是键能。

同类型键中，键能愈大，键愈牢固，一个分子中不同的键其离解能是不同的；对多原子分子而言，其共价键的键能指同类共价键离域能的平均值。

上面为静态分子中所表现出来的诱导效应，称静态诱导效应，它仅与键本身的极性有关。另外，在化学反应中，由于分子受到许多外界条件的影响，例另一分子的影响，其它进攻试剂的影响，溶剂的影响等等。在外界电场的作用下，分子会发生诱导极化，这种在外界电场影响下在化学反应时才表现出来的诱导效应称为动态诱导效应。

动态诱导效应往往是有机反应得以实现的决定性因素。