OrganicChemistry有機化學(xué)緒論

1、1會計學(xué)OrganicChemistry有機化學(xué)緒論有機化學(xué)緒論一、一、 價鍵理論價鍵理論二、二、 共價鍵參數(shù)共價鍵參數(shù)三、三、 共價鍵的斷裂及有機反應(yīng)的分類共價鍵的斷裂及有機反應(yīng)的分類四、四、 誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)一、一、 按碳架分來按碳架分來二、二、 按官能團分類按官能團分類第一章第一章 緒論（緒論（Introduction）有 生 機 之 物（ 有 機 物 ）生 命 力 學(xué) 說有 機 化 學(xué) 發(fā) 展 初 期 有 機 物 還 不 能 人 工 合 成碳 化 合 物L(fēng) a v o is ie r, L ie b ig 創(chuàng) 立 有 機 化 合 物 的 元 素 分 析G m e lin , K e k

2、 u le有 機 化 合 物結(jié) 構(gòu) 學(xué) 說 S c h o rle m m e r有機化合物的特點有機化合物的特點1. 數(shù)量多數(shù)量多 迄今已知的迄今已知的3000萬種化合物中，萬種化合物中，絕大多數(shù)屬有機化合物，原因一是碳與絕大多數(shù)屬有機化合物，原因一是碳與碳結(jié)合的能力很強，二是同分異構(gòu)現(xiàn)象碳結(jié)合的能力很強，二是同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍。非常普遍。2. 熔點、沸點低熔點、沸點低 3. 易燃，難溶易燃，難溶 4. 反應(yīng)速度慢、副反應(yīng)多反應(yīng)速度慢、副反應(yīng)多H CHHCHHO HH CHHO CHHH乙醇乙醇甲醚甲醚二、有機化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展二、有機化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展人們對有機物的認識是逐漸由淺入深的，最初

3、有人們對有機物的認識是逐漸由淺入深的，最初有機物指由動植物有機體得到的物質(zhì)。例如：糖、染料、機物指由動植物有機體得到的物質(zhì)。例如：糖、染料、酒和醋等。在我國古代，周朝已知用膠，漢朝發(fā)明了造酒和醋等。在我國古代，周朝已知用膠，漢朝發(fā)明了造紙。這是對有機物的最初人認識，它只是對其性質(zhì)的一紙。這是對有機物的最初人認識，它只是對其性質(zhì)的一種運用，并不了解其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，并且這些均為混合物，種運用，并不了解其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，并且這些均為混合物，對有機物純物質(zhì)的認識是近代的事。十八世紀，人們逐對有機物純物質(zhì)的認識是近代的事。十八世紀，人們逐漸獲得了一些漸獲得了一些 純物質(zhì)，例如：從葡萄汁中獲得了酒石純物質(zhì)，例如

4、：從葡萄汁中獲得了酒石酸，從尿中獲得尿素，從酸牛奶中取得了乳酸等。由于酸，從尿中獲得尿素，從酸牛奶中取得了乳酸等。由于這些物質(zhì)均為從有生命的物體中獲得，（同無機物，例這些物質(zhì)均為從有生命的物體中獲得，（同無機物，例如：礦石、金屬相比）并且由于當時的條件所限制，不如：礦石、金屬相比）并且由于當時的條件所限制，不能用人工合成，能用人工合成，“有機有機”這一詞便由此而生。這一詞便由此而生。 著名化學(xué)家柏則里，首先引用了著名化學(xué)家柏則里，首先引用了“有機化學(xué)有機化學(xué)”這一名字，目的是區(qū)別這一名字，目的是區(qū)別于其他礦物質(zhì)的化學(xué)于其他礦物質(zhì)的化學(xué)無機化學(xué)。但他認為有機物只能由生物細胞受無機化學(xué)。但他認為有

5、機物只能由生物細胞受一種特殊力量一種特殊力量生活力的作用才會產(chǎn)生出來，人工是不能合成的，這生活力的作用才會產(chǎn)生出來，人工是不能合成的，這一思想曾一度統(tǒng)治了有機化學(xué)界，阻礙了有機化學(xué)的發(fā)展。一思想曾一度統(tǒng)治了有機化學(xué)界，阻礙了有機化學(xué)的發(fā)展。1828年，魏年，魏勒（勒（Whler）第一次人工合成了尿素，但是這一重要發(fā)現(xiàn)，并沒有得到第一次人工合成了尿素，但是這一重要發(fā)現(xiàn)，并沒有得到柏則里等化學(xué)家的承認。隨著科學(xué)的發(fā)展，更多的有機物被合成，生活柏則里等化學(xué)家的承認。隨著科學(xué)的發(fā)展，更多的有機物被合成，生活力才徹底被否定，從此有機化學(xué)進入了合成的時代。力才徹底被否定，從此有機化學(xué)進入了合成的時代。著名

6、化學(xué)家柏則里，首先引用了著名化學(xué)家柏則里，首先引用了“有機化學(xué)有機化學(xué)”這一名字，目的是區(qū)別這一名字，目的是區(qū)別于其他礦物質(zhì)的化學(xué)于其他礦物質(zhì)的化學(xué)無機化學(xué)。但他認為有機物只能由生物細胞受無機化學(xué)。但他認為有機物只能由生物細胞受一種特殊力量一種特殊力量生活力的作用才會產(chǎn)生出來，人工是不能合成的，這生活力的作用才會產(chǎn)生出來，人工是不能合成的，這一思想曾一度統(tǒng)治了有機化學(xué)界，阻礙了有機化學(xué)的發(fā)展。一思想曾一度統(tǒng)治了有機化學(xué)界，阻礙了有機化學(xué)的發(fā)展。1828年，魏年，魏勒（勒（Whler）第一次人工合成了尿素，但是這一重要發(fā)現(xiàn)，并沒有得到第一次人工合成了尿素，但是這一重要發(fā)現(xiàn)，并沒有得到柏則里等化學(xué)

7、家的承認。隨著科學(xué)的發(fā)展，更多的有機物被合成，生活柏則里等化學(xué)家的承認。隨著科學(xué)的發(fā)展，更多的有機物被合成，生活力才徹底被否定，從此有機化學(xué)進入了合成的時代。力才徹底被否定，從此有機化學(xué)進入了合成的時代。中期（中期（19世紀中葉世紀中葉20世紀初）：簡單合成世紀初）：簡單合成時期和經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論創(chuàng)立時期。隨著時期和經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論創(chuàng)立時期。隨著LavoisierLavoisier和和LiebigLiebig有機分析方法的建立，有機分析方法的建立，合成方法和結(jié)構(gòu)理論得到了發(fā)展。合成方法和結(jié)構(gòu)理論得到了發(fā)展。18571857年，年，KekuleKekule和和CouperCouper獨立提出了碳四價理論

8、；獨立提出了碳四價理論；18651865年年KekuleKekule提出了苯的結(jié)構(gòu)式；提出了苯的結(jié)構(gòu)式；18741874年，年，vanvant t HoffHoff和和Le BelLe Bel分別提出了碳四面體結(jié)構(gòu)學(xué)說；分別提出了碳四面體結(jié)構(gòu)學(xué)說；18851885年，年，Von BaeyerVon Baeyer提出張力學(xué)說。提出張力學(xué)說?，F(xiàn)代（20世紀）以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論的建立、現(xiàn)代物理測試方法、復(fù)雜天然物的合成，有機合成工業(yè)。 結(jié)構(gòu)理論：共價鍵理論、分子軌道理論對稱守恒原理 不對稱合成、復(fù)雜天然物的合成、生物系統(tǒng)的模擬如葉綠素、血紅素、膽固醇、VB12、牛胰島素的全合成（中國、1

9、965年） 19311931年，德國化學(xué)家年，德國化學(xué)家HuckelHuckel提出芳香結(jié)構(gòu)理論。提出芳香結(jié)構(gòu)理論。19331933年，英國年，英國IngoldIngold提出化學(xué)動力學(xué)提出化學(xué)動力學(xué)飽和碳原飽和碳原子的親核取代。子的親核取代。19621962年，日本福井謙一，前線軌年，日本福井謙一，前線軌道理論。道理論。19651965年，年，WoodwardWoodwardHoffmannHoffmann分子軌道分子軌道對稱守恒原理。對稱守恒原理。19671967年，年，CoreyCorey逆合成分析原理。逆合成分析原理。19721972年，年，OlahOlah碳正離子的系統(tǒng)概念。碳正離子

10、的系統(tǒng)概念。19781978年，年，LehnLehn超分子化學(xué)（主客體化學(xué)）。超分子化學(xué)（主客體化學(xué)）。四、有機化學(xué)的重要性四、有機化學(xué)的重要性 有機化學(xué)與人民生活、國民經(jīng)濟和國防建設(shè)等有機化學(xué)與人民生活、國民經(jīng)濟和國防建設(shè)等方面都有密切關(guān)系。是化學(xué)工業(yè)的理論基礎(chǔ)。方面都有密切關(guān)系。是化學(xué)工業(yè)的理論基礎(chǔ)。有機化學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，對其它學(xué)科的發(fā)展有機化學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，對其它學(xué)科的發(fā)展也有很大的影響，尤其是對生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料也有很大的影響，尤其是對生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等?？茖W(xué)等。21世紀的有機化學(xué)世紀的有機化學(xué)近兩個世紀以來，有機化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，揭示了構(gòu)成物質(zhì)世近兩個世紀以來，有機化學(xué)學(xué)科的

11、發(fā)展，揭示了構(gòu)成物質(zhì)世界的有機化合物分子中原子鍵合的本質(zhì)以及有機分子轉(zhuǎn)移的規(guī)界的有機化合物分子中原子鍵合的本質(zhì)以及有機分子轉(zhuǎn)移的規(guī)律，并設(shè)計合成了具有特定性能的有機分子；它又為相關(guān)學(xué)科律，并設(shè)計合成了具有特定性能的有機分子；它又為相關(guān)學(xué)科（如材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等）的發(fā)展提供了理論、（如材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等）的發(fā)展提供了理論、技術(shù)和材料。有機化學(xué)是一系列相關(guān)工業(yè)的基礎(chǔ)，在能源、材技術(shù)和材料。有機化學(xué)是一系列相關(guān)工業(yè)的基礎(chǔ)，在能源、材料、人口、環(huán)境、國防計劃的實施中，在為推動科技發(fā)展，社料、人口、環(huán)境、國防計劃的實施中，在為推動科技發(fā)展，社會進步，提高人類的生活質(zhì)量，改善人類的

12、生存環(huán)境的努力中會進步，提高人類的生活質(zhì)量，改善人類的生存環(huán)境的努力中，已經(jīng)并將繼續(xù)顯示出它的高度開創(chuàng)性和解決重大問題的能力，已經(jīng)并將繼續(xù)顯示出它的高度開創(chuàng)性和解決重大問題的能力。有機化學(xué)是一門極具創(chuàng)新性的學(xué)科，在對重要的天然產(chǎn)物和有機化學(xué)是一門極具創(chuàng)新性的學(xué)科，在對重要的天然產(chǎn)物和生命基礎(chǔ)物質(zhì)的研究中，有機化學(xué)取得了豐碩成果，維生素、生命基礎(chǔ)物質(zhì)的研究中，有機化學(xué)取得了豐碩成果，維生素、抗生素、甾體類、生物堿、碳水化合物、肽、核苷等的發(fā)現(xiàn)，抗生素、甾體類、生物堿、碳水化合物、肽、核苷等的發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)測定和合成，為學(xué)科本身的發(fā)展增添了豐富的內(nèi)容，為人結(jié)構(gòu)測定和合成，為學(xué)科本身的發(fā)展增添了豐富的內(nèi)

13、容，為人類的醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)提供了有效的武器。高效低毒農(nóng)藥的開發(fā)，類的醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)提供了有效的武器。高效低毒農(nóng)藥的開發(fā)，動植物生長調(diào)節(jié)劑和昆蟲信息物質(zhì)的研究和開發(fā)為農(nóng)業(yè)的發(fā)展動植物生長調(diào)節(jié)劑和昆蟲信息物質(zhì)的研究和開發(fā)為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了重要的手段。自由基化學(xué)、金屬有機化學(xué)提供了重要的手段。自由基化學(xué)、金屬有機化學(xué)等的發(fā)展促進了高分子材料，特別是新功能材料的出現(xiàn)。有機等的發(fā)展促進了高分子材料，特別是新功能材料的出現(xiàn)。有機化學(xué)以共價鍵理論，構(gòu)象理論及反應(yīng)機理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化化學(xué)以共價鍵理論，構(gòu)象理論及反應(yīng)機理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，有機化學(xué)在蛋白質(zhì)和核酸的組成和結(jié)構(gòu)的學(xué)生物學(xué)的理論基

14、礎(chǔ)，有機化學(xué)在蛋白質(zhì)和核酸的組成和結(jié)構(gòu)的研究，順序測定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面的成就為分研究，順序測定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面的成就為分子生物學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在有機化學(xué)的發(fā)展中它自身子生物學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在有機化學(xué)的發(fā)展中它自身的理論和方法也得到了長足的進步，建立在現(xiàn)代物理學(xué)（特別是的理論和方法也得到了長足的進步，建立在現(xiàn)代物理學(xué)（特別是量子力學(xué)）和物理化學(xué)基礎(chǔ)上的物理有機化學(xué)，在定量研究有機量子力學(xué)）和物理化學(xué)基礎(chǔ)上的物理有機化學(xué)，在定量研究有機化合物的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機理等方面所取得的成就，不僅指化合物的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機理等方面所取得的成就，不僅指

15、導(dǎo)著有機合成化學(xué)而且對生命科學(xué)的發(fā)展也有重大意義。有機合導(dǎo)著有機合成化學(xué)而且對生命科學(xué)的發(fā)展也有重大意義。有機合成化學(xué)在高選擇性反應(yīng)的研究特別是不對稱催化方法上的發(fā)展，成化學(xué)在高選擇性反應(yīng)的研究特別是不對稱催化方法上的發(fā)展，使得更多具有高生理活性、結(jié)構(gòu)新穎分子的合成成為可能。金屬使得更多具有高生理活性、結(jié)構(gòu)新穎分子的合成成為可能。金屬有機化學(xué)和元素有機化學(xué)為有機合成化學(xué)提供了高選擇性的反應(yīng)有機化學(xué)和元素有機化學(xué)為有機合成化學(xué)提供了高選擇性的反應(yīng)試劑和催化劑，以及各種特殊材料及其加工方法。有機化學(xué)以它試劑和催化劑，以及各種特殊材料及其加工方法。有機化學(xué)以它特有的分離、結(jié)構(gòu)測定、合成等手段，已成為

16、人類認識自然、改特有的分離、結(jié)構(gòu)測定、合成等手段，已成為人類認識自然、改造自然具有非凡能動性和創(chuàng)造力的武器。近年來，計算機技術(shù)的造自然具有非凡能動性和創(chuàng)造力的武器。近年來，計算機技術(shù)的引入，使有機化學(xué)在結(jié)構(gòu)測定、分子設(shè)計和合成設(shè)計上如虎添翼引入，使有機化學(xué)在結(jié)構(gòu)測定、分子設(shè)計和合成設(shè)計上如虎添翼，發(fā)展的更為迅速，同時，固相有機合成的發(fā)展不僅為有機合成，發(fā)展的更為迅速，同時，固相有機合成的發(fā)展不僅為有機合成提出了一個新的研究內(nèi)容，而且也使高通量的提出了一個新的研究內(nèi)容，而且也使高通量的而且也使高通量的自動化合成成為現(xiàn)實。而且也使高通量的自動化合成成為現(xiàn)實。在在21世紀，有機化學(xué)面臨新的發(fā)展機遇，

17、一方面隨著新的分世紀，有機化學(xué)面臨新的發(fā)展機遇，一方面隨著新的分析技術(shù)、物理方法以及生物學(xué)方法不斷涌現(xiàn)，人類在了解有機析技術(shù)、物理方法以及生物學(xué)方法不斷涌現(xiàn)，人類在了解有機化合物的性能、反應(yīng)以及合成方法方面將有更新的認識和研究化合物的性能、反應(yīng)以及合成方法方面將有更新的認識和研究手段。另一方面材料科學(xué)如納米材料，光電信息材料的發(fā)展，手段。另一方面材料科學(xué)如納米材料，光電信息材料的發(fā)展，生命科學(xué)如基因組和后基因組計劃的深入以及人類對于環(huán)境和生命科學(xué)如基因組和后基因組計劃的深入以及人類對于環(huán)境和能源的新要求，都給有機化學(xué)提出新的課題和挑戰(zhàn)，有機化學(xué)能源的新要求，都給有機化學(xué)提出新的課題和挑戰(zhàn)，有機

18、化學(xué)將在物理有機、有機合成、天然有機、金屬有機、化學(xué)生物學(xué)將在物理有機、有機合成、天然有機、金屬有機、化學(xué)生物學(xué)、有機分析和計算化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)、藥物化學(xué)、有機材料化學(xué)、有機分析和計算化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)、藥物化學(xué)、有機材料化學(xué)扥各方面得到發(fā)展。扥各方面得到發(fā)展。u離子鍵 Ionic bondingu電子從金屬原子轉(zhuǎn)移到非金屬原子electron is fully transferred from metal to non-metalu由靜電吸引形成鍵binding is by electrostatic attraction.NaFNaF成鍵的兩個原子共享一對電子 A pair of electro

19、ns is shared between the two bonded atoms.H.H.HH Bonded pair+甲烷甲烷 METHANECHHHH. .xxxxCHHHH2.分子軌道理論分子軌道理論(Molecular Orbital Theory) 近似近似處理法處理法H.H.HH.HHHHbondingantibondings ss s* *HHp p-Bonding(Bonding molecular orbital)三、共價鍵的鍵參數(shù)三、共價鍵的鍵參數(shù) Parameter of covalent bond乙炔乙炔 Acetylene三氟化硼三氟化硼 Boron Trifluo

20、ride四四.有機反應(yīng)中共價鍵的斷裂類型有機反應(yīng)中共價鍵的斷裂類型 homolytic cleavageA+ BAB共價鍵的斷裂有兩種可能的方式，一種是均共價鍵的斷裂有兩種可能的方式，一種是均裂，另一種是異裂。裂，另一種是異裂。均裂反應(yīng)形成自由基均裂反應(yīng)形成自由基。 異裂反應(yīng)產(chǎn)生正、負離子。這類反應(yīng)可以認為異裂反應(yīng)產(chǎn)生正、負離子。這類反應(yīng)可以認為是反應(yīng)物通過共享電子對完全轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的。是反應(yīng)物通過共享電子對完全轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的。ABhe te ro lytic clea vageA+ + BBOND FISSION PROCESSESGeneration of carbon reactive in

21、termediatesCARBANIONCARBOCATION +Y +YCCRADICALS+YC HOMOLYSISHETEROLYSIS YC均裂異裂碳正離子碳負離子自由基鍵斷裂過程Types of Organic Reaction自由基反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)離子型反應(yīng)有機反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)CH3CH2CH2ClYC CH CX+II=0-I第三節(jié)第三節(jié) 研究有機化合物的一研究有機化合物的一 般步驟般步驟第四節(jié)第四節(jié) 有機化合物的分類有機化合物的分類1、按碳胳分類按碳胳分類 2 按官能團分類按官能團分類(見課本見課本)有 機 化 合 物鏈 狀 化 合 物環(huán) 狀 化 合 物碳 環(huán) 化 合 物雜 環(huán)

22、 化 合 物脂 環(huán) 化 合 物芳 環(huán) 化 合 物脂 雜 環(huán) 化 合 物芳 雜 環(huán) 化 合 物等的發(fā)展促進了高分子材料，特別是新功能材料的出現(xiàn)。有機等的發(fā)展促進了高分子材料，特別是新功能材料的出現(xiàn)。有機化學(xué)以共價鍵理論，構(gòu)象理論及反應(yīng)機理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化化學(xué)以共價鍵理論，構(gòu)象理論及反應(yīng)機理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，有機化學(xué)在蛋白質(zhì)和核酸的組成和結(jié)構(gòu)的學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，有機化學(xué)在蛋白質(zhì)和核酸的組成和結(jié)構(gòu)的研究，順序測定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面的成就為分研究，順序測定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面的成就為分子生物學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在有機化學(xué)的發(fā)展中它自身子生物學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在有機化學(xué)的發(fā)展中它自身的理論和方法也得到了長足的進步，建立在現(xiàn)代物理學(xué)（特別是的理論和方法也得到了長足的進步，