有機(jī)化學(xué)緒論

1、教學(xué)和諧進(jìn)步,有 機(jī) 化 學(xué),只有平時(shí)多流汗，才能戰(zhàn)時(shí)少流血。,斯大林,2. 作業(yè) 每人準(zhǔn)備兩本作業(yè)本（全班使用統(tǒng)一的作業(yè)本）。 布置作業(yè)后一周內(nèi)上交當(dāng)次作業(yè)。 作業(yè)要認(rèn)真、規(guī)范、字跡工整、版面整潔。 作業(yè)情況是平時(shí)成績(jī)的重要依椐，避免拖交和曠交作業(yè)，拖交作業(yè)2次記為1次曠交，每曠交一次在期末總評(píng)中扣1分。,要求,1.上課 不遲到，不早退，不曠課。曠課1次在總評(píng)成績(jī)中扣2分，遲到或早退達(dá)2次記為1次曠課。 遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真聽(tīng)講。 堅(jiān)持課前預(yù)習(xí)，課后及時(shí)復(fù)習(xí)。,3.做好課堂筆記。課堂筆記也是平時(shí)成績(jī)的重要依椐，課程結(jié)束前檢查評(píng)分。,第一章 緒 論,1.1 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué) 1.2 共價(jià)鍵

2、一、共價(jià)鍵的形成 二、共價(jià)鍵的屬性 三、共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類(lèi)型 1.3 分子式和結(jié)構(gòu)式 1.4 分子間相互作用力,1.5 酸堿的概念 1.6 有機(jī)化合物的分類(lèi) 1.7 有機(jī)化合物的研究程序 1.8 學(xué)習(xí)內(nèi)容 1.9 怎樣才能學(xué)好有機(jī)化學(xué),1.1 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué),一、概念,有機(jī)化合物為碳化合物（CO,CO2,碳酸鹽等例外），或碳?xì)浠衔锛捌溲苌?。（還有一些不含碳元素的有機(jī)化合物，如硅氧烷等有機(jī)硅類(lèi)化合物。）,有機(jī)化合物的組成： 基本元素：C 其它元素： H, N, O, X, S, P, Si 等,“有機(jī)”(Organic) “有機(jī)體”(Organism) 的來(lái)源,有機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)

3、容：,研究的重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系,1806年，瑞典化學(xué)家J.Berzelius首次提出了“有機(jī)化學(xué)”這個(gè)名詞，,二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展,1. 1828年以前的有機(jī)化學(xué) （ 稱為前期有機(jī)化學(xué)，或有機(jī)化學(xué)童年期） “生命力”論 支配有機(jī)化學(xué)，有一種蒙昧感，神秘感。 停留在提取、分離、提純階段,2. 1828年1945年 （稱為有機(jī)化學(xué)的青年期）,130年間兩大事件： （1） 1828年德國(guó)化學(xué)家Wohler,F.,發(fā)表了劃時(shí)代的著名論文：“論尿素的人工制成”。 他第一次完全用無(wú)機(jī)化合物在實(shí)驗(yàn)室合成了尿素 NH4Cl + AgCNO AgCl +NH4CNO 動(dòng)搖了“生命力”論的基礎(chǔ)，從此有

4、機(jī)化合物的合成進(jìn)入大發(fā)展,（2）有機(jī)理論的建立和發(fā)展 1857年 Kekule(德)和 Couper(英)獨(dú)立分別的提出了碳原子是四價(jià)的 1861年布特列洛夫?qū)τ袡C(jī)化合物的結(jié)構(gòu)提出了較完整的的概念，提出原子之間存在著相互的影響。 1865年 Kekule(德)提出了苯的結(jié)構(gòu) 1874年 Vaur Hoff和 Le Bel分別提出碳四面體構(gòu)型學(xué)說(shuō) 1885年 Baeyer提出張力學(xué)說(shuō) 至此，經(jīng)典的有機(jī)理論基本建立。 Heitler和London建立了量子化學(xué) 鮑林提出了價(jià)鍵理論 誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)及共振論的建立,3.1945年至今（有機(jī)化學(xué)的成年期） （1）研究手段的大發(fā)展 各種光譜技術(shù)的應(yīng)用

5、分離技術(shù) 合成技術(shù) 1950年青霉素 1951年可的松 （2）天然產(chǎn)物的合成 1954年膽固醇、馬錢(qián)子堿 利血平 1960年葉綠素 、秋水仙堿 1965年頭孢菌素 ， 1972年維生素 B12 1973年前列腺素F22 1989年?？舅?19012009年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)共101項(xiàng)，其中有機(jī)化學(xué)方面的化學(xué)獎(jiǎng)62項(xiàng)，占化學(xué)獎(jiǎng)61%,有機(jī)化學(xué)是一門(mén)發(fā)展迅速的學(xué)科,現(xiàn)已形成了許多邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科：,1.有機(jī)化學(xué)與人民生活，國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)等方面都有著密切的關(guān)系。,醫(yī) 藥 衛(wèi) 生,國(guó) 防,工 業(yè),三、研究意義和發(fā)展趨勢(shì),(4)有機(jī)化學(xué)為相關(guān)學(xué)科（如材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)）的發(fā)展提供了理論、技

6、術(shù)和材料。,(1) 人們的衣、食、住、行、醫(yī)療、保健、美容、化妝都離不開(kāi)有機(jī)化合物。（能源）,(2)有機(jī)化學(xué)是化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、材料工業(yè)和國(guó)防工業(yè)的基礎(chǔ)。有機(jī)化學(xué)在為推動(dòng)科技發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、控制人口、提高人類(lèi)的生活質(zhì)量、改善人類(lèi)生存環(huán)境的努力中，已經(jīng)并將繼續(xù)顯現(xiàn)出它的高度開(kāi)創(chuàng)性和解決重大問(wèn)題的巨大能力。,(3)有機(jī)化學(xué)為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了重要手段。如農(nóng)藥、肥料、動(dòng)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、昆蟲(chóng)性息物質(zhì)研發(fā)等。,一百多年來(lái)，隨著有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，我們的物質(zhì)世界發(fā)生了一場(chǎng)大革命。例如，天然的石頭，石油，水，空氣和鹽可以變成布匹和人造羊毛等，這在一百多年以前是不可想象的事情。上世紀(jì)四十年代新興的高分子技術(shù)，使人

7、類(lèi)開(kāi)始進(jìn)入了征服材料的時(shí)代。目前，布匹，皮革和各種生活用具，無(wú)不可以從高分子原料合成。有機(jī)導(dǎo)體、有機(jī)超導(dǎo)、有機(jī)磁性材料、有機(jī)光學(xué)材料和光電轉(zhuǎn)換材料正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料而迅速發(fā)展，成為當(dāng)今有機(jī)化學(xué)的前沿領(lǐng)域并展現(xiàn)美好的前景。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，“基因工程”取得較大的進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的雜交水稻大大緩解了因人口增長(zhǎng)帶來(lái)的糧食短缺問(wèn)題。,2.發(fā)展及趨勢(shì),然而，有機(jī)化學(xué)的發(fā)展遠(yuǎn)沒(méi)有中止，人類(lèi)已經(jīng)向有機(jī)化學(xué)提出了更新更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前，世界人口仍不斷增加，自然資源不斷減少。因此，制造人類(lèi)食物以代替天然蛋白質(zhì)，淀粉等食物是擺在有機(jī)化學(xué)工作者面前的一個(gè)緊迫任務(wù)。目前，人類(lèi)受到各種疾病的襲擊，有些疾病，例如癌癥

8、及艾滋病，人類(lèi)對(duì)它們還是束手無(wú)策。人類(lèi)還不能戰(zhàn)勝衰老和死亡。有機(jī)化學(xué)和生物學(xué)的密切配合而形成的分子生物學(xué)可望對(duì)治療疾病，控制遺傳和延長(zhǎng)人類(lèi)生命等方面起著巨大的作用。,全球氣候變暖，環(huán)境惡化，人類(lèi)生存已經(jīng)受到嚴(yán)重威脅。2009年胡錦濤指出：“加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，深入實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)，加快推進(jìn)節(jié)能減排，加快污染防治，加快建立資源節(jié)約型技術(shù)體系和生產(chǎn)體系，加快實(shí)施生態(tài)工程，推動(dòng)整個(gè)社會(huì)走上生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路?！币虼?，開(kāi)發(fā)高效溫和的仿生催化劑使傳統(tǒng)工業(yè)向綠色工業(yè)或低碳工業(yè)轉(zhuǎn)化。高效無(wú)毒的農(nóng)藥及無(wú)污染的燃料等急需加快研究、開(kāi)發(fā)、推廣應(yīng)用

9、。,成就輝煌 任重道遠(yuǎn),有機(jī)化學(xué),社會(huì)的發(fā)展無(wú)疑需要有機(jī)化學(xué)的深入發(fā)展和更多更廣的研究成果。因此，我們必須緊緊抓住新一輪世界科技革命帶來(lái)的戰(zhàn)略機(jī)遇，學(xué)好有機(jī)化學(xué)這一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出貢獻(xiàn)，為迎接世界范圍內(nèi)的新技術(shù)革命浪潮的到來(lái)作好準(zhǔn)備。,1.結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn) （1） *碳原子總是四價(jià)的，碳原子間以共價(jià)鍵相互結(jié)合，形成碳鏈和碳環(huán)。 C： 1s22s22p2 ， 因此，碳原子間以共價(jià)鍵相互結(jié)合，形成碳鏈和碳環(huán)，有機(jī)物分子中普遍存在共價(jià)鍵。 （2）同分異構(gòu)現(xiàn)象普遍（有機(jī)物數(shù)量龐大的主要原因）。 2.性質(zhì)方面的特點(diǎn) （1）易燃燒。 （2）熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低。 （3）難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。 （4）

10、反應(yīng)慢，有副反應(yīng)，產(chǎn)物復(fù)雜。,四、有機(jī)化合物的特點(diǎn),（1）共價(jià)鍵的形成兩原子如果都有未成對(duì)的電子，并且自旋方向相反，就能通過(guò)原子軌道重疊，使電子配對(duì)形成共價(jià)鍵。,1. 價(jià)鍵理論,1.2 共價(jià)鍵,一、 共價(jià)鍵的形成,原子軌道原子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以用一個(gè)單電子的波函數(shù)（x，y，z）來(lái)描述. 稱為原子軌道,原子軌道是核外電子運(yùn)動(dòng)的一個(gè)區(qū)域（或范圍），有s、p等原子軌道。,（2）最大重疊原理:成鍵電子的原子軌道的重疊部分越大,形成的共價(jià)鍵就越牢固。（解釋共價(jià)鍵的方向性）,氫原子的s軌道重疊形成氫分子,如果一個(gè)原子的未成對(duì)的電子已經(jīng)配對(duì)，它就不能再與其它原子的未成對(duì)電子配對(duì)。（解釋共價(jià)鍵的飽和性

11、）,2p,1s,y,x,1s,2p,y,x,（a）x軸方向結(jié)合成鍵,（b）非x軸方向重疊較小不能形成鍵,共價(jià)鍵: 兩原子自旋相反的未成對(duì)電子通過(guò)原子軌道重疊（交蓋）使電子配對(duì)形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。,共價(jià)鍵的類(lèi)型: 鍵和鍵,2. 雜化軌道理論,價(jià)鍵理論不能解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，如CH4分子。,(1) 雜化和雜化軌道,(2) 雜化軌道數(shù)目 參加雜化的原子軌道數(shù)目,(3) 雜化軌道具有更強(qiáng)的成鍵能力，形成的分子更穩(wěn)定。,(4) 雜化軌道成鍵時(shí)要滿足原子軌道最大重疊原理和化學(xué)鍵間最小斥力原則。,以甲烷分子的形成為例講解,基態(tài),激發(fā)態(tài),sp3-雜化態(tài),碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型：,C：1s2 2s2 2p

12、x1 2py1 2pz0,原子中電子排布規(guī)則： 保里不相容原理，能量最低原理，洪特規(guī)則。,sp3雜化,在甲烷分子中，C 原子是sp3雜化。,s 軌道成分：1/4； p 軌道成分：3/4。,sp3雜化軌道,sp3-1s 鍵,4個(gè)CH 鍵,甲烷的結(jié)構(gòu),sp3雜化的碳原子 四面體,四面體,碳原子軌道的sp2雜化sp雜化(見(jiàn)第三章),3、 分子軌道理論(略),分子軌道(MO)：電子在分子中運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)函數(shù) （1）分子中的電子在整個(gè)分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)(離域)，分別處于各種不同的分子軌道中。,（2）分子軌道由原子軌道線型組合而成,分子軌道數(shù)目等于參與組合的原子軌道數(shù)目,原子軌道組成分子軌道必須滿足的條件： 能級(jí)相近

13、 交蓋程度越大，形成的鍵越穩(wěn)定 對(duì)稱性(位相)相同,原子軌道的交蓋與對(duì)稱性,氫原子形成分子的軌道能級(jí)圖,（3）電子在分子軌道中填充遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特規(guī)則。,1.鍵能,鍵能反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能越大則鍵越牢固。,形成共價(jià)鍵時(shí)體系釋放的能量； 或斷裂共價(jià)鍵時(shí)體系吸收的能量。,鍵能：,二、 共價(jià)鍵的屬性,2. 鍵長(zhǎng),成鍵原子的原子核間的平均距離,鍵能與鍵長(zhǎng)決定鍵的穩(wěn)定性。,3. 鍵角,鍵角：兩價(jià)以上的原子在與其它原子成鍵時(shí)，鍵與鍵之間的夾角。,鍵角與鍵長(zhǎng)決定分子的空間結(jié)構(gòu),4.鍵的極性和極化,（1）鍵的極性,非極性共價(jià)鍵：兩個(gè)相同的原子成鍵, 電子云對(duì)稱分布在兩個(gè)原子之間，正、

14、負(fù)電荷中心重合。,極性共價(jià)鍵：不同的原子成鍵時(shí)，由于原子的電負(fù)性不同，使電負(fù)性較強(qiáng)原子一端的電子云密度較大，正、負(fù)電荷中心不重合。,（2）分子的極性,雙原子分子：分子的極性與鍵的極性一致,非極性分子,極性分子,多原子分子： 鍵無(wú)極性，分子無(wú)極性。如S8,鍵有極性,分子空間構(gòu)型對(duì)稱，分子無(wú)極性，如CH4, CCl4, CO2等；,分子空間構(gòu)型不對(duì)稱，分子有極性，如H2O, CH3Cl等。,分子極性的大小也用偶極矩來(lái)衡量。,（3）鍵的極化,在外電場(chǎng)的作用下，共價(jià)鍵的極性發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為鍵的極化。 外電場(chǎng)可以是離子、極性分子等。鍵的極化對(duì)化學(xué)反應(yīng)有重要影響。,有機(jī)反應(yīng)的本質(zhì)： 舊鍵的斷裂和新鍵的

15、生成,三、共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類(lèi)型,有機(jī)反應(yīng)：,（1）共價(jià)鍵斷裂的方式：,有機(jī)反應(yīng)活性中間體： 碳正離子、碳負(fù)離子、自由基,自由基反應(yīng)：由共價(jià)鍵均裂產(chǎn)生自由基而進(jìn)行的反應(yīng)。 離子型反應(yīng)：由共價(jià)鍵異裂產(chǎn)生離子而進(jìn)行的反應(yīng)。 協(xié)同反應(yīng)：有些有機(jī)反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有明顯分步的共價(jià)鍵均裂或異裂,只是通過(guò)一個(gè)環(huán)狀的過(guò)渡態(tài),化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成同時(shí)完成而得到產(chǎn)物.,（2）有機(jī)反應(yīng)的類(lèi)型：,1.3 分子式和結(jié)構(gòu)式,1.概念,分子結(jié)構(gòu)：指分子中原子間的排列順序,原子相互間的立體位置,化學(xué)鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的分布狀態(tài)等各項(xiàng)內(nèi)容在內(nèi)的總稱. 分子結(jié)構(gòu)主要包括構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象。,分子式：表示組成分子的原

16、子種類(lèi)和數(shù)目的化學(xué)式,分子構(gòu)造：指分子中的原子相互連接的順序和方式。,2.構(gòu)造式表示方法 (1)價(jià)線式（蛛網(wǎng)式）,異丁烷,乙醇,分子構(gòu)造式：表示分子中各原子的連接順序和方式的化學(xué)式叫構(gòu)造式(結(jié)構(gòu)式)。,(2) 簡(jiǎn)式或縮寫(xiě)式:相同氫原子合并，右下角注明其數(shù)目，相同基團(tuán)也可合并，并加括號(hào)以示區(qū)別。省去價(jià)線式中水平位置碳鏈之間單鍵的短線。,(3)鍵線式（環(huán)狀化合物常用）,6-甲基-2-庚烯,環(huán)丙烷,苯,呋喃,1.4 分子間力和氫鍵 一、 取向力,極性分子之間的一種相互作用,固有偶極（永久偶極）：極性分子本身就存在的偶極。 誘導(dǎo)偶極：非極性分子在外電場(chǎng)影響下，電子云與核之間發(fā)生相對(duì)位移，造成分子的外形

17、發(fā)生變化，分子出現(xiàn)了偶極，這個(gè)偶極叫誘導(dǎo)偶極。,取向力：兩個(gè)極性分子間由固有偶極的相互作用而產(chǎn)生的分子間引力叫取向力。,二、 誘導(dǎo)力,極性分子固有偶極的電場(chǎng)能使其它分子極化，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩。固有偶極與誘導(dǎo)偶極之間產(chǎn)生的作用力叫誘導(dǎo)力。,三、 色散力,分子內(nèi)部電子不斷運(yùn)動(dòng)和核的振動(dòng)，使某一瞬間分子的正負(fù)電荷中心不重合，形成瞬時(shí)偶極。分子間通過(guò)瞬時(shí)偶極產(chǎn)生的吸引力叫色散力。,1.5 酸堿的概念 一、 Brnsted 酸堿理論,Brnsted 定義：,酸：給出質(zhì)子的分子或離子 堿：接受質(zhì)子的分子或離子,酸 堿 堿 酸,酸的酸性越強(qiáng)，其共軛堿的堿性越弱； 堿的堿性越強(qiáng)，其共軛酸的酸性越弱。,酸 電子對(duì)

18、接受體 堿 電子對(duì)給予體,電子對(duì)的授受,Lewis酸堿反應(yīng),二、 Lewis 酸堿理論,Lewis酸 能接受電子對(duì)（或具有空軌道原子）的分子和正離子：,烯烴或芳香族化合物。,Lewis酸 含孤電子對(duì)（或含電子）的分子或負(fù)離子：,能夠給出電子對(duì)（對(duì)原子核有親合作用）的物質(zhì)叫親核試劑。 Lewis堿是親核試劑。,親電試劑和親核試劑,能夠接受電子對(duì)（對(duì)電子有親合作用）的物質(zhì)叫親電試劑。 Lewis酸是親電試劑。,1.6 有機(jī)化合物的分類(lèi),一、 按碳骨架分類(lèi),二、 按官能團(tuán)分類(lèi),官能團(tuán)是分子中比較活潑而又容易發(fā)生反應(yīng)的原子或原子團(tuán)（基團(tuán)）。它決定化合物的主要化學(xué)性質(zhì)。含有相同官能團(tuán)的化合物在化學(xué)性質(zhì)上基本是相同的。因此，只要研究該類(lèi)化合物中的一個(gè)或幾個(gè)化合物的性質(zhì)后，即可了解該類(lèi)其它化合物的性質(zhì)。,按官能團(tuán)可分為烷、烯、炔、脂環(huán)烴、芳香烴、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸及其衍生物、胺等。,表1.3 一些常見(jiàn)的重要官能團(tuán)及化合物類(lèi)型,化合物類(lèi)型 化合物 官能團(tuán)構(gòu)造 官能團(tuán)名稱,（1）分離提純（方法：重結(jié)晶法、升華法、蒸餾法、萃取法、色譜法等）。 （2）檢驗(yàn)純度（方法：測(cè)物理常數(shù)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折光率等）。 （3）進(jìn)行元素分析，確定實(shí)驗(yàn)式。 （4）測(cè)定分子式，確定分子量。 （5）通過(guò)化學(xué)和物理方法，確定結(jié)構(gòu)。