第1章 有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

1、有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)佘志剛佘志剛中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)化學(xué)研究所n有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)定義：研究定義：研究有機(jī)化合物有機(jī)化合物來源來源、制制備備、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、性能性能、應(yīng)用應(yīng)用以及以及有關(guān)理論有關(guān)理論、變變化規(guī)律化規(guī)律和和方法學(xué)方法學(xué)科學(xué)?？茖W(xué)。n有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)是化學(xué)專業(yè)的專業(yè)課；是化學(xué)專業(yè)的專業(yè)課；n是藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基是藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課；礎(chǔ)課；n是環(huán)境、預(yù)防醫(yī)學(xué)等專業(yè)的公共基礎(chǔ)課。是環(huán)境、預(yù)防醫(yī)學(xué)等專業(yè)的公共基礎(chǔ)課。有有 機(jī)機(jī) 化化 學(xué)學(xué)（90學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)）n教教 材材 有機(jī)化學(xué)，古練權(quán)，汪波，吳云東等編有機(jī)化學(xué)，

2、古練權(quán)，汪波，吳云東等編n新教材新教材： 在多年教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上在多年教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上, , 編寫出了新教編寫出了新教材。經(jīng)過材。經(jīng)過5 5年的使用和修改，已經(jīng)成為正式年的使用和修改，已經(jīng)成為正式教材。教材。n教學(xué)內(nèi)容體系教學(xué)內(nèi)容體系 本課程將采用全新的教學(xué)內(nèi)容體系。本課程將采用全新的教學(xué)內(nèi)容體系。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)包括四個部分包括四個部分n第一部分：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一部分：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)n第二部分：有機(jī)化學(xué)反應(yīng)第二部分：有機(jī)化學(xué)反應(yīng)n第三部分：生物有機(jī)化合物第三部分：生物有機(jī)化合物n第四部分：專題討論第四部分：專題討論 第一和第二部分是基礎(chǔ)；第三

3、和第四部分第一和第二部分是基礎(chǔ)；第三和第四部分是有機(jī)化學(xué)的深化、發(fā)展和應(yīng)用。是有機(jī)化學(xué)的深化、發(fā)展和應(yīng)用。n教學(xué)參考書教學(xué)參考書 n邢其毅等編，基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)（第二版），高教出版社，邢其毅等編，基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)（第二版），高教出版社，1998n有機(jī)化學(xué)，胡宏紋，高等教育出版社有機(jī)化學(xué)，胡宏紋，高等教育出版社 ，1990n有機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，R T 莫里森，科學(xué)出版社。莫里森，科學(xué)出版社。1992nGraham Solomons, Organic Chemistry, seventh edition, John Wiley & Sons, Inc.nJohn McMurry,Organic C

4、hemistry,6th Ed.,2004, Brooks/Cole 網(wǎng)上有機(jī)資源網(wǎng)上有機(jī)資源n美國有機(jī)化學(xué)會雜志/journals/joceah/nIUPAC命名http:/ http:/ 有機(jī)化學(xué)國家級精品課程有機(jī)化學(xué)國家級精品課程 http:/ 有機(jī)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程立體化教材體系有機(jī)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程立體化教材體系http:/ 有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)方法初步方法有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)方法初步方法1.1.課前課前預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)，課后，課后復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)，學(xué)會，學(xué)會聽課聽課 ，及時(shí)，及時(shí)發(fā)問發(fā)問，提高學(xué)習(xí)效率。提高學(xué)習(xí)效率。2.2.必要的記憶必要的記憶：如命名原則、某些重要的反應(yīng)等。：如命名原則、

5、某些重要的反應(yīng)等。通過必要的記憶，可以熟悉反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，通過必要的記憶，可以熟悉反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，活躍思維，提高興趣?；钴S思維，提高興趣。3.3.及時(shí)總結(jié)及時(shí)總結(jié)，把握主線，把握主線結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。4.4.多做練習(xí)多做練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題與同學(xué)和老師討論。，發(fā)現(xiàn)問題與同學(xué)和老師討論。5.5.重視實(shí)驗(yàn)重視實(shí)驗(yàn)，鞏固知識，發(fā)現(xiàn)問題。，鞏固知識，發(fā)現(xiàn)問題。 關(guān)鍵：關(guān)鍵：興趣興趣n考試及成績評定考試及成績評定n平時(shí)分?jǐn)?shù)（課堂測驗(yàn)、小結(jié)平時(shí)分?jǐn)?shù)（課堂測驗(yàn)、小結(jié) 10%）。）。n 期中考試（期中考試（35%）。）。n 期末考試（期末考試（55 %）。）。聯(lián)系方式聯(lián)系方式: 佘志剛：佘志剛：n

6、Qq： 553414341（用于輔導(dǎo)）（用于輔導(dǎo)）nPhone :Email: 第一章第一章 有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第一章第一章 重點(diǎn)講解問題重點(diǎn)講解問題n一一. 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)(發(fā)展及定義發(fā)展及定義)n二二. 有機(jī)化合物的特性有機(jī)化合物的特性n三三. 價(jià)鍵理論價(jià)鍵理論 n四四. 雜化軌道理論與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雜化軌道理論與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n五，分子軌道理論五，分子軌道理論n六六. 有機(jī)化合物的基本骨架和官能團(tuán)有機(jī)化合物的基本骨架和官能團(tuán)n七七. 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系n (1)

7、 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 (2) 非共價(jià)作用非共價(jià)作用 (3) 結(jié)構(gòu)異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu) 一.有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué) 什么是有機(jī)化合物？什么是有機(jī)化學(xué)？什么是有機(jī)化合物？什么是有機(jī)化學(xué)？1. 有機(jī)化合物有機(jī)化合物（1）最初的有機(jī)物是從植物內(nèi)取得的，如：糖酒，染料，）最初的有機(jī)物是從植物內(nèi)取得的，如：糖酒，染料，醋，含義有醋，含義有“有生機(jī)之物有生機(jī)之物”。 我國很早利用有機(jī)物：我國很早利用有機(jī)物：周禮周禮記載有記載有“染人染人”，管，管理理染色，制酒工業(yè)，染色，制酒工業(yè)，周王周王時(shí)代已經(jīng)使用膠，時(shí)代已經(jīng)使用膠，漢代漢代造紙。造紙。 漢末漢末的的“神農(nóng)本草經(jīng)神農(nóng)本草經(jīng)”記載了記載了365種藥物，其中

8、種藥物，其中大大部分為植物部分為植物，是世界上最早的一部，是世界上最早的一部藥典藥典。 此時(shí)所使用的此時(shí)所使用的有機(jī)化合物有機(jī)化合物是是“混合物混合物”。n（2）有機(jī)化合物的）有機(jī)化合物的純化純化n在長期實(shí)踐中，人們掌握了有機(jī)化合物的在長期實(shí)踐中，人們掌握了有機(jī)化合物的純化純化方方法。法。n1773年，由尿液中尿素年，由尿液中尿素n1769年，由葡萄汁內(nèi)酒石酸年，由葡萄汁內(nèi)酒石酸n 檸檬汁內(nèi)檸檬酸檸檬汁內(nèi)檸檬酸n 尿尿酸尿尿酸n 酸牛奶酸牛奶 乳酸等乳酸等n1805年年 鴉鴉 片片 嗎啡嗎啡n（3） 有機(jī)物有機(jī)物組成分析組成分析n 有了純的有機(jī)化學(xué)，人們要問，有機(jī)化合物有有了純的有機(jī)化學(xué)，人們

9、要問，有機(jī)化合物有什么組成的？什么組成的？n 我們知道有機(jī)化合物是可以燃燒的，但當(dāng)時(shí)燃燒我們知道有機(jī)化合物是可以燃燒的，但當(dāng)時(shí)燃燒是有什么引起的，還不清楚，當(dāng)時(shí)認(rèn)為空氣是純凈是有什么引起的，還不清楚，當(dāng)時(shí)認(rèn)為空氣是純凈物。為了解釋燃燒過程，科學(xué)家提出物。為了解釋燃燒過程，科學(xué)家提出“燃素學(xué)說燃素學(xué)說”。正是這種理論阻礙了有機(jī)物分析方法的發(fā)展。正是這種理論阻礙了有機(jī)物分析方法的發(fā)展。n 直到直到Lavoisier首次闡明物質(zhì)的燃燒的本質(zhì)物質(zhì)首次闡明物質(zhì)的燃燒的本質(zhì)物質(zhì)與空氣中的氧反應(yīng)的結(jié)構(gòu)，推翻了與空氣中的氧反應(yīng)的結(jié)構(gòu)，推翻了“燃素學(xué)說燃素學(xué)說”，建立了有機(jī)化學(xué)的分析方法。建立了有機(jī)化學(xué)的分析方

10、法。n從而證明有機(jī)化合物主要是由從而證明有機(jī)化合物主要是由碳和氫碳和氫組成的組成的。n（4）人工合成有機(jī)化合物）人工合成有機(jī)化合物n 1806年年J. Berzelius首先使用首先使用“有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)”名名詞，他認(rèn)為有機(jī)物在動植物體內(nèi)細(xì)胞中受詞，他認(rèn)為有機(jī)物在動植物體內(nèi)細(xì)胞中受特殊力特殊力量量的作用而產(chǎn)生的，這種力量叫的作用而產(chǎn)生的，這種力量叫“生活力生活力”。因。因此此人工合成人工合成是是不可能不可能的。的。 n 1828年年F.Wohler從無機(jī)從無機(jī)氰酸銨氰酸銨NH4CNO轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為尿素為尿素CO(NH2)2（有機(jī)物）告訴（有機(jī)物）告訴Berzelius，他說，他說“我我合成尿素合成

11、尿素不需要人或不需要人或動物的肝或腎動物的肝或腎”。但當(dāng)。但當(dāng)時(shí)一些權(quán)威的科學(xué)家認(rèn)為時(shí)一些權(quán)威的科學(xué)家認(rèn)為Wohler的合成不是全合的合成不是全合成。認(rèn)為尿素是動物成。認(rèn)為尿素是動物排泄物排泄物，易分解為，易分解為CO2和和NH3，是有，是有機(jī)物和礦物機(jī)物和礦物之間的之間的聯(lián)系環(huán)節(jié)聯(lián)系環(huán)節(jié) 。nOrganicn derived from living organismnVital force theoryn Organic compounds needs a “vital force” to create themn1828， Friedrich Wohler NH4+ -OCNNH2ONH2

12、 Heatn1845年，柯爾柏合成了醋酸（年，柯爾柏合成了醋酸（CH3COOH） 之后，不斷有有機(jī)物被人工合成，如之后，不斷有有機(jī)物被人工合成，如石蠟烴、醇、石蠟烴、醇、脂肪酸、甘油、蘋果酸、甲醛糖、毒芹堿和尿酸脂肪酸、甘油、蘋果酸、甲醛糖、毒芹堿和尿酸等等n特別是在特別是在1854年，貝特羅合成了年，貝特羅合成了脂肪脂肪 這一發(fā)現(xiàn)引起巨大轟動，因?yàn)橹臼羌?xì)胞組織內(nèi)的這一發(fā)現(xiàn)引起巨大轟動，因?yàn)橹臼羌?xì)胞組織內(nèi)的 物質(zhì)，物質(zhì)， 它的人工合成意味著它的人工合成意味著 “生命力論生命力論”被徹底被徹底推翻推翻 。后來更多的有機(jī)化合物被合成出來：后來更多的有機(jī)化合物被合成出來：n有機(jī)化合物定義有機(jī)化合

13、物定義n從來源定義從來源定義： 人工合成有機(jī)物擴(kuò)大有機(jī)物的范圍，至此把人工合成有機(jī)物擴(kuò)大有機(jī)物的范圍，至此把從動植從動植分離分離出的有機(jī)物和出的有機(jī)物和人工合成人工合成的物質(zhì)都叫有的物質(zhì)都叫有機(jī)物。機(jī)物。n從組成定義從組成定義：n 自從自從Laooisier等創(chuàng)造了有機(jī)化學(xué)合物分析方等創(chuàng)造了有機(jī)化學(xué)合物分析方法后，對其組成就有新的認(rèn)識，通過分析發(fā)現(xiàn)，法后，對其組成就有新的認(rèn)識，通過分析發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)有機(jī)物含有絕大多數(shù)有機(jī)物含有碳和氫碳和氫，少數(shù)還含有，少數(shù)還含有氮、氧、氮、氧、硫、鹵素硫、鹵素等。因此等。因此1848年年L. Gmelim把有機(jī)化學(xué)把有機(jī)化學(xué)叫叫“碳的化學(xué)碳的化學(xué)”，有機(jī)物有機(jī)

14、物“含碳的化合物含碳的化合物”，但，但這不科學(xué)。這不科學(xué)。n 我們今天把有機(jī)物看作是我們今天把有機(jī)物看作是碳?xì)浠衔铮N）碳?xì)浠衔铮N）及其衍生物及其衍生物。 2.有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)n人們使用有機(jī)物歷史源遠(yuǎn)流長，但有有機(jī)化學(xué)人們使用有機(jī)物歷史源遠(yuǎn)流長，但有有機(jī)化學(xué)作作為一門科學(xué)是近代的事為一門科學(xué)是近代的事。n十九世紀(jì)初至五十年代，有機(jī)化學(xué)才形成獨(dú)立十九世紀(jì)初至五十年代，有機(jī)化學(xué)才形成獨(dú)立學(xué)科。學(xué)科。n當(dāng)時(shí)，人們可以合成有機(jī)化合物，對有機(jī)物的當(dāng)時(shí)，人們可以合成有機(jī)化合物，對有機(jī)物的來來源源，組成組成，合成合成及及性質(zhì)方面性質(zhì)方面有初步了解。有初步了解。 “有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)是怎樣的？有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)

15、是怎樣的？”n碳原子的四價(jià)學(xué)說：碳原子的四價(jià)學(xué)說：建新有機(jī)物建新有機(jī)物結(jié)構(gòu)理論結(jié)構(gòu)理論n1857年年Kekle和和Couper收集豐富的資料，研究收集豐富的資料，研究許多碳化合物，兩人獨(dú)立地提出兩個原則：許多碳化合物，兩人獨(dú)立地提出兩個原則：n碳是四價(jià)的碳是四價(jià)的：n 碳在有機(jī)物中保持四價(jià)，無論多復(fù)雜的分子，碳在有機(jī)物中保持四價(jià)，無論多復(fù)雜的分子，碳原子和其它原子保持一定比例。碳原子和其它原子保持一定比例。CH3CHCl2等。等。n碳原子碳原子可以可以互相成鍵互相成鍵:n 因此可以組成長鏈和復(fù)雜的化合物。因此可以組成長鏈和復(fù)雜的化合物。n他們的觀點(diǎn)他們的觀點(diǎn)建立了有機(jī)結(jié)構(gòu)（平面結(jié)構(gòu)）理論建立了

16、有機(jī)結(jié)構(gòu)（平面結(jié)構(gòu)）理論基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。 有機(jī)分子的有機(jī)分子的立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)的建立的建立n1874年由年由Vant Hoff和和Le Bel分別提出碳的分別提出碳的四面四面體構(gòu)型體構(gòu)型的學(xué)說（不是平面結(jié)構(gòu)），建立了有機(jī)化的學(xué)說（不是平面結(jié)構(gòu)），建立了有機(jī)化學(xué)立體結(jié)構(gòu)概念。奠定了學(xué)立體結(jié)構(gòu)概念。奠定了立體有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)立體有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)。n碳原子的碳原子的四價(jià)理論四價(jià)理論和有機(jī)分子和有機(jī)分子面四面體結(jié)構(gòu)面四面體結(jié)構(gòu)的建的建立，使立，使有機(jī)化學(xué)成為完整的獨(dú)立的學(xué)科。有機(jī)化學(xué)成為完整的獨(dú)立的學(xué)科。 “可見人們對有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)認(rèn)識經(jīng)可見人們對有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)認(rèn)識經(jīng)過了漫長歷史階段，沖破了重重障礙和

17、阻力，才過了漫長歷史階段，沖破了重重障礙和阻力，才得以形成現(xiàn)代的系統(tǒng)、科學(xué)的有機(jī)化學(xué)。得以形成現(xiàn)代的系統(tǒng)、科學(xué)的有機(jī)化學(xué)?！?n現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)的發(fā)展n上世紀(jì)初，有物理學(xué)等一系列新發(fā)現(xiàn)的推動下，上世紀(jì)初，有物理學(xué)等一系列新發(fā)現(xiàn)的推動下，建立建立價(jià)鍵理論價(jià)鍵理論。n上世紀(jì)三十年代上世紀(jì)三十年代量子化學(xué)量子化學(xué)引入，使有機(jī)化學(xué)有了引入，使有機(jī)化學(xué)有了理論指導(dǎo)，有理論基礎(chǔ)。闡明了化學(xué)鍵的理論指導(dǎo)，有理論基礎(chǔ)。闡明了化學(xué)鍵的微觀本微觀本質(zhì)。質(zhì)。n上世紀(jì)六十年代起，現(xiàn)代物理方法的應(yīng)用（上世紀(jì)六十年代起，現(xiàn)代物理方法的應(yīng)用（X一一光線，四大光譜，計(jì)算機(jī)），使有機(jī)物結(jié)構(gòu)測定光線，四大光譜，計(jì)算

18、機(jī)），使有機(jī)物結(jié)構(gòu)測定就很方便，就很方便，有機(jī)化學(xué)面貌煥然一新有機(jī)化學(xué)面貌煥然一新。n而今有機(jī)化學(xué)已經(jīng)發(fā)展為許多分支而今有機(jī)化學(xué)已經(jīng)發(fā)展為許多分支 ，天然有機(jī)化天然有機(jī)化學(xué)，高等有機(jī)化（理論有機(jī)），有機(jī)合成化學(xué)，學(xué)，高等有機(jī)化（理論有機(jī)），有機(jī)合成化學(xué)，有機(jī)分析化學(xué)有機(jī)分析化學(xué)等，和其它學(xué)科形成多種邊緣科學(xué)：等，和其它學(xué)科形成多種邊緣科學(xué)：金屬有機(jī)化學(xué)，生物有機(jī)化學(xué)，量子有機(jī)化學(xué)金屬有機(jī)化學(xué)，生物有機(jī)化學(xué)，量子有機(jī)化學(xué)等。等。n我國是最早的文明古國，古代對天然有機(jī)物的利我國是最早的文明古國，古代對天然有機(jī)物的利用（中草藥），有卓越的成就，為人類作了貢獻(xiàn)。用（中草藥），有卓越的成就，為人類作了貢

19、獻(xiàn)。n1965年我國首次成功的用年我國首次成功的用化學(xué)方法合成化學(xué)方法合成了具有生了具有生物活性的物活性的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)牛胰島素的全合成，現(xiàn)在可牛胰島素的全合成，現(xiàn)在可以合成多種復(fù)雜的具有生理活性的天然物質(zhì)。以合成多種復(fù)雜的具有生理活性的天然物質(zhì)。 有機(jī)化學(xué)是一門迅速發(fā)展的學(xué)科有機(jī)化學(xué)是一門迅速發(fā)展的學(xué)科 有機(jī)合成化學(xué)天然有機(jī)化學(xué)生物有機(jī)化學(xué)金屬與元素有機(jī)化學(xué)物理有機(jī)化學(xué)有機(jī)分析化學(xué)藥物化學(xué)香料化學(xué)農(nóng)藥化學(xué)有機(jī)新材料化學(xué) 等學(xué)科生命科學(xué)材料科學(xué)環(huán)境科學(xué)化學(xué)生物學(xué)能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè) 等方面. 19012002年，諾貝爾化學(xué)獎共年，諾貝爾化學(xué)獎共94項(xiàng)，其中項(xiàng)，其中有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)方面的方面的 化學(xué)獎

20、化學(xué)獎57項(xiàng)，占化學(xué)獎項(xiàng)，占化學(xué)獎61%2008年諾貝爾化學(xué)獎年諾貝爾化學(xué)獎n瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎委員會今天宣布瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎委員會今天宣布,美籍華裔科學(xué)家美籍華裔科學(xué)家錢永健錢永健和美國科學(xué)家馬丁和美國科學(xué)家馬丁沙爾菲沙爾菲、日本科學(xué)家、日本科學(xué)家下村修下村修獲得獲得2008年度年度諾貝爾化學(xué)獎諾貝爾化學(xué)獎,因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)和研究了因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)和研究了綠色綠色熒光蛋白熒光蛋白。 錢永?。簩ρ芯烤G色熒光蛋白發(fā)光機(jī)理錢永健：對研究綠色熒光蛋白發(fā)光機(jī)理,發(fā)發(fā)明了多色熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)明了多色熒光蛋白標(biāo)記技術(shù),可用各種顏色可用各種顏色來標(biāo)識不同的蛋白和細(xì)胞來標(biāo)識不同的蛋白和細(xì)胞,為細(xì)胞生物學(xué)和為

21、細(xì)胞生物學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)發(fā)展帶來一場突破。神經(jīng)生物學(xué)發(fā)展帶來一場突破。 下村修：首位從水母中分離下村修：首位從水母中分離出綠色熒光蛋白的科學(xué)家。出綠色熒光蛋白的科學(xué)家。 馬丁馬丁沙爾菲：他的成就在于將綠色熒光蛋白沙爾菲：他的成就在于將綠色熒光蛋白表達(dá)到其他生物體表達(dá)到其他生物體,綠色熒光蛋白能夠作為各綠色熒光蛋白能夠作為各種生物現(xiàn)象的亮光基因標(biāo)簽種生物現(xiàn)象的亮光基因標(biāo)簽,他的貢獻(xiàn)巨大。他的貢獻(xiàn)巨大。 有機(jī)化學(xué)的定義有機(jī)化學(xué)的定義nModern Definition of Organic ChemistrynOrganic Chemistry is the Chemistry of Carbon

22、Compounds （ Hydrocarbons and derivates)n有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 研究研究有機(jī)化合物有機(jī)化合物來源來源、制備制備、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、性能性能、應(yīng)用應(yīng)用以及以及有關(guān)理論有關(guān)理論、變化規(guī)律變化規(guī)律和和方法學(xué)方法學(xué)科學(xué)。科學(xué)。自自然然界界中中碳碳的的循循環(huán)環(huán) 二二. 有機(jī)物的特性有機(jī)物的特性1. 分子組成復(fù)雜分子組成復(fù)雜：如：如：B12 C63H90N14O14PCo2. 對熱不穩(wěn)定、可燃燒對熱不穩(wěn)定、可燃燒，可用以區(qū)別有機(jī)物和無機(jī)，可用以區(qū)別有機(jī)物和無機(jī)物；物； 除少數(shù)有機(jī)物外，絕大部分有機(jī)物可燃性：如酒精、糖、除少數(shù)有機(jī)物外，絕大部分有機(jī)物可燃性：如酒精、糖、汽油、棉花、

23、木材。有的有機(jī)物加熱到一定溫度易分解。汽油、棉花、木材。有的有機(jī)物加熱到一定溫度易分解。 3. 在水中溶解度一般較小在水中溶解度一般較小，易溶于有機(jī)溶劑。，易溶于有機(jī)溶劑?！跋嘞嗨葡嗳茉硭葡嗳茉怼?； 有機(jī)物多數(shù)極性小，按相似相容原理，只溶于極性小的溶有機(jī)物多數(shù)極性小，按相似相容原理，只溶于極性小的溶劑中，如乙醇、苯、乙醚中，難溶于極性強(qiáng)，介電常數(shù)大的劑中，如乙醇、苯、乙醚中，難溶于極性強(qiáng)，介電常數(shù)大的水，當(dāng)然少數(shù)一些極性較大的有機(jī)物，如乙醇、乙酸等也與水，當(dāng)然少數(shù)一些極性較大的有機(jī)物，如乙醇、乙酸等也與水混溶。水混溶。 n4.溶點(diǎn)低溶點(diǎn)低400以下。以下。 有機(jī)物在室溫下常為氣體、液體或低

24、熔點(diǎn)的有機(jī)物在室溫下常為氣體、液體或低熔點(diǎn)的固體。固體。 有機(jī)物分子是共價(jià)鍵組成的，有機(jī)物分子是共價(jià)鍵組成的，分間作用較小，分間作用較小，熔點(diǎn)低熔點(diǎn)低，熔點(diǎn)也是有機(jī)化合物的重要物理常數(shù)一，熔點(diǎn)也是有機(jī)化合物的重要物理常數(shù)一，鑒別和判斷鑒別和判斷有機(jī)化合物的有機(jī)化合物的純度純度。n5.反應(yīng)速度慢反應(yīng)速度慢 有機(jī)反應(yīng)很慢，有些反應(yīng)幾小時(shí)，幾天甚至有機(jī)反應(yīng)很慢，有些反應(yīng)幾小時(shí)，幾天甚至幾十天才能完成。像幾十天才能完成。像煤、石油經(jīng)過幾億萬年才形煤、石油經(jīng)過幾億萬年才形成的成的。 原因：有機(jī)反應(yīng)是分子間的反應(yīng)，需要分子原因：有機(jī)反應(yīng)是分子間的反應(yīng)，需要分子間的間的有效撞頭有效撞頭，只有那些，只有那些能

25、量較高分子能量較高分子才能發(fā)生才能發(fā)生有效碰撞有效碰撞，因此有機(jī)反應(yīng)常需要，因此有機(jī)反應(yīng)常需要加熱加熱，光照光照以增以增加能量，增加加能量，增加催化劑催化劑降低活化能，攪拌增加分子降低活化能，攪拌增加分子的的碰撞機(jī)會碰撞機(jī)會。n6.反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)復(fù)雜副反應(yīng)多，產(chǎn)率低。副反應(yīng)多，產(chǎn)率低。 有機(jī)分子組成復(fù)雜，反應(yīng)常常在有機(jī)分子組成復(fù)雜，反應(yīng)常常在多個部位多個部位發(fā)發(fā)生，產(chǎn)生不同的產(chǎn)物，以致生，產(chǎn)生不同的產(chǎn)物，以致主產(chǎn)物主產(chǎn)物的的產(chǎn)率較低產(chǎn)率較低。因此有機(jī)合成常需要選擇因此有機(jī)合成常需要選擇最佳的反應(yīng)條件最佳的反應(yīng)條件；反應(yīng)；反應(yīng)后產(chǎn)物中混合雜質(zhì)較多，需要進(jìn)行后產(chǎn)物中混合雜質(zhì)較多，需要進(jìn)行分離提純分離

26、提純。n7、同分異物質(zhì)的現(xiàn)象普遍、同分異物質(zhì)的現(xiàn)象普遍 無機(jī)物有幾萬種，而由碳組成的有機(jī)物大約幾百萬種，這是由同分異物現(xiàn)象造成的。例C14H30，十四烷就有1858個異構(gòu)體。 nQuestion: What makes carbon so special?Why are there so many carbon- containing compounds?n Answer： 物質(zhì)性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)決定的物質(zhì)性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)決定的! 三，價(jià)鍵理論三，價(jià)鍵理論Valence Bond Theory +1s 1s 軌道交蓋 氫分子共價(jià)鍵共價(jià)鍵的形成看成是的形成看成是原子軌道原子軌道的的重疊重疊或電或電子配對子

27、配對的結(jié)果。兩的結(jié)果。兩個原子的未成對電子，若自旋相反，就能配對。個原子的未成對電子，若自旋相反，就能配對。 共價(jià)鍵具有方向性共價(jià)鍵具有方向性xy1s - 2px 2py - 2pyy yx共價(jià)鍵具有飽和性共價(jià)鍵具有飽和性最大重疊原理最大重疊原理 共價(jià)鍵的共價(jià)鍵的飽和性飽和性和和方向方向性性決定了共價(jià)鍵分子的決定了共價(jià)鍵分子的基本組成基本組成：H2, Cl2，H2O, HCl等。等。Question： 為什么碳原子核外只有兩個未成對的單電子，為什么碳原子核外只有兩個未成對的單電子，但是能形成但是能形成四個化學(xué)鍵四個化學(xué)鍵？ 如：如：CH4, C2H6 ，不是，不是平面結(jié)構(gòu)，而且是平面結(jié)構(gòu)，而且

28、是四面體結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)，鍵角在，鍵角在109.5o左左右？右？ 這是價(jià)鍵理論無法解釋的。于是科學(xué)家提出了這是價(jià)鍵理論無法解釋的。于是科學(xué)家提出了雜雜化軌道理論化軌道理論。四、雜化軌道理論四、雜化軌道理論 HybridizationnC 1s22s22p2 2s22px12py12pz0 nN 1s22s22p3 2s22px12py12pz1nO 1s22s22p4 2s22px22py12pz1 n如果如果C、N、O與氫成鍵使用原子軌道與氫成鍵使用原子軌道 p 軌道，軌道， 則則H-C-H、H-NH2 和和 H-O-H的鍵角應(yīng)該是的鍵角應(yīng)該是900n事實(shí)上，分子的鍵角并不等于原子軌道間事實(shí)上

29、，分子的鍵角并不等于原子軌道間的夾角的夾角因此提出了雜化軌道理論，認(rèn)為因此提出了雜化軌道理論，認(rèn)為C、N、O在與在與氫原子成鍵時(shí)使用的是氫原子成鍵時(shí)使用的是 s 與與 p 軌道的雜化軌道軌道的雜化軌道OHH104.5o109.5oHHHH107.3oNHHHnC 1s22s22p2 n2s22px12py12pz0 2s12px12py12pz1 n1s + 1px + 1py + 1pz 4 sp3neach orbital has one electron 1. sp3 Hybridizationpromotionhybridization雜化軌道：雜化軌道：能量能量相近的原子軌道相近的原

30、子軌道經(jīng)經(jīng)能量均化能量均化的的過程（重新組合）所形成的過程（重新組合）所形成的能量相等的軌道。能量相等的軌道。HCHHH1. sp3 HybridizationTo form a Tetrahedron CarbonBonding in Methane1. sp3 HybridizationHCHHHCH4nConfiguration isomers enantiomersn a chiral carbon a carbon linked with four different kinds of atoms1. sp3 HybridizationHHHHHHHHMirrorHHOCH3CH2C

31、lHOHClH2CH3CMirrorBonding in EthaneC C 鍵：鍵： s s 鍵（鍵（ sp3 - sp3）C H 鍵：鍵： s s 鍵（鍵（1s - sp3）CCHHHHHHCH3CH3nConformation isomer ethanenC 1s22s22p2 n2s22px12py12pz0 2s12px12py12pz1 n1s + 1px + 1py + 1pz 3 sp2 + 1 pzneach orbital has one electronpromotionhybridization2. sp2 Hybridization2 . sp2 Hybridizat

32、ionTo form a planer carbonBonding in EtheneC=C 鍵：鍵：1 s s 鍵鍵 （ sp2 sp2） + 1 p p 鍵（鍵（p p）C H 鍵：鍵： s s 鍵（鍵（1s sp2）CCHHHHCH2=CH22. sp2 Hybridizationnanother kind of stereo-isomer Geometric Isomerization - cis, transnC 1s22s22p2 n2s22px12py12pz0 2s12px12py12pz1 n1s + 1px + 1py + 1pz 2sp + 1 py + 1pzneach

33、 orbital has one electron promotionhybridization3. sp Hybridization3. sp HybridizationTo form a linear carbonBonding in EthyneCC 鍵：鍵： 1 s s 鍵鍵 （ sp2 sp2） + 2 p p 鍵鍵 （p p）C H 鍵：鍵： s s 鍵鍵 （1s sp）CCHHHCCH3. sp HybridizationnOptical Activity in AllenesCCCCCCsp hybridiztion4. 有機(jī)分子有機(jī)分子lewis電子結(jié)構(gòu)式和凱庫勒電子結(jié)構(gòu)式和

34、凱庫勒(kekul)結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 原子的電子配對成鍵，形成穩(wěn)定的電子構(gòu)型。原子的電子配對成鍵，形成穩(wěn)定的電子構(gòu)型。HCHHH這種用這種用電子對表示共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)電子對表示共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的化學(xué)式稱為的化學(xué)式稱為lewis結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)式。 表示出未共用電子對的表示出未共用電子對的 lewis電子結(jié)構(gòu)式和電子結(jié)構(gòu)式和kekul結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式HHH C C C H HHOHCHHCOCHHHH N HHNHHH凱庫勒凱庫勒(kekul)結(jié)構(gòu)式是結(jié)構(gòu)式是用鍵線表示化學(xué)鍵HCCOHHHOHCOCHHHHH4 H+ CH C HHH5. 有機(jī)化合物異構(gòu)現(xiàn)象有機(jī)化合物異構(gòu)現(xiàn)象 IsomerismC2H6O: CH3OC

35、H3 CH3CH2OH C3H6O: CH2=CHOCH3 CH2=CHCH2OH CH3C(OH)=CH2 CH3CH=CHOH CH3COCH3 CH3CH2CHO H3CHHHOHHCH3HOOHOCCHOHHH3CCCOHHHH3C5.有機(jī)化合物異構(gòu)現(xiàn)象有機(jī)化合物異構(gòu)現(xiàn)象 Isomerismn Isomers n Constitutional isomers Stereoisomersn Configurational isomers Conformational isomersn Optical isomers Geometric isomers nEnantiomers Diast

36、ereomers具有相同分子式，而分子中原子或基團(tuán)連接的順序不同具有相同分子式，而分子中原子或基團(tuán)連接的順序不同的，稱為的，稱為構(gòu)造異體構(gòu)造異體。在分子中原子的結(jié)合。在分子中原子的結(jié)合順序相同順序相同，而，而原子或原子團(tuán)在原子或原子團(tuán)在空間的相對位置空間的相對位置不同的，稱為不同的，稱為立體異構(gòu)立體異構(gòu)。n構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)又分為（碳）鏈異構(gòu)、位置異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)。又分為（碳）鏈異構(gòu)、位置異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)。立體異構(gòu)立體異構(gòu)又分為又分為構(gòu)象構(gòu)象和和構(gòu)型構(gòu)型異構(gòu)，而構(gòu)型異構(gòu)還分為異構(gòu)，而構(gòu)型異構(gòu)還分為 順順反異構(gòu)反異構(gòu)和和旋光異構(gòu)（對映異旋光異構(gòu)（對映異和和非對映異構(gòu)體）非對映異構(gòu)體）。 HHHH(

37、1)(2)(3)(4)(5)CHOO(6)(7)6. 共價(jià)鍵的屬性共價(jià)鍵的屬性1) 鍵長鍵長 成鍵兩原子核之間的距離。單位：成鍵兩原子核之間的距離。單位：nm or pm,同同類型化學(xué)鍵的鍵長估計(jì)化學(xué)建的穩(wěn)定性。類型化學(xué)鍵的鍵長估計(jì)化學(xué)建的穩(wěn)定性。2) 鍵角鍵角兩個共價(jià)鍵之間的夾角。反映一個分子的立體結(jié)構(gòu)兩個共價(jià)鍵之間的夾角。反映一個分子的立體結(jié)構(gòu)CHHHH109.5oCCH3CH3HH112o106oOH3CCH3111o3) 鍵能鍵能 形成共價(jià)鍵過程中體系釋放的能量或共價(jià)鍵裂解成原子時(shí)形成共價(jià)鍵過程中體系釋放的能量或共價(jià)鍵裂解成原子時(shí) 體系吸收的能量。體系吸收的能量。CC CC CC CH

38、 nm 0.154 0.134 0.120 0.110 CH4CH3+ H 435CH3CH2+ H 443CH2CH+ H 443CHC+ H 339Ed/kJ mol-1 C-H鍵鍵能鍵鍵能 = 415kJ/mol 鍵能反映共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能愈大則鍵愈穩(wěn)定。鍵能反映共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能愈大則鍵愈穩(wěn)定。CC C H CN CO CF 347 415 305 360 485 kJ/mol-1CCl CBr CI CC CC 339 285 218 611 837 4) 鍵的極性：鍵的極性：鍵的極性鍵的極性是由于成鍵原子的電負(fù)性不同而引起的是由于成鍵原子的電負(fù)性不同而引起的非極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵

39、 極性共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵 H-H Cl-Cl H-ClHCl+ + - - + + 部分正電荷部分正電荷 - - 部分負(fù)電荷部分負(fù)電荷偶極矩偶極矩( )有方向性有方向性箭頭由箭頭由正端正端指向指向負(fù)端負(fù)端、指向、指向電負(fù)性更大電負(fù)性更大的原子。的原子。HClCCH3CCH3BrBrOCH3CH2CH2CH3凈偶極矩指向凈偶極矩指向多原子分子多原子分子的的偶極矩偶極矩,是各鍵偶極矩的是各鍵偶極矩的向量和向量和。(分子的形狀分子的形狀) = e d 單位：單位：DThe vector sum of the magnitude and the direction of the individual b

40、ond dipole determines the overall dipole moment of a molecule Molecular Dipole 5）鍵的極化度）鍵的極化度 n在外電場作用下，共價(jià)鍵的在外電場作用下，共價(jià)鍵的極性發(fā)生變化極性發(fā)生變化稱做鍵的稱做鍵的極極化性化性。n鍵的極化性用鍵的極化性用極化度極化度來度量，它表示成鍵電子被成鍵來度量，它表示成鍵電子被成鍵原子核原子核電荷約束電荷約束的的相對程度相對程度。極化度極化度與成鍵原子的與成鍵原子的體體積積、電負(fù)性電負(fù)性、鍵的種類鍵的種類以及以及外電場的強(qiáng)度外電場的強(qiáng)度有關(guān)。例如：有關(guān)。例如： CO CO；II BrBr Cl

41、Cl；極化度： CI CBr CCl CF；小小 結(jié)結(jié)n共價(jià)鍵的共價(jià)鍵的鍵能鍵能和和鍵長鍵長反映了鍵的強(qiáng)度，反映了鍵的強(qiáng)度，即分子的即分子的熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性；n鍵角反映了分子的鍵角反映了分子的空間形象空間形象；n鍵的鍵的偶極矩偶極矩和和鍵的極化性鍵的極化性反映了分子的反映了分子的化學(xué)反應(yīng)活性化學(xué)反應(yīng)活性和它們的和它們的物理性質(zhì)物理性質(zhì)。 五、五、Molecular Orbitals Molecular orbitals belong to the whole molecule s s bond: formed by overlapping of two s orbitals Bond stre

42、ngth/bond dissociation: energy required to break a bond or energy released to form a bondIn-phase overlap forms a bonding MO; out-of-phase overlap forms an antibonding MOSigma bond (s) is formed by end-on overlap of two p orbitalsA s bond is stronger than a p bondPi bond (p) is formed by sideways ov

43、erlap of two parallel p orbitals六、有機(jī)分子的基本骨架和官能團(tuán)六、有機(jī)分子的基本骨架和官能團(tuán)n基本骨架基本骨架 由碳由碳-碳鍵和碳碳鍵和碳-氫鍵構(gòu)成氫鍵構(gòu)成(開鏈)烷烴(開鏈)烯烴(開鏈)炔烴(開鏈)不飽和烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴環(huán)炔烴芳香烴六、有機(jī)分子的基本骨架和官能團(tuán)六、有機(jī)分子的基本骨架和官能團(tuán)有機(jī)分子的官能團(tuán)有機(jī)分子的官能團(tuán)n官能團(tuán)：官能團(tuán)：有機(jī)分子中具有有機(jī)分子中具有一定性質(zhì)一定性質(zhì)的部分原子的部分原子的集合。的集合。n含官能團(tuán)的有機(jī)化合物：含官能團(tuán)的有機(jī)化合物：可看作是可看作是碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔镏兄袣錃浔桓鞣N被各種不同官能團(tuán)不同官能團(tuán)取代后的產(chǎn)物，即取代后的

44、產(chǎn)物，即烴的烴的衍生物衍生物。n有機(jī)化合物按有機(jī)化合物按官能團(tuán)分官能團(tuán)分為：為：烯烴、炔烴、鹵代烯烴、炔烴、鹵代烴、醇烴、醇/酚、醚、醛酚、醚、醛/酮、羧酸及其衍生物、胺、酮、羧酸及其衍生物、胺、腈、硝基化合物、磺酸等。腈、硝基化合物、磺酸等。（1）Functional Groups Containing Halogen鹵代烴鹵代烴 Alkyl Halides +R-X - R+ + X-nStructural Features:nX: ns2np5nhalogen - electronegativity is bigger than carbonnPolar Covalent Bond（2）

45、Functional Groups Containing Oxygenn 醚（醚（Ethers） R-O-Rn 醇（醇（Alcohols） R-OH n 酚（酚（Phenols） Ar-OHn 醛（醛（Aldehydes） R(H)C=O n 酮（酮（Ketones） R2 C=On 羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物n（Carboxylic Acids and their Derivatives）n RCOOH, RCOOR, RCONR2, RCOX（2）Functional Groups Containing OxygennThe structure Features:nO: ( 1s2 )2

46、s22p4 n sp3, sp2 hybridization n C-O single, double bondn 4 orbitals, but 6 electrons in an atoms there is two lone pairs of electronsOHH104.5o（2）Functional Groups Containing OxygennThe structure Features:n Polar Covalent BondC OOCnHydrogen-BondCOHCOHCOOHC OOCOsp3CO(3) Functional Groups Containing N

47、itrogenn 胺（胺（Amines）: RNH2 R2NH R3N n 季銨鹽季銨鹽 （R4N+X-）n 亞胺（亞胺（Imines）: -C=NH, -C=NR; n 腈（腈（Nitrile）: RCN (-CN, cyano group )(3) Functional Groups Containing NitrogennThe structure Features:nN: ( 1s2 )2s22p3 n sp3, sp2, sp hybridization n C-N single， double, triple bondn 4 orbitals, but 5 electrons in

48、 an atoms there is a lone pair of electrons107.3oNHHH(3) Functional Groups Containing NitrogennThe structure Features:n Polar Covalent Bondn Hydrogen-BondCNNRHHNHRH七、七、 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 均裂均裂 自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)（A ：B A + B） 親電加成親電加成 親電反應(yīng)親電反應(yīng)有機(jī)反應(yīng)有機(jī)反應(yīng) 親電取代親電取代(舊鍵的斷裂舊鍵的斷裂 離子型反應(yīng)離子型反應(yīng) 消去反應(yīng)消去反應(yīng)和新鍵形成和新鍵形

49、成）（A ：B A+ + B- ） 親核加成親核加成 異裂異裂 親核反應(yīng)親核反應(yīng) 親核取代親核取代 協(xié)同反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系（1 1）C-HC-H鍵鍵能較高，其斷裂一般鍵鍵能較高，其斷裂一般 是通過是通過游離基反應(yīng)游離基反應(yīng) （A ：B A + B）（1）共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系）共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系Cl + H CH3CH3+ HClCH3+ ClClClCH3Cl+Cl-Clhv2Cl(2)(2)極性共價(jià)鍵，如極性共價(jià)鍵，如C-X，C-OTs等，等，取代反應(yīng)取代反應(yīng)更多是通過更多是通過 親核親核方式進(jìn)行方式進(jìn)行C X+C OH+XOH親核取代1.共價(jià)

50、鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系(3)不飽和鍵不飽和鍵可以發(fā)生可以發(fā)生加成反加成反應(yīng)，并且因應(yīng)，并且因?yàn)殒I的特性不同反應(yīng)的歷程不同為鍵的特性不同反應(yīng)的歷程不同C C+H OHCHCOHCCOHH親電加成CO+R MgXCROMgXCROHH2OC NCH NHH2Cat親核加成 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系(4)誘導(dǎo)效應(yīng)與消去反應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)與消去反應(yīng)n誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)（inductive effect） 某一原子或基團(tuán)的某一原子或基團(tuán)的電負(fù)性或極性使得電子沿著電負(fù)性或極性使得電子沿著鍵傳遞，導(dǎo)致共享電子鍵傳遞，導(dǎo)致共享電子對發(fā)生偏移的作用。對發(fā)生偏移的作用。n消去反應(yīng)

51、消去反應(yīng) 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系 CCCClCHC X B(堿)C CHX+(5)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)加氧或脫氫反應(yīng)加氧或脫氫反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)加氫和脫氧的反應(yīng)加氫和脫氧的反應(yīng) 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系Fe2+Fe3+-e氧化+e還原CHCX氧化常見官能團(tuán)中碳的氧化態(tài)常見官能團(tuán)中碳的氧化態(tài) 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系 0 1 2 3 4C O CC NCXC OCOO CCC NC OHOC OOCC NOC XOCOOorCOOHHOC O CONCXXOCC OHne.g. 1. Hydrocar

52、bons nAlkanes, Alkenes, Alkynes and AromaticnCH3CH3, CH2=CH2, CH CH, nSubstitute Reaction, Addition Reaction,nC6H6 - Addition, difficult; n Substitution, easy 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系e.g. 2 Unsaturated Compounds nC=O, C=C naddition reaction ndifferent mechanism 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系e.g. 3 Acidity

53、 nRH, ROH, RCOOH nacidity increase from left to right 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系e.g. 4 Lewis Base Compounds containing O or N, comparing with C, have lone pair of electron, so they often work as Lewis base. 1.共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系ORHNRHH2.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系n非共價(jià)力包括非共價(jià)力包括： 氫鍵氫鍵 Hydrogen BondHydroge

54、n Bond 偶極偶極- -偶極作用力偶極作用力 范德華作用力范德華作用力 （吸引力和斥力）等（吸引力和斥力）等n作用于分子間和分子內(nèi)作用于分子間和分子內(nèi)n影響化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)影響化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性能熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性能 酸堿性、反應(yīng)速率和反應(yīng)方向酸堿性、反應(yīng)速率和反應(yīng)方向非共價(jià)力及其強(qiáng)度非共價(jià)力及其強(qiáng)度InteractionsStrength Ion-Ion interactioncomparable to covalent bondingIon-dipole50200 kJ/molDipole-dipole550 kJ/molHydrogen bond

55、ing4120 kJ/molCation- interactions580 kJ/mol- stacking050 kJ/molvan der Waals forces 5 kJ/mol, variableHydrophobic effects(1)氫鍵的飽和性和方向性氫鍵的飽和性和方向性n飽和性飽和性 當(dāng)當(dāng)AH中的氫原子與一個中的氫原子與一個B原子結(jié)合形成氫鍵后，另原子結(jié)合形成氫鍵后，另一個電負(fù)性大的原子一個電負(fù)性大的原子B則則難以接近氫原子了，因?yàn)殡y以接近氫原子了，因?yàn)锽、A的負(fù)電荷將排斥原子的負(fù)電荷將排斥原子B靠靠近，因此一個氫原子只能與近，因此一個氫原子只能與一個雜原子形成氫鍵。一個雜

56、原子形成氫鍵。 2.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系n方向性方向性 1. 只有當(dāng)只有當(dāng)A-HB在同一直線上時(shí)最強(qiáng)；在同一直線上時(shí)最強(qiáng)； 2. 氫鍵的方向和未共用電子對的對稱軸一致，這氫鍵的方向和未共用電子對的對稱軸一致，這樣可使原子樣可使原子B中負(fù)電荷分布最多的部分最接近氫中負(fù)電荷分布最多的部分最接近氫原子，這樣形成的氫鍵最穩(wěn)定原子，這樣形成的氫鍵最穩(wěn)定。n氫鍵的強(qiáng)弱氫鍵的強(qiáng)弱 A、B的電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)；的電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)；B的原子半徑的原子半徑越小，氫鍵越強(qiáng)。（越小，氫鍵越強(qiáng)。（F-HF最強(qiáng)）最強(qiáng)）2.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系分子內(nèi)氫鍵與分子間氫鍵分子

57、內(nèi)氫鍵與分子間氫鍵 分子間氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高分子間氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高 分子內(nèi)氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)下降分子內(nèi)氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)下降 分子間氫鍵使水溶性增加分子間氫鍵使水溶性增加NOOHONOOHONOOOH鄰硝基苯酚 m.p.45對硝基苯酚 m.p.1142.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系n氫鍵對分子構(gòu)象的影響氫鍵對分子構(gòu)象的影響2.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系HHClOHHHClHHOHHHCH3HHOHHHIIIIIIn氫鍵對互變異構(gòu)平衡的影響氫鍵對互變異構(gòu)平衡的影響2.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系H3CCHOH2CCOHHOCCH3H3CH2CCOHCH3OOOOHOOHOOOOH0.000025%1.2%0%92% in hexane16% in water100%n氫鍵對酸性的影響氫鍵對酸性的影響2.非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系非共價(jià)作用與性質(zhì)的關(guān)系OOOHHOHHOOO -HOHHHOOHHOOHHOO -HOOHpKa1=1.83; pKa2=6.07pKa1=3.03; pKa2=4.44n天然化合物中的氫鍵舉例天然化合物中的氫鍵舉例n蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵 核酸結(jié)構(gòu)中的氫鍵核酸結(jié)構(gòu)中的氫鍵NNNNONsugarHHHNNNHHsugarO(Guanini)G C(Cytos