有機化學(xué)第一章-緒論-課件

第一章緒論

1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合物的特點1.2有機化合物中的共價鍵電子理論1.3共價鍵的鍵參數(shù)---共價鍵的屬性1.4有機化合物的分類1-第一章緒論1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合物的特點一.有機化學(xué)研究對象

化學(xué)：研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化的一門科學(xué)。

有機化學(xué):研究有機化合物的化學(xué)，即研究有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化。有機2-1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合有機2-

什么是有機化合物呢？物質(zhì)就其組成和性質(zhì)分為無機物和有機物兩大類，無機物就是大家熟悉的如:礦物、金屬、鹽類等;此外,還有一類性質(zhì)特點與其截然不同的物質(zhì)稱為有機物,有機物不僅廣泛存在于自然界,同時亦有大量是人工合成的物質(zhì),與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)。如：糧食、油料、絲、毛、棉、麻、糖、藥物、味精、炸藥、油漆等。有機3-什么是有機化合物呢？物質(zhì)就其組成和性質(zhì)分為無機

白加黑

日用片夜用片

對乙酰氨基酚325mg325mg

鹽酸偽麻黃堿30mg30mg

氫溴酸右美沙芬15mg15mg

鹽酸苯海拉明-25mg對乙酰氨基酚:抑制前列腺素的合成而產(chǎn)生解熱作用。是快克,康泰克,白加黑,康必得,速效感冒膠囊,泰諾等感冒藥物的主要成份。鹽酸偽麻黃堿:既可消除鼻塞、流涕、打噴嚏等感冒的前期癥狀,又可治療由于感冒引起頭痛、發(fā)燒、咳嗽。

氫溴酸右美沙芬:為很好的鎮(zhèn)咳藥物有鎮(zhèn)痛作用,但沒有嗎啡的成癮性和嗎啡的副作用。鹽酸苯海拉明:抗過敏藥物,可減輕感冒所致的流涕、打噴嚏等過敏癥。有鎮(zhèn)靜,防暈,止吐作用(可緩解支氣管平滑肌痙攣)。對乙酰氨基酚4-白加黑日用片夜用片食用葉綠素經(jīng)脫鎂,脫植醇基,去異五環(huán),芳構(gòu)化制成游離卟啉,再經(jīng)亞鐵絡(luò)合即成鐵卟啉Ironporphyrin

1,3,5,8-四甲基-2,4-二乙基-6,7-二丙酸鐵卟啉

N-乙?；?5-甲氧基色胺松果素褪黑素

紅桃K腦白金Melatonine5-食用葉綠素經(jīng)脫鎂,脫植醇基,去異五環(huán),芳構(gòu)化制成游離卟啉,再

十八世紀末把存在于生物體的物質(zhì)統(tǒng)稱為“有機物”,把礦物質(zhì)稱為“無機物”研究發(fā)現(xiàn)有機化合物均含有碳元素,于是,凱庫勒(KeKule.A德18291896)認為碳是有機化合物的基本元素，把“碳化合物稱為有機化合物”。肖萊馬(Schorlemmer,c德)認為碳的四個價鍵除自己相連之外,也與氫結(jié)合形成了碳氫化合物—烴,其他有機化合物都是由別的元素取代烴中的氫衍生出來的,因此,把有機化合物定義為碳氫化合物及其衍生物有機化學(xué)是研究烴及其衍生物的化學(xué)。6-十八世紀末把存在于生物體的物質(zhì)統(tǒng)稱為“有機物”,

在十九世紀初期,有機物的取得都來源于動、植物,而動、植物都是有生命的物體(質(zhì)),也就是說有機物來源于有生命的物體(質(zhì)),如:

Scheele舍勒:酒石酸/酒石(1770);草酸/酢漿草(1776);乳酸/酸牛奶(1780);尿酸/尿(1780);檸檬酸/檸檬(1784);蘋果酸/蘋果(1785);沒食子酸/五倍子(1786);此前只知蟻酸,醋酸,安息香酸(二苯羥乙酸)和琥珀酸(丁二酸)4種

Rouelle羅勒爾:尿素(脲)/尿液(1773)

Serturner塞特納:嗎啡/鴉片(1806)

Pelletier皮里特等:葉綠素/植物(1818)有機

我國在770780年的制燒酒技術(shù)是目前有機物合成與制備中仍廣泛使用的蒸餾法提取(提純)有機物技術(shù)的鼻祖。7-在十九世紀初期,有機物的取得都來源于動、植物,而

有機嗎啡是鴉片中最主要的生物堿（含10-15%）,1806年法國化學(xué)家Serturner塞特納首次從鴉片中分離出來。他用分離得到的白色粉末在狗和自己身上進行實驗，結(jié)果狗吃下去后很快昏昏睡去，用強刺激法也無法使其興奮蘇醒；他本人吞下這些粉末后也長時間昏睡。據(jù)此他用希臘神話中的睡眠之神嗎啡斯（Morphus）的名字將這些物質(zhì)命名為“嗎啡”。HOHOONHHCH3H

1806年提取分離1952年確定結(jié)構(gòu)并合成經(jīng)歷了近150年Morphine嗎啡8-有機嗎啡是鴉片中最主要的生物堿（含10-15%）,葉綠素葉綠素可作為卟啉鐵的生產(chǎn)原料9-葉綠素葉綠素可作為卟啉鐵的生產(chǎn)原料9-

由于這些有機物與無機物在組成及性質(zhì)上有極大的差別，人們便賦于有機化合物一種神秘的色彩，貝齊里烏斯

(BerzeliusJ.J瑞典)認為有機物只能來源于“生命體”,是由“生命力”創(chuàng)造的，“有機”這個名詞亦由此而來，意為“有生機之物”,因此有機物不可能由人工合成得到,使人們放棄了人工合成有機物。

“生命力”學(xué)說極大地阻礙了有機化學(xué)的發(fā)展。有機10-由于這些有機物與無機物在組成及性質(zhì)上有極大的差別，1828年魏勒(F.woler1800-1882德)在實驗室將無機物氰酸銨溶液加熱蒸發(fā)時,卻得到了原來只能從尿液中得到的有機物--尿素(脲):

NH4NCOH2NCONH2

這一實驗結(jié)果打破了“生命力”學(xué)說的神話(F.woler同期還發(fā)現(xiàn)元素Al、Be),隨后人們陸續(xù)通過無機物合成了有機物草酸、醋酸、油脂等，這說明有機物不僅來源于動、植物,等有生命力的有機體,有機物亦可通過人工合成制備。

有機生命力動搖?11-1828年魏勒(F.woler1800-18821845年:Kolbe(柯爾伯)合成了醋酸1854年:Berthelot(貝特羅)合成了油脂1861年:布特列洛夫合成了糖1965年:我國合成了牛胰島素1981年:我國合成了與天然轉(zhuǎn)移核糖核酸相同化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。一百多年來人工合成的有機化合物己超過700萬種,但“有機物”這一名稱卻沿用至今?，F(xiàn)在人們不僅能大量合成有機物,還用天然分子作模式,合成出特性遠遠超過天然分子的新型分子。并將合成物質(zhì)進一步加工成纖維、塑料、橡膠、藥物、香料等。甚至可以進行分子裁剪,分子設(shè)計(生物工程、基因庫研究、克隆技術(shù)等)。

12-1845年:Kolbe(柯爾伯)合成了醋酸12-二.有機化合物特點1.有機化合物組成上的特點我們知道有機化合物都包含碳原子，此外亦還有氫及少量的氧、硫、磷、氮、硅、硼等。由此可見有機物元素構(gòu)成比較簡單，但其數(shù)量就非常多，其數(shù)量遠遠超過無機物，13-二.有機化合物特點13-

舉例來說:氫、氧兩種元素構(gòu)成無機物為H2O及H2O2;而由碳、氫兩種元素構(gòu)成的有機物自然界至少有3000余種。椐《科學(xué)通報》1977年不完全統(tǒng)計:有機物為404萬種(而由一百多種元素構(gòu)成的無機物僅50余萬種),1985年有機物達800萬種,且仍以數(shù)千種/年的速度增加,無機物在數(shù)量上變化不大。有機14-舉例來說:氫、氧兩種元素構(gòu)成無機物為H2O及H2O2.有機化合物結(jié)構(gòu)上的特點結(jié)構(gòu):指原子在分子中結(jié)合的序列

a.同分異構(gòu)現(xiàn)象有機化合物數(shù)目龐大，首先是由于碳原子相互結(jié)合能力很強，碳原子之間可以相互連接成碳原子數(shù)目不等的碳鏈及碳環(huán),碳鏈的碳原子可以從一個、二個到幾十個甚至幾萬或數(shù)十萬(有機高分子化合物)即使是碳原子相等的分子，其連接方式不同，也可以組成許多不同的有機物。有機15-2.有機化合物結(jié)構(gòu)上的特點有機15-

這種分子式相同，而分子結(jié)構(gòu)式不同，而使其在性質(zhì)上(物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì))各異的現(xiàn)象稱之為同分異構(gòu)現(xiàn)象，這類化合物互稱為同分異構(gòu)體。

如：丁烷與異丁烷

CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3有機16-這種分子式相同，而分子結(jié)構(gòu)式不同，而使其在性質(zhì)上(物理性如：甲醚與乙醇

CH3OCH3CH3CH2OH有機17-如：甲醚與乙醇有機17-如：丙醛與丙酮

CH3CH2CHO

CH3COCH318-如：丙醛與丙酮18-顯然，碳化合物含碳原子的數(shù)目和原子種類愈多，其分子間排列方式也愈多，理論上C10H22同分異構(gòu)體達75個,可見同分異構(gòu)現(xiàn)象是造成有機化合物數(shù)量眾多的主要原因，同分異構(gòu)現(xiàn)象也是有機化合物的主要特點之一。19-顯然，碳化合物含碳原子的數(shù)目和原子種類愈多，其分子間排列方式

b.分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜在眾多的有機物中,有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等結(jié)構(gòu)簡單的有機物,但更多的是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機物,如:甾體化合物、蛋白質(zhì)、多肽、多糖及核酸等例:維生素B12—C63H90N14O14PCo。

3.有機化合物性質(zhì)上的特點

a.易燃:

多數(shù)有機物都是易燃品,如:油類等,燃燒的最終產(chǎn)物CO2、H2O;亦有阻燃物,如:CCl4有機20-b.分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜有機20-b.熔點低：部分為液、氣體,固體物熔點較低，超過300C有機化合物較少，這主要是由于有機化合物晶體是由分子間引力維系所致(無機物熔點高，無機物晶體結(jié)構(gòu)單元離子晶格能較大)。c.熱穩(wěn)定性差：易受熱分解,許多有機物在200300C逐漸分解，有些并無確定的熔點(未到熔點就分解)。象維生素、味精等都是熱穩(wěn)定性較差的有機物。耐高溫的碳纖維應(yīng)用于航天領(lǐng)域。有機21-b.熔點低：部分為液、氣體,固體物熔點較低，超過300d.水溶性差：水是極性分子，而有機物多為弱極性或完全無極性，依“相似相溶”原理,多數(shù)有機物不溶于水,而顯極性乙醇、乙酸、糖等易溶于水。

e.反應(yīng)速度慢：有機化合物多數(shù)不是離子型反應(yīng)，而是分子間反應(yīng)，只有當分子具有一定能量時，才能起反應(yīng)，因此，反應(yīng)速度慢時間長,往往需通過加熱、光照或加催化劑等手段來提高反應(yīng)速度(增加分子動能，降低活化能或改變反應(yīng)歷程)；TNT一經(jīng)引發(fā)即為瞬間反應(yīng)。有機22-d.水溶性差：水是極性分子，而有機物多為弱極性或完全無極性f.副反應(yīng)多：有機反應(yīng)中往往伴隨有若干副產(chǎn)物，即副反應(yīng)多，一般把特定條件下主要進行的反應(yīng)叫主反應(yīng)，其它叫副反應(yīng)，由于副反應(yīng)存在，會降低目標產(chǎn)物得率:

CH3CH2CH3CH3CHClCH3+CH3CH2CH2ClCl2/h/53%47%

因此，抑制副反應(yīng)，提高主反應(yīng)得率是有機化學(xué)研究的課題之一。亦有專屬反應(yīng):酶反應(yīng)。有機23-f.副反應(yīng)多：有機反應(yīng)中往往伴隨有若干副產(chǎn)物，即副反應(yīng)多，1.2有機化合物中的共價鍵電子理論一.有機化合物的結(jié)構(gòu)

1.碳的結(jié)構(gòu)及成鍵方式

C61S22S22P2

有機化合物的性質(zhì)，取決于有機化合物的結(jié)構(gòu)，它是指分子中原子間的排列順序和結(jié)合方式，在有機化合物中碳原子為四價元素，它可與四個原子或原子團結(jié)合，以達到其飽和度。有機24-1.2有機化合物中的共價鍵電子理論有機24-

有機分子結(jié)構(gòu)中各原子并不處于同一平面，但我們通常習(xí)慣以平面結(jié)構(gòu)式來表達，式中短線表示價鍵，烷烴中碳原子間以單鍵相連，單鍵碳鏈不是直線型，而是曲折的，具有彈性，如橡皮、橡膠等。有機物除單鍵外，還有C=C，CC以及環(huán)狀及支鏈的區(qū)別，當含有雜原子時，亦形成含雜原子的鏈或環(huán)。

C-C,C=C，CCC-H,C=O，CN有機25-有機分子結(jié)構(gòu)中各原子并不處于同一平面，但我們通常2.有機物結(jié)構(gòu)表達式結(jié)構(gòu)表達式主要有凱庫勒(Kekule)式;路易斯(Louis)式;平面結(jié)構(gòu)式;結(jié)構(gòu)簡式;鍵線式等,除鍵線式外其余幾種我們都比較熟悉,鍵線式以120夾角的鋸齒線比較形象地表達碳鏈的形狀,其拐點及端點都表示碳原子,碳及氫原子不寫出來而雜原子及與雜原子相連的氫原子則要寫出來:

己烷3-氯丙醇有機26-2.有機物結(jié)構(gòu)表達式有機26-有機化合物構(gòu)造式的表示方法

凱庫勒式構(gòu)造簡式鍵線式路易斯式CH3CH2CH(CH3)CH3或27-有機化合物構(gòu)造式的表示方法凱庫勒式構(gòu)造簡式鍵線式路易斯式C

二.有機化合物中的共價鍵理論

1.價鍵法(共價鍵法或電子配對法)

碳原子在形成有機化合物時，碳原子總是和其它原子各提供一個電子，形成兩個原子共有電子對的化學(xué)鍵，這種化學(xué)鍵稱為共價鍵,共價鍵的數(shù)量代表該原子在化合物中的化合價。共價鍵是兩個原子的未成對而又自旋相反的電子偶合配對的結(jié)果。兩個電子的配合成對也就是兩個原子軌道相互重疊，重疊部分越大，形成的共價鍵就越牢固。有機28-二.有機化合物中的共價鍵理論有機28-原子軌道--原子軌道用電子波函數(shù)φ表示反映電子的運動狀態(tài)原子核和電子組成原子,核外電子圍繞原子核運動,這種運動可用波函數(shù)來描述,通過概率統(tǒng)計得到電子在核外運動的區(qū)域,我們把這種區(qū)域稱為原子軌道,亦形象地稱為電子云。1s軌道xyz1s電子云分布圖29-原子軌道--原子軌道用電子波函數(shù)φ表示反映電子的運動狀態(tài)1s

因此,原子軌道也可以用電子云來描述。電子云：電子圍繞原子核作高速運動,就象圍繞在核外的帶負電荷的云。

φ2叫電子云密度,也就是電子在核外某處出現(xiàn)的幾率密度。

φ2的圖形與φ的圖形是相似的、一致的。1S2Px2Py2Pzxyz30-因此,原子軌道也可以用電子云來描述。1S正負號只代表位(波)相的不同,與電荷無關(guān)。只有位相相同的原子軌道重疊才能有效的成鍵。有機化學(xué)中參與成鍵的主要是s軌道和p軌道。31-正負號只代表位(波)相的不同,與電荷無關(guān)。有機化學(xué)中參與成鍵

共價鍵有兩種:

鍵—成鍵原子間重疊的電子云沿鍵軸呈園柱狀對稱分布;

鍵--成鍵原子間重疊的電子云垂直鍵軸呈鏡像反對稱。

有機原子軌道的重疊（對稱性和最大重疊原則）“頭碰頭”鍵“頭碰頭”鍵“肩并肩”鍵32-共價鍵有兩種:有機原子軌道的重疊（對稱性和最大重疊原則）要點：

共價鍵是兩個原子軌道(電子云)相互重疊的結(jié)果成鍵電子定域于成鍵原子之間共價鍵具有飽和性共價鍵具有方向性氫原子原子軌道重疊氫分子氫分子的形成33-要點：氫原子原子軌道重疊氫分子氫分子的形成33-共價鍵的方向性沿x軸方向最大重疊成鍵沿y軸方向重疊小不成鍵++--34-共價鍵的方向性沿x軸方向最大重疊沿y軸方向重疊小++--34原子軌道的重疊（對稱性相同和最大重疊）yH(1S)Cl(3P)xxxyy++++++++----結(jié)合不穩(wěn)定不結(jié)合35-原子軌道的重疊（對稱性相同和最大重疊）yH(1S)Cl

價鍵法把價鍵的形成看作是兩個原子軌道(電子云)重疊的結(jié)果,成對的電子把兩個原子連接起來形成共價鍵,這兩個電子在這兩個原子之間運動,時電子云重疊越多,其共價鍵越牢固。價鍵理論中配合三原則：①飽和性:幾個未成對電子就可與幾個自旋相反的電子配對(兩個氫原子形成氫分子,而兩個氦原子卻不能,因氦原子外無未成對電子)；②方向性：電子云重疊取最大方向；③定域性:配對的電子只在成鍵的二個原子之間運動。有機36-價鍵法把價鍵的形成看作是兩個原子軌道(電子云)重疊的結(jié)果價鍵法的局限性:a.不能解釋O2分子磁性:按價鍵法氧分子配對后沒有未成對電子應(yīng)呈反磁性，而實驗中發(fā)現(xiàn)O2分子具順磁性(即有未成對電子存在,為三電子鍵)。

b.共軛體系(單、雙鍵交替出現(xiàn))的穩(wěn)定性沒法解釋。有機37-有機37-

分子軌道理論

量子力學(xué)的處理方法，原子軌道組成分子軌道必須具備三個條件：a.能量相近；b.電子云最大重疊；c.對稱性匹配(波相相同)。

分子軌道:原子軌道線性組合為分子軌道。要點：成鍵電子的運動范圍不是局限于兩個成鍵原子之間，而是在整個分子的區(qū)域內(nèi)分子中價電子的運動狀態(tài)用分子軌道描述分子中的電子根據(jù)能量最低原理、保里原理和洪特規(guī)則填充在分子軌道上決定分子化學(xué)性質(zhì)的主要是原子的價電子38-分子軌道理論38-

原子通過共價鍵形成分子后,成鍵電子的運動不再局限于原子軌道,而是在分子軌道中運動,即價電子不再認為定域,而是在整個分子中運動,每個分子軌道中最多可容納二個自旋相反的電子。有機39-有機39-反鍵軌道成鍵軌道能量

成鍵軌道1=φ1+φ2φ1

反鍵軌道*2=φ1-φ2φ2H與H2軌道能級圖

氫分子軌道的形成（σ分子軌道）↑↓40-反鍵軌道成鍵軌道能量成鍵軌道φ1反鍵軌道φ2成鍵軌道反鍵軌道能量1=φA+φBφA*2=φA-φBφB能量

分子軌道的形成41-成鍵軌道反鍵軌道能量1=φA+φBφA*2=φA-φBφ

分子軌道遵循三原則:a.能量最低原理電子填充原子軌道時，將盡可能進入能量低的軌道;b.鮑里(Pauli)不相容原理任一原子軌道只允許二個自旋相反的電子;c.洪特(Hund)規(guī)則電子在等能量軌道中充填時，將盡可能以相同自旋方向分占不同軌道。有機42-分子軌道遵循三原則:有機42-1.3共價鍵的鍵參數(shù)(共價鍵的屬性)

共價鍵的鍵參數(shù)決定了共價鍵的性質(zhì)，鍵參數(shù)主要有鍵長、鍵角、鍵能、元素電負性與鍵的極性等。

有機r1dr4r2r3baa.

鍵長:成鍵原子的核間距離d

:a－b鍵長r1:a原子范氏半徑r2:a原子共價半徑r3:b原子范氏半徑r4:b原子共價半徑d=r2+r443-1.3共價鍵的鍵參數(shù)(共價鍵的屬性)有機r1dr4r2

鍵長是原子核對共用電子對吸引力與兩原子核間的排斥力達相互平衡時的體現(xiàn)。不同的共價鍵有不同的鍵長,即使是同一類型的共價鍵,在不同的化合物中,由于受到不同的元素或原子團的影響,其鍵長也有差別。常見的鍵長數(shù)據(jù)列如下:C-C0.154nm;C=C0.134nm;CC0.120nm(環(huán)己烷C-C0.153nm)有機44-鍵長是原子核對共用電子對吸引力與兩原子核間的排斥

b.

鍵角:兩個共價鍵之間的夾角共價鍵有方向性，分子中某一原子與另外兩個原子形成的兩個共價鍵在空間所形成的角度叫鍵角，鍵角隨分子結(jié)構(gòu)不同差別較大，如:甲烷與乙炔，分別是109.5和180。鍵長和鍵角決定著分子的立體形狀，同樣，由于其它原子或原子團的影響，不同化合物中同樣的原子形成的夾角(鍵角)也有所不同。有機45-b.

鍵角:兩個共價鍵之間的夾角有機45-46-46-

c.

鍵能

鍵離解能：在氣態(tài)下將形成共價鍵的兩個原子于標準狀態(tài)下分開至無限遠時所需能量。鍵能：雙原子分子的鍵能等于鍵的離解能;多原子分子的鍵能等于各鍵離解能的平均值。如:甲烷每離解一個氫原子的離解能均不同，鍵能取其4個的平均值。鍵能通常用焓變來表示(H):

H=破裂鍵能-生成鍵能符號含義:+代表吸熱;-代表放熱有機47-c.

鍵能有機47-例:計算丙烯與溴加成的生成熱(H)解:CH3CH=CH2+Br2

CH3CHBrCH2Br破裂鍵:C=C鍵能為611-348=263kj/molBr-Br鍵能為193kj/mol生成鍵:二個C-Br鍵能為2285=570kj/mol

H=破裂鍵能-生成鍵能

=(263+193)-(285+285)=-114kj/mol

負值表示該反應(yīng)過程為放熱反應(yīng)有機48-例:計算丙烯與溴加成的生成熱(H)有機48-

相同原子形成的共價鍵,如Cl-Cl、H-H、Br-Br、C-C等電子云在兩原子間對稱分布,我們稱之為對稱共價鍵,這種共價鍵正電荷中心與負電荷中心重疊,其共價鍵沒有極性。若是不同的原子組成共價鍵時，由于成鍵的兩個原子對價電子的吸引力不同，使成鍵電子云在兩個原子間的分布不對稱，造成共價鍵的正負電荷中心不重合形成極性鍵。H－Clδ+δ-電負性大的原子帶負電性電負性小的原子帶正電性d鍵的極性極性鍵49-相同原子形成的共價鍵,如Cl-Cl、H-H、Br-μ=q·d

極性共價鍵的正電中心負電中心不重合，構(gòu)成一個偶極。正電中心或負電中心的電荷q(庫侖，C)與兩個電荷中心之間的距離d(米，m)的乘積叫偶極矩μ,μ的單位:C·m(庫侖·米)

。H－Cl偶極矩為矢量，一般用箭頭來表示方向,箭頭由正電性原子指向負電性原子。偶極矩50-μ=q·d極性共價鍵的正電中心負電中心不μ=3.44×10-30C·mμ=5.17×10-30C·mμ=0雙原子分子中，鍵的偶極矩就是分子的偶極矩多原子組成的分子，分子的偶極矩是分子中各個鍵偶極矩的矢量和鍵的極性和分子的極性問題:乙炔分子=0,乙醚分子是否亦為零?51-μ=3.44×10-30C·mμ=5.17×10-30C

偶極距的大小反映了有機分子極性的強弱。分子的極性對熔點、沸點和溶解度等物理性質(zhì)有較大影響。鍵的極性對化學(xué)反應(yīng)起決定性作用。

常見元素的電負性：

FOClNBrICSHPBSi4.03.53.13.02.82.62.52.52.152.12.01.8有機52-有機52-e.分子間的力

定向力:極性分子間的作用力，偶極—偶極作用力，

色散力:極性分子和非極性分子內(nèi)之間的作用力。分子內(nèi)部電荷分布不均勻，運動瞬間產(chǎn)生暫時偶極。極化率：RI>RBr>RCl>RF

氫鍵:氫原子與原子半徑小,電負性強且有未共用電子對的原子(F,O,N)結(jié)合時產(chǎn)生的力。三種力大小比較:氫鍵>定向力>色散力

上述三種力遠遠小于化學(xué)鍵力53-e.分子間的力上述三種力遠遠小于化學(xué)鍵力53-

離子鍵:成鍵原子間通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生正、負離子,兩者相互吸引所形成的化學(xué)鍵。共價鍵:成鍵的兩個原子各提供一個電子,通過共用一對電子相互結(jié)合的化學(xué)鍵。配位鍵:是一種特殊的共價鍵,形成共價鍵的一對電子是由一個原子提供的。有機化合物中絕大多數(shù)化學(xué)鍵是共價鍵。常見化學(xué)鍵54-離子鍵:成鍵原子間通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生正、負離子,兩者相互吸f.

鍵的可極化性共價鍵具有可被極化的性質(zhì),如:溴分子是不具極性的Br-Br共價鍵,但在外界條件(極性分子、離子性介質(zhì)、磁場、電場等)影響下,非極性的溴分子會極化而成為極性分子Br+-Br-(誘導(dǎo)偶極子)。許多有機化學(xué)反應(yīng)需通過鍵的極化進行。有機55-f.

鍵的可極化性有機55-1.絕大多數(shù)有機物分子中都存在共價鍵。2.共價鍵的鍵能和鍵長反映了鍵的強度，即分子的熱穩(wěn)定性；3.鍵角反映了分子的空間形象(構(gòu)型)；4.鍵的偶極矩和鍵的極化性反映了分子的化學(xué)反應(yīng)活性和它們的物理性質(zhì)。共價鍵的屬性小結(jié)

56-1.絕大多數(shù)有機物分子中都存在共價鍵。共價鍵的屬性小結(jié)56有機反應(yīng)的基本類型均裂:共價鍵斷裂時,成鍵的一對電子平均地分給兩個原子或基團,生成的帶電子的原子或原子團叫自由基,按這種方式發(fā)生的反應(yīng)稱為游離基反應(yīng):A:BA.

+B.Cl:ClCl.+Cl.CH4+Cl.

CH3.+Cl2

發(fā)生均裂的反應(yīng)條件是光照、輻射、加熱或有過氧化物存在。均裂的結(jié)果是產(chǎn)生了具有不成對電子的原子或原子團——自由基。有自由基參與的反應(yīng)叫做自由基反應(yīng)或均裂反應(yīng)。57-有機反應(yīng)的基本類型發(fā)生均裂的反應(yīng)條件是光照、異裂:共價鍵斷裂時,成鍵的一對電子為其中的一個原子或原子團所有,生成了正離子與負離子,按這種方式發(fā)生的反應(yīng)為離子型反應(yīng):C:XC++X-

形成碳正離子

C:XC-+X+

形成碳負離子

發(fā)生異裂的反應(yīng)條件是有催化劑、極性試劑、極性溶劑存在。異裂的結(jié)果產(chǎn)生了帶正電荷或負電荷的離子。發(fā)生共價鍵異裂的反應(yīng),叫做離子型反應(yīng)。周環(huán)反應(yīng)(協(xié)同反應(yīng)):反應(yīng)不受外界條件的影響,反應(yīng)時共價鍵的斷裂和生成同時進行,反應(yīng)過程中不生成游離基或離子活性中間體,經(jīng)過多中心環(huán)狀過渡態(tài)協(xié)同地進行。

58-異裂:共價鍵斷裂時,成鍵的一對電子為其中的一個原子或原子團所有機反應(yīng)的基本類型應(yīng)反原還化氧59-有機反應(yīng)的基本類型應(yīng)反原還化氧59-

有機化學(xué)中的電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)(I):

因原子或原子團的極性而引起電子沿著價鍵鏈由近至遠傳遞的效應(yīng)(短程作用),稱為誘導(dǎo)效應(yīng)(inductivedffect),以氫為標準,斥(給,供)電子的原子的誘導(dǎo)效應(yīng)表現(xiàn)在其本身將帶有微量正電荷,用“+I”表示;反之,吸電子的原子產(chǎn)生的誘導(dǎo)效應(yīng)可用“-I”表示。有效電荷：-0.713+0.681+0.028+0.00260-有機化學(xué)中的電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)(I):有效電荷：-0.713“-I”效應(yīng)主要原子(團)的有：

-X、-NO2、-CN、=O、-NH2“+I”效應(yīng)主要是烷基和一些帶負電的原子(團)如：

-O-、-R烷基給電子的能力：

R3C->R2CH->RCH2-61-“-I”效應(yīng)主要原子(團)的有：“+I”效應(yīng)主要是烷基和一些1.電子的定域運動：如乙烯,π鍵的兩個P電子的運動范圍局限在兩個原子之間,這叫做定域的運動CH2=CH2。

2.電子的離域現(xiàn)象

共軛效應(yīng)(C)

這種電子通過共軛體系的傳遞方式,叫做共軛效應(yīng),給電子:“+C”；吸電子:“-C”

。單重鍵交替出現(xiàn)的分子稱為共軛分子,又稱-共軛62-1.電子的定域運動：如乙烯,π鍵的兩個P電子的運動..

,-共軛以及,P-共軛（超共軛）牽涉-鍵的共軛,比上述共軛弱得多P-共軛存在于氧、硫、氮、鹵素等孤對電子以及正負離子、自由基與雙鍵之間的共軛效應(yīng)CH2=CH-C+H263-..,-共軛以及,P-共軛（超共軛）P-共軛CH研究新的有機化合物,一般程序：1.分離提純:重結(jié)晶,升華,蒸餾,分餾,色譜分離2.物理常數(shù)的測定:熔點,沸點,相對密度,折光率3.元素分析和實驗式的確定定性分析:確定化合物的元素組成;

定量分析:確定各元素的相對含量;4.分子式和結(jié)構(gòu)的確定化學(xué)方法:

官能團反應(yīng)化學(xué)降解及模擬合成物理方法:X衍射,紅外光譜,核磁共振譜,質(zhì)譜64-研究新的有機化合物,一般程序：64-1.4有機化合物的分類有機化合物數(shù)量極為龐大，而且不斷有新的有機物發(fā)現(xiàn),為了便于進行研究和應(yīng)用，有必要對有機化合物進行分類，分類方法主要有二種:a.按碳架分類(碳原子連接方式)b.按官能團分類。

有機65-1.4有機化合物的分類有機65-一.按碳架分類(三類:開鏈、碳環(huán)及雜環(huán))1.開鏈化合物:分子中碳原子相互連接成鏈狀而不成環(huán)的有機物,開鏈化合物最先從油脂中發(fā)現(xiàn)故又稱為脂肪族化合物,可分為飽和與不飽和兩種。

2.

碳環(huán)化合物:分子中碳原子相連成環(huán)狀骨架(碳原子成環(huán)),a.脂環(huán)族化合物:脂環(huán)族化合物性質(zhì)與脂肪族相似,包括飽和與不飽和兩種:有機66-一.按碳架分類(三類:開鏈、碳環(huán)及雜環(huán))有機66-

b.

芳香族化合物分子中含苯環(huán)結(jié)構(gòu),且性質(zhì)較特殊。

苯萘蒽

3.

雜環(huán)化合物環(huán)中除碳原子外,還含有其它原子。

呋喃噻吩吡咯有機67-b.

芳香族化合物有機67-68-68-

二.按官能團分類官能團是分子中比較活潑易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原子或基團，官能團決定化合物典型性質(zhì),含有相同的官能團的化合物是同類物質(zhì),按官能團分類可將有機物分為：烷、烯、炔、鹵代烴、芳香烴、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸、羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、雜環(huán)化合物…

…等。按官能團分類,便于對其進行系統(tǒng)的研究。官能團分類法更能反映各類有機化合物之間的區(qū)別及內(nèi)在聯(lián)系,因此課程將按官能團分類法進行介紹和討論。有機69-二.按官能團分類有機69-一些重要官能團

CCCCCOHCO-X鹵基(鹵原子)-OH羥基C-O-C醚鍵雙鍵叁鍵醛基酮基OHCO羧基-CN氰基-NO2

硝基-NH2

氨基-SO3H磺(酸)基官能團名稱官能團官能團70-一些重要官能團CCCCCOHCO-X

第一章緒論

1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合物的特點1.2有機化合物中的共價鍵電子理論1.3共價鍵的鍵參數(shù)---共價鍵的屬性1.4有機化合物的分類71-第一章緒論1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合物的特點一.有機化學(xué)研究對象

化學(xué)：研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化的一門科學(xué)。

有機化學(xué):研究有機化合物的化學(xué)，即研究有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化。有機72-1.1有機化學(xué)研究對象及有機化合有機2-

什么是有機化合物呢？物質(zhì)就其組成和性質(zhì)分為無機物和有機物兩大類，無機物就是大家熟悉的如:礦物、金屬、鹽類等;此外,還有一類性質(zhì)特點與其截然不同的物質(zhì)稱為有機物,有機物不僅廣泛存在于自然界,同時亦有大量是人工合成的物質(zhì),與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)。如：糧食、油料、絲、毛、棉、麻、糖、藥物、味精、炸藥、油漆等。有機73-什么是有機化合物呢？物質(zhì)就其組成和性質(zhì)分為無機

白加黑

日用片夜用片

對乙酰氨基酚325mg325mg

鹽酸偽麻黃堿30mg30mg

氫溴酸右美沙芬15mg15mg

鹽酸苯海拉明-25mg對乙酰氨基酚:抑制前列腺素的合成而產(chǎn)生解熱作用。是快克,康泰克,白加黑,康必得,速效感冒膠囊,泰諾等感冒藥物的主要成份。鹽酸偽麻黃堿:既可消除鼻塞、流涕、打噴嚏等感冒的前期癥狀,又可治療由于感冒引起頭痛、發(fā)燒、咳嗽。

氫溴酸右美沙芬:為很好的鎮(zhèn)咳藥物有鎮(zhèn)痛作用,但沒有嗎啡的成癮性和嗎啡的副作用。鹽酸苯海拉明:抗過敏藥物,可減輕感冒所致的流涕、打噴嚏等過敏癥。有鎮(zhèn)靜,防暈,止吐作用(可緩解支氣管平滑肌痙攣)。對乙酰氨基酚74-白加黑日用片夜用片食用葉綠素經(jīng)脫鎂,脫植醇基,去異五環(huán),芳構(gòu)化制成游離卟啉,再經(jīng)亞鐵絡(luò)合即成鐵卟啉Ironporphyrin

1,3,5,8-四甲基-2,4-二乙基-6,7-二丙酸鐵卟啉

N-乙?；?5-甲氧基色胺松果素褪黑素

紅桃K腦白金Melatonine75-食用葉綠素經(jīng)脫鎂,脫植醇基,去異五環(huán),芳構(gòu)化制成游離卟啉,再

十八世紀末把存在于生物體的物質(zhì)統(tǒng)稱為“有機物”,把礦物質(zhì)稱為“無機物”研究發(fā)現(xiàn)有機化合物均含有碳元素,于是,凱庫勒(KeKule.A德18291896)認為碳是有機化合物的基本元素，把“碳化合物稱為有機化合物”。肖萊馬(Schorlemmer,c德)認為碳的四個價鍵除自己相連之外,也與氫結(jié)合形成了碳氫化合物—烴,其他有機化合物都是由別的元素取代烴中的氫衍生出來的,因此,把有機化合物定義為碳氫化合物及其衍生物有機化學(xué)是研究烴及其衍生物的化學(xué)。76-十八世紀末把存在于生物體的物質(zhì)統(tǒng)稱為“有機物”,

在十九世紀初期,有機物的取得都來源于動、植物,而動、植物都是有生命的物體(質(zhì)),也就是說有機物來源于有生命的物體(質(zhì)),如:

Scheele舍勒:酒石酸/酒石(1770);草酸/酢漿草(1776);乳酸/酸牛奶(1780);尿酸/尿(1780);檸檬酸/檸檬(1784);蘋果酸/蘋果(1785);沒食子酸/五倍子(1786);此前只知蟻酸,醋酸,安息香酸(二苯羥乙酸)和琥珀酸(丁二酸)4種

Rouelle羅勒爾:尿素(脲)/尿液(1773)

Serturner塞特納:嗎啡/鴉片(1806)

Pelletier皮里特等:葉綠素/植物(1818)有機

我國在770780年的制燒酒技術(shù)是目前有機物合成與制備中仍廣泛使用的蒸餾法提取(提純)有機物技術(shù)的鼻祖。77-在十九世紀初期,有機物的取得都來源于動、植物,而

有機嗎啡是鴉片中最主要的生物堿（含10-15%）,1806年法國化學(xué)家Serturner塞特納首次從鴉片中分離出來。他用分離得到的白色粉末在狗和自己身上進行實驗，結(jié)果狗吃下去后很快昏昏睡去，用強刺激法也無法使其興奮蘇醒；他本人吞下這些粉末后也長時間昏睡。據(jù)此他用希臘神話中的睡眠之神嗎啡斯（Morphus）的名字將這些物質(zhì)命名為“嗎啡”。HOHOONHHCH3H

1806年提取分離1952年確定結(jié)構(gòu)并合成經(jīng)歷了近150年Morphine嗎啡78-有機嗎啡是鴉片中最主要的生物堿（含10-15%）,葉綠素葉綠素可作為卟啉鐵的生產(chǎn)原料79-葉綠素葉綠素可作為卟啉鐵的生產(chǎn)原料9-

由于這些有機物與無機物在組成及性質(zhì)上有極大的差別，人們便賦于有機化合物一種神秘的色彩，貝齊里烏斯

(BerzeliusJ.J瑞典)認為有機物只能來源于“生命體”,是由“生命力”創(chuàng)造的，“有機”這個名詞亦由此而來，意為“有生機之物”,因此有機物不可能由人工合成得到,使人們放棄了人工合成有機物。

“生命力”學(xué)說極大地阻礙了有機化學(xué)的發(fā)展。有機80-由于這些有機物與無機物在組成及性質(zhì)上有極大的差別，1828年魏勒(F.woler1800-1882德)在實驗室將無機物氰酸銨溶液加熱蒸發(fā)時,卻得到了原來只能從尿液中得到的有機物--尿素(脲):

NH4NCOH2NCONH2

這一實驗結(jié)果打破了“生命力”學(xué)說的神話(F.woler同期還發(fā)現(xiàn)元素Al、Be),隨后人們陸續(xù)通過無機物合成了有機物草酸、醋酸、油脂等，這說明有機物不僅來源于動、植物,等有生命力的有機體,有機物亦可通過人工合成制備。

有機生命力動搖?81-1828年魏勒(F.woler1800-18821845年:Kolbe(柯爾伯)合成了醋酸1854年:Berthelot(貝特羅)合成了油脂1861年:布特列洛夫合成了糖1965年:我國合成了牛胰島素1981年:我國合成了與天然轉(zhuǎn)移核糖核酸相同化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。一百多年來人工合成的有機化合物己超過700萬種,但“有機物”這一名稱卻沿用至今?，F(xiàn)在人們不僅能大量合成有機物,還用天然分子作模式,合成出特性遠遠超過天然分子的新型分子。并將合成物質(zhì)進一步加工成纖維、塑料、橡膠、藥物、香料等。甚至可以進行分子裁剪,分子設(shè)計(生物工程、基因庫研究、克隆技術(shù)等)。

82-1845年:Kolbe(柯爾伯)合成了醋酸12-二.有機化合物特點1.有機化合物組成上的特點我們知道有機化合物都包含碳原子，此外亦還有氫及少量的氧、硫、磷、氮、硅、硼等。由此可見有機物元素構(gòu)成比較簡單，但其數(shù)量就非常多，其數(shù)量遠遠超過無機物，83-二.有機化合物特點13-

舉例來說:氫、氧兩種元素構(gòu)成無機物為H2O及H2O2;而由碳、氫兩種元素構(gòu)成的有機物自然界至少有3000余種。椐《科學(xué)通報》1977年不完全統(tǒng)計:有機物為404萬種(而由一百多種元素構(gòu)成的無機物僅50余萬種),1985年有機物達800萬種,且仍以數(shù)千種/年的速度增加,無機物在數(shù)量上變化不大。有機84-舉例來說:氫、氧兩種元素構(gòu)成無機物為H2O及H2O2.有機化合物結(jié)構(gòu)上的特點結(jié)構(gòu):指原子在分子中結(jié)合的序列

a.同分異構(gòu)現(xiàn)象有機化合物數(shù)目龐大，首先是由于碳原子相互結(jié)合能力很強，碳原子之間可以相互連接成碳原子數(shù)目不等的碳鏈及碳環(huán),碳鏈的碳原子可以從一個、二個到幾十個甚至幾萬或數(shù)十萬(有機高分子化合物)即使是碳原子相等的分子，其連接方式不同，也可以組成許多不同的有機物。有機85-2.有機化合物結(jié)構(gòu)上的特點有機15-

這種分子式相同，而分子結(jié)構(gòu)式不同，而使其在性質(zhì)上(物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì))各異的現(xiàn)象稱之為同分異構(gòu)現(xiàn)象，這類化合物互稱為同分異構(gòu)體。

如：丁烷與異丁烷

CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3有機86-這種分子式相同，而分子結(jié)構(gòu)式不同，而使其在性質(zhì)上(物理性如：甲醚與乙醇

CH3OCH3CH3CH2OH有機87-如：甲醚與乙醇有機17-如：丙醛與丙酮

CH3CH2CHO

CH3COCH388-如：丙醛與丙酮18-顯然，碳化合物含碳原子的數(shù)目和原子種類愈多，其分子間排列方式也愈多，理論上C10H22同分異構(gòu)體達75個,可見同分異構(gòu)現(xiàn)象是造成有機化合物數(shù)量眾多的主要原因，同分異構(gòu)現(xiàn)象也是有機化合物的主要特點之一。89-顯然，碳化合物含碳原子的數(shù)目和原子種類愈多，其分子間排列方式

b.分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜在眾多的有機物中,有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等結(jié)構(gòu)簡單的有機物,但更多的是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機物,如:甾體化合物、蛋白質(zhì)、多肽、多糖及核酸等例:維生素B12—C63H90N14O14PCo。

3.有機化合物性質(zhì)上的特點

a.易燃:

多數(shù)有機物都是易燃品,如:油類等,燃燒的最終產(chǎn)物CO2、H2O;亦有阻燃物,如:CCl4有機90-b.分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜有機20-b.熔點低：部分為液、氣體,固體物熔點較低，超過300C有機化合物較少，這主要是由于有機化合物晶體是由分子間引力維系所致(無機物熔點高，無機物晶體結(jié)構(gòu)單元離子晶格能較大)。c.熱穩(wěn)定性差：易受熱分解,許多有機物在200300C逐漸分解，有些并無確定的熔點(未到熔點就分解)。象維生素、味精等都是熱穩(wěn)定性較差的有機物。耐高溫的碳纖維應(yīng)用于航天領(lǐng)域。有機91-b.熔點低：部分為液、氣體,固體物熔點較低，超過300d.水溶性差：水是極性分子，而有機物多為弱極性或完全無極性，依“相似相溶”原理,多數(shù)有機物不溶于水,而顯極性乙醇、乙酸、糖等易溶于水。

e.反應(yīng)速度慢：有機化合物多數(shù)不是離子型反應(yīng)，而是分子間反應(yīng)，只有當分子具有一定能量時，才能起反應(yīng)，因此，反應(yīng)速度慢時間長,往往需通過加熱、光照或加催化劑等手段來提高反應(yīng)速度(增加分子動能，降低活化能或改變反應(yīng)歷程)；TNT一經(jīng)引發(fā)即為瞬間反應(yīng)。有機92-d.水溶性差：水是極性分子，而有機物多為弱極性或完全無極性f.副反應(yīng)多：有機反應(yīng)中往往伴隨有若干副產(chǎn)物，即副反應(yīng)多，一般把特定條件下主要進行的反應(yīng)叫主反應(yīng)，其它叫副反應(yīng)，由于副反應(yīng)存在，會降低目標產(chǎn)物得率:

CH3CH2CH3CH3CHClCH3+CH3CH2CH2ClCl2/h/53%47%

因此，抑制副反應(yīng)，提高主反應(yīng)得率是有機化學(xué)研究的課題之一。亦有專屬反應(yīng):酶反應(yīng)。有機93-f.副反應(yīng)多：有機反應(yīng)中往往伴隨有若干副產(chǎn)物，即副反應(yīng)多，1.2有機化合物中的共價鍵電子理論一.有機化合物的結(jié)構(gòu)

1.碳的結(jié)構(gòu)及成鍵方式

C61S22S22P2

有機化合物的性質(zhì)，取決于有機化合物的結(jié)構(gòu)，它是指分子中原子間的排列順序和結(jié)合方式，在有機化合物中碳原子為四價元素，它可與四個原子或原子團結(jié)合，以達到其飽和度。有機94-1.2有機化合物中的共價鍵電子理論有機24-

有機分子結(jié)構(gòu)中各原子并不處于同一平面，但我們通常習(xí)慣以平面結(jié)構(gòu)式來表達，式中短線表示價鍵，烷烴中碳原子間以單鍵相連，單鍵碳鏈不是直線型，而是曲折的，具有彈性，如橡皮、橡膠等。有機物除單鍵外，還有C=C，CC以及環(huán)狀及支鏈的區(qū)別，當含有雜原子時，亦形成含雜原子的鏈或環(huán)。

C-C,C=C，CCC-H,C=O，CN有機95-有機分子結(jié)構(gòu)中各原子并不處于同一平面，但我們通常2.有機物結(jié)構(gòu)表達式結(jié)構(gòu)表達式主要有凱庫勒(Kekule)式;路易斯(Louis)式;平面結(jié)構(gòu)式;結(jié)構(gòu)簡式;鍵線式等,除鍵線式外其余幾種我們都比較熟悉,鍵線式以120夾角的鋸齒線比較形象地表達碳鏈的形狀,其拐點及端點都表示碳原子,碳及氫原子不寫出來而雜原子及與雜原子相連的氫原子則要寫出來:

己烷3-氯丙醇有機96-2.有機物結(jié)構(gòu)表達式有機26-有機化合物構(gòu)造式的表示方法

凱庫勒式構(gòu)造簡式鍵線式路易斯式CH3CH2CH(CH3)CH3或97-有機化合物構(gòu)造式的表示方法凱庫勒式構(gòu)造簡式鍵線式路易斯式C

二.有機化合物中的共價鍵理論

1.價鍵法(共價鍵法或電子配對法)

碳原子在形成有機化合物時，碳原子總是和其它原子各提供一個電子，形成兩個原子共有電子對的化學(xué)鍵，這種化學(xué)鍵稱為共價鍵,共價鍵的數(shù)量代表該原子在化合物中的化合價。共價鍵是兩個原子的未成對而又自旋相反的電子偶合配對的結(jié)果。兩個電子的配合成對也就是兩個原子軌道相互重疊，重疊部分越大，形成的共價鍵就越牢固。有機98-二.有機化合物中的共價鍵理論有機28-原子軌道--原子軌道用電子波函數(shù)φ表示反映電子的運動狀態(tài)原子核和電子組成原子,核外電子圍繞原子核運動,這種運動可用波函數(shù)來描述,通過概率統(tǒng)計得到電子在核外運動的區(qū)域,我們把這種區(qū)域稱為原子軌道,亦形象地稱為電子云。1s軌道xyz1s電子云分布圖99-原子軌道--原子軌道用電子波函數(shù)φ表示反映電子的運動狀態(tài)1s

因此,原子軌道也可以用電子云來描述。電子云：電子圍繞原子核作高速運動,就象圍繞在核外的帶負電荷的云。

φ2叫電子云密度,也就是電子在核外某處出現(xiàn)的幾率密度。

φ2的圖形與φ的圖形是相似的、一致的。1S2Px2Py2Pzxyz100-因此,原子軌道也可以用電子云來描述。1S正負號只代表位(波)相的不同,與電荷無關(guān)。只有位相相同的原子軌道重疊才能有效的成鍵。有機化學(xué)中參與成鍵的主要是s軌道和p軌道。101-正負號只代表位(波)相的不同,與電荷無關(guān)。有機化學(xué)中參與成鍵

共價鍵有兩種:

鍵—成鍵原子間重疊的電子云沿鍵軸呈園柱狀對稱分布;

鍵--成鍵原子間重疊的電子云垂直鍵軸呈鏡像反對稱。

有機原子軌道的重疊（對稱性和最大重疊原則）“頭碰頭”鍵“頭碰頭”鍵“肩并肩”鍵102-共價鍵有兩種:有機原子軌道的重疊（對稱性和最大重疊原則）要點：

共價鍵是兩個原子軌道(電子云)相互重疊的結(jié)果成鍵電子定域于成鍵原子之間共價鍵具有飽和性共價鍵具有方向性氫原子原子軌道重疊氫分子氫分子的形成103-要點：氫原子原子軌道重疊氫分子氫分子的形成33-共價鍵的方向性沿x軸方向最大重疊成鍵沿y軸方向重疊小不成鍵++--104-共價鍵的方向性沿x軸方向最大重疊沿y軸方向重疊小++--34原子軌道的重疊（對稱性相同和最大重疊）yH(1S)Cl(3P)xxxyy++++++++----結(jié)合不穩(wěn)定不結(jié)合105-原子軌道的重疊（對稱性相同和最大重疊）yH(1S)Cl

價鍵法把價鍵的形成看作是兩個原子軌道(電子云)重疊的結(jié)果,成對的電子把兩個原子連接起來形成共價鍵,這兩個電子在這兩個原子之間運動,時電子云重疊越多,其共價鍵越牢固。價鍵理論中配合三原則：①飽和性:幾個未成對電子就可與幾個自旋相反的電子配對(兩個氫原子形成氫分子,而兩個氦原子卻不能,因氦原子外無未成對電子)；②方向性：電子云重疊取最大方向；③定域性:配對的電子只在成鍵的二個原子之間運動。有機106-價鍵法把價鍵的形成看作是兩個原子軌道(電子云)重疊的結(jié)果價鍵法的局限性:a.不能解釋O2分子磁性:按價鍵法氧分子配對后沒有未成對電子應(yīng)呈反磁性，而實驗中發(fā)現(xiàn)O2分子具順磁性(即有未成對電子存在,為三電子鍵)。

b.共軛體系(單、雙鍵交替出現(xiàn))的穩(wěn)定性沒法解釋。有機107-有機37-

分子軌道理論

量子力學(xué)的處理方法，原子軌道組成分子軌道必須具備三個條件：a.能量相近；b.電子云最大重疊；c.對稱性匹配(波相相同)。

分子軌道:原子軌道線性組合為分子軌道。要點：成鍵電子的運動范圍不是局限于兩個成鍵原子之間，而是在整個分子的區(qū)域內(nèi)分子中價電子的運動狀態(tài)用分子軌道描述分子中的電子根據(jù)能量最低原理、保里原理和洪特規(guī)則填充在分子軌道上決定分子化學(xué)性質(zhì)的主要是原子的價電子108-分子軌道理論38-

原子通過共價鍵形成分子后,成鍵電子的運動不再局限于原子軌道,而是在分子軌道中運動,即價電子不再認為定域,而是在整個分子中運動,每個分子軌道中最多可容納二個自旋相反的電子。有機109-有機39-反鍵軌道成鍵軌道能量

成鍵軌道1=φ1+φ2φ1

反鍵軌道*2=φ1-φ2φ2H與H2軌道能級圖

氫分子軌道的形成（σ分子軌道）↑↓110-反鍵軌道成鍵軌道能量成鍵軌道φ1反鍵軌道φ2成鍵軌道反鍵軌道能量1=φA+φBφA*2=φA-φBφB能量

分子軌道的形成111-成鍵軌道反鍵軌道能量1=φA+φBφA*2=φA-φBφ

分子軌道遵循三原則:a.能量最低原理電子填充原子軌道時，將盡可能進入能量低的軌道;b.鮑里(Pauli)不相容原理任一原子軌道只允許二個自旋相反的電子;c.洪特(Hund)規(guī)則電子在等能量軌道中充填時，將盡可能以相同自旋方向分占不同軌道。有機112-分子軌道遵循三原則:有機42-1.3共價鍵的鍵參數(shù)(共價鍵的屬性)

共價鍵的鍵參數(shù)決定了共價鍵的性質(zhì)，鍵參數(shù)主要有鍵長、鍵角、鍵能、元素電負性與鍵的極性等。

有機r1dr4r2r3baa.

鍵長:成鍵原子的核間距離d

:a－b鍵長r1:a原子范氏半徑r2:a原子共價半徑r3:b原子范氏半徑r4:b原子共價半徑d=r2+r4113-1.3共價鍵的鍵參數(shù)(共價鍵的屬性)有機r1dr4r2

鍵長是原子核對共用電子對吸引力與兩原子核間的排斥力達相互平衡時的體現(xiàn)。不同的共價鍵有不同的鍵長,即使是同一類型的共價鍵,在不同的化合物中,由于受到不同的元素或原子團的影響,其鍵長也有差別。常見的鍵長數(shù)據(jù)列如下:C-C0.154nm;C=C0.134nm;CC0.120nm(環(huán)己烷C-C0.153nm)有機114-鍵長是原子核對共用電子對吸引力與兩原子核間的排斥

b.

鍵角:兩個共價鍵之間的夾角共價鍵有方向性，分子中某一原子與另外兩個原子形成的兩個共價鍵在空間所形成的角度叫鍵角，鍵角隨分子結(jié)構(gòu)不同差別較大，如:甲烷與乙炔，分別是109.5和180。鍵長和鍵角決定著分子的立體形狀，同樣，由于其它原子或原子團的影響，不同化合物中同樣的原子形成的夾角(鍵角)也有所不同。有機115-b.

鍵角:兩個共價鍵之間的夾角有機45-116-46-

c.

鍵能

鍵離解能：在氣態(tài)下將形成共價鍵的兩個原子于標準狀態(tài)下分開至無限遠時所需能量。鍵能：雙原子分子的鍵能等于鍵的離解能;多原子分子的鍵能等于各鍵離解能的平均值。如:甲烷每離解一個氫原子的離解能均不同，鍵能取其4個的平均值。鍵能通常用焓變來表示(H):

H=破裂鍵能-生成鍵能符號含義:+代表吸熱;-代表放熱有機117-c.

鍵能有機47-例:計算丙烯與溴加成的生成熱(H)解:CH3CH=CH2+Br2

CH3CHBrCH2Br破裂鍵:C=C鍵能為611-348=263kj/molBr-Br鍵能為193kj/mol生成鍵:二個C-Br鍵能為2285=570kj/mol

H=破裂鍵能-生成鍵能

=(263+193)-(285+285)=-114kj/mol

負值表示該反應(yīng)過程為放熱反應(yīng)有機118-例:計算丙烯與溴加成的生成熱(H)有機48-

相同原子形成的共價鍵,如Cl-Cl、H-H、Br-Br、C-C等電子云在兩原子間對稱分布,我們稱之為對稱共價鍵,這種共價鍵正電荷中心與負電荷中心重疊,其共價鍵沒有極性。若是不同的原子組成共價鍵時，由于成鍵的兩個原子對價電子的吸引力不同，使成鍵電子云在兩個原子間的分布不對稱，造成共價鍵的正負電荷中心不重合形成極性鍵。H－Clδ+δ-電負性大的原子帶負電性電負性小的原子帶正電性d鍵的極性極性鍵119-相同原子形成的共價鍵,如Cl-Cl、H-H、Br-μ=q·d

極性共價鍵的正電中心負電中心不重合，構(gòu)成一個偶極。正電中心或負電中心的電荷q(庫侖，C)與兩個電荷中心之間的距離d(米，m)的乘積叫偶極矩μ,μ的單位:C·m(庫侖·米)

。H－Cl偶極矩為矢量，一般用箭頭來表示方向,箭頭由正電性原子指向負電性原子。偶極矩120-μ=q·d極性共價鍵的正電中心負電中心不μ=3.44×10-30C·mμ=5.17×10-30C·mμ=0雙原子分子中，鍵的偶極矩就是分子的偶極矩多原子組成的分子，分子的偶極矩是分子中各個鍵偶極矩的矢量和鍵的極性和分子的極性問題:乙炔分子=0,乙醚分子是否亦為零?121-μ=3.44×10-30C·mμ=5.17×10-30C

偶極距的大小反映了有機分子極性的強弱。分子的極性對熔點、沸點和溶解度等物理性質(zhì)有較大影響。鍵的極性對化學(xué)反應(yīng)起決定性作用。

常見元素的電負性：

FOClNBrICSHPBSi4.03.53.13.02.82.62.52.52.152.12.01.8有機122-有機52-e.分子間的力

定向力:極性分子間的作用力，偶極—偶極作用力，

色散力:極性分子和非極性分子內(nèi)之間的作用力。分子內(nèi)部電荷分布不均勻，運動瞬間產(chǎn)生暫時偶極。極化率：RI>RBr>RCl>RF

氫鍵:氫原子與原子半徑小,電負性強且有未共用電子對的原子(F,O,N)結(jié)合時產(chǎn)生的力。三種力大小比較:氫鍵>定向力>色散力

上述三種力遠遠小于化學(xué)鍵力123-e.分子間的力上述三種力遠遠小于化學(xué)鍵力53-

離子鍵:成鍵原子間通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生正、負離子,兩者相互吸引所形成的化學(xué)鍵。共價鍵:成鍵的兩個原子各提供一個電子,通過共用一對電子相互結(jié)合的化學(xué)鍵。配位鍵:是一種特殊的共價鍵,形成共價鍵的一對電子是由一個原子提供的。有機化合物中絕大多數(shù)化學(xué)鍵是共價鍵。常見化學(xué)鍵124-離子鍵:成鍵原子間通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生正、負離子,兩者相互吸f.

鍵的可極化性共價鍵具有可被極化的性質(zhì),如:溴分子是不具極性的Br-Br共價鍵,但在外界條件(極性分子、離子性介質(zhì)、磁場、電場等)影響下,非極性的溴分子會極化而成為極性分子Br+-Br-(誘導(dǎo)偶極子)。許多有機化學(xué)反應(yīng)需通過鍵的極化進行。有機125-f.

鍵的可極化性有機55-1.絕大多數(shù)有機物分子中都存在共價鍵。2.共價鍵的鍵能和鍵長反映了鍵的強度，即分子的熱穩(wěn)定性；3.鍵角反映了分子的空間形象(構(gòu)型)；4.鍵的偶極矩和鍵的極化性反映了分子的化學(xué)反應(yīng)活性和它們的物理性質(zhì)。共價鍵的屬性小結(jié)

126-1.絕大多數(shù)有機物分子中都存在共價鍵。共價鍵的屬性小結(jié)56有機反應(yīng)的基本類型均裂:共價鍵斷裂時,成鍵的一對電子平均地分給兩個原子或基團