華南理工大學(xué)本科生有機(jī)化學(xué)

華南理工大學(xué)本科生有機(jī)化學(xué)第1頁/共33頁(4)鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)1.4.3共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類型1.5分子間相互作用力1.5.1偶極-偶極相互作用1.5.2vanderWaals力1.5.3氫鍵1.6酸堿的概念1.6.1Br?nsted酸堿理論1.6.2Lewis酸堿理論1.6.3硬軟酸堿原理1.7有機(jī)化合物的分類1.8有機(jī)化合物的研究程序第2頁/共33頁1.1有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)

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)化合物為碳?xì)浠衔锛捌溲苌镉袡C(jī)化學(xué)是研究C化合物的化學(xué)

有機(jī)化合物

性質(zhì)的變化規(guī)律性質(zhì)有機(jī)反應(yīng)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性之間的關(guān)系組成結(jié)構(gòu)

有機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)容：第3頁/共33頁1.3分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式分子(molecules):

組成的原子一定的排列順序相互影響相互作用結(jié)合的整體分子結(jié)構(gòu)

原子排列的順序和相互作用1.2有機(jī)化合物的特性分子式

表示組成分子的原子種類和數(shù)目C2H6OCH3CH2OHCH3OCH3乙醇二甲醚第4頁/共33頁分子結(jié)構(gòu)式——表示分子中原子連接的順序表示方式：短線式縮簡(jiǎn)式鍵線式CH3CH2CH2CH3第5頁/共33頁1.4共價(jià)鍵

有機(jī)化合物中典型的化學(xué)鍵：共價(jià)鍵

有機(jī)化合物的共同結(jié)構(gòu)特征：共價(jià)鍵結(jié)合1.4.1共價(jià)鍵的形成離子鍵的形成：

一個(gè)或更多的電子從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子形成離子時(shí)產(chǎn)生的鍵。

它是帶有相反電荷的質(zhì)體間的吸引力。第6頁/共33頁

共價(jià)鍵的形成：由兩個(gè)原子間共用一對(duì)電子產(chǎn)生的化學(xué)鍵價(jià)鍵式Lewis結(jié)構(gòu)式八隅體規(guī)則最外層電子：

H2電子其它原子8電子類似于氖的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)乙烯：乙炔：第7頁/共33頁(1)價(jià)鍵理論

共價(jià)鍵的形成：是成鍵原子的原子軌道

(電子云)相互交蓋的結(jié)果(2)軌道雜化C:1s22s22px12py12pz0碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型：HH+HH=氫原子軌道交蓋氫分子圖1.1氫原子的s軌道交蓋形成氫分子第8頁/共33頁雜化軌道理論:基態(tài)2p2s1s激發(fā)態(tài)2p2s1ssp3雜化態(tài)1ssp3雜化雜化：混合后再重新分配能量相等(a)碳原子軌道的sp3雜化(b)碳原子軌道的sp2雜化(c)碳原子軌道的sp雜化電子躍遷有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征：C原子為4價(jià)第9頁/共33頁共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)/nm共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)/nm表1.1一些共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)成鍵原子的原子核間的平均距離(3)分子軌道理論1.4.2共價(jià)鍵的屬性（1）鍵長(zhǎng)第10頁/共33頁鍵能

鍵能反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能越大則鍵越牢固。表1.2一些共價(jià)鍵的鍵能共價(jià)鍵鍵能/kJ·mol-1共價(jià)鍵鍵能/kJ·mol-1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：第11頁/共33頁(3)鍵角

鍵角：鍵與鍵之間的夾角。甲烷乙醚甲醛鍵角反映了分子的空間結(jié)構(gòu)(4)鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)共價(jià)鍵的類型：

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。第12頁/共33頁極性共價(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。共價(jià)鍵的極性大小是用偶極矩(μ)來度量的。μ=q.dq:電荷d:正負(fù)電荷之間的距離μ:單位為C·m(庫[侖]·米)μ=3.57×10-30C·m第13頁/共33頁

誘導(dǎo)效應(yīng)：

由于分子內(nèi)成鍵原子或基團(tuán)的電負(fù)性不同而引起分子內(nèi)成鍵電子云向電負(fù)性較大(或電負(fù)性較小)的原子團(tuán)方向偏移的電子效應(yīng)，就稱為誘導(dǎo)效應(yīng)(I)。這種影響沿分子鏈靜電誘導(dǎo)地傳遞下去：1234（-I）

誘導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的原因—成鍵原子的電負(fù)性不同。誘導(dǎo)效應(yīng)的傳遞—逐漸減弱,傳遞不超過五個(gè)原子。

（+I）第14頁/共33頁底物試劑產(chǎn)物溶劑CCl41.4.3共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類型有機(jī)反應(yīng)：反應(yīng)物第15頁/共33頁共價(jià)鍵斷裂的方式：異裂：均裂：自由基碳正離子碳負(fù)離子有機(jī)反應(yīng)活性中間體：碳正離子、碳負(fù)離子、自由基第16頁/共33頁1.5分子間相互作用力1.5.1偶極–偶極相互作用偶極–偶極相互作用：一個(gè)極性分子帶有部分正電荷的一端與另一個(gè)分子帶有部分負(fù)電荷的一端之間的吸引作用。＋-＋-H－ClH－Cl＋-＋-H－ClCl－H極性分子之間的一種相互作用第17頁/共33頁-＋＋＋＋---＋＋＋＋----1.5.2vanderWaals力非極性分子之間存在的吸引力vanderWaals(范德華)力：

瞬間偶極和誘導(dǎo)偶極之間相反電荷的區(qū)域彼此吸引。1.5.3氫鍵Y:電負(fù)性很強(qiáng)，原子半徑較小第18頁/共33頁

兩個(gè)甲醇分子之間形成的氫鍵：

分子間作用力大小順序?yàn)椋?/p>

氫鍵

>>

偶極-偶極吸引力>vanderWaals力第19頁/共33頁1.6酸堿的概念1.6.1Br?nsted酸堿理論

Br?nsted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。第20頁/共33頁有機(jī)酸特征——含有活性氫官能團(tuán)，官能團(tuán)中含有電負(fù)性大的O、N原子與氫相連。如：

CH3COOH、ArOH、ROH強(qiáng)酸的共軛堿是弱堿：強(qiáng)酸

弱堿弱酸的共軛堿是強(qiáng)堿：弱酸強(qiáng)堿第21頁/共33頁

勃朗斯臺(tái)特酸都是Lewis酸的一部分；勃朗斯臺(tái)特堿就是Lewis堿。有機(jī)堿特征——含有孤電子對(duì)飽和O、N原子官能團(tuán)。如：有些有機(jī)物既是酸也是堿：第22頁/共33頁1.6.2Lewis酸堿——電子酸堿理論

Lewis酸堿定義：

能接受電子對(duì)的分子或離子為酸。

能給出電子對(duì)的分子或離子為堿。Lewis酸堿特點(diǎn)：

Lewis酸一定是含有空軌道原子的分子或離子。如：AlCl3

。

Lewis堿一定是含有孤電子對(duì)原子的分子或離子。如：ROR。第23頁/共33頁1.6.3硬軟酸堿原理

硬酸——接受電子的受體原子較小，帶正電荷程度高，對(duì)外層電子抓得

緊；硬酸價(jià)電子層沒未共用電子

對(duì)。例如：第24頁/共33頁軟酸——接受電子的受體原子較大，帶正電荷程度弱，對(duì)外層電子抓得松；軟酸價(jià)電子層有未共用電子對(duì)。例：硬堿——給出電子的原子電負(fù)性高，可極化性小，對(duì)外層電子抓得緊。如：軟堿——給出電子的原子電負(fù)性低，可極化性大，對(duì)外層電子抓得松。如：第25頁/共33頁硬酸硬堿外層電子抓得緊

軟酸軟堿外層電子抓得松

“硬”、“軟”是用來描述酸堿抓電子的松緊程度。第26頁/共33頁

酸堿結(jié)合成絡(luò)合物的穩(wěn)定規(guī)律：

硬親硬，軟親軟都得穩(wěn)定化合物。軟酸

軟堿（穩(wěn)定）硬酸硬堿（穩(wěn)定）硬酸

軟堿

（不穩(wěn)定）

第27頁/共33頁1.7有機(jī)化合物的分類1.7.1按碳架分類有機(jī)化合物開鏈化合物(脂肪族化合物)C原子連接成鏈狀(2)脂環(huán)(族)化合物C原子連接成環(huán)狀(3)芳香族化合物含有芳環(huán)結(jié)構(gòu)(4)雜環(huán)化合物含有由C原子和其它原子(如O,N,S)連接成環(huán)的化合物第28頁/共33頁開鏈化合物：脂環(huán)化合物：環(huán)己烷環(huán)戊二烯環(huán)辛烯環(huán)己醇

芳香族化合物：苯萘苯酚氯苯

雜環(huán)化合物：

四氫呋喃噻吩吡啶糠醛

第29頁/共33頁1.7.2按官能團(tuán)分類容易發(fā)生反應(yīng)的原子或基團(tuán)稱為官能團(tuán)。化合物類型化合物官能團(tuán)構(gòu)造官能團(tuán)名稱第30頁/共33頁本章小結(jié)：1、碳原子不同雜化軌道的空間分布和電負(fù)性▲

SP3雜化軌道在空間分布是以碳原子為中心，四個(gè)軌道指向正四面體四個(gè)頂點(diǎn)；▲

SP2雜化軌道在空間分布是以碳原子為中心，三個(gè)軌道共在一個(gè)平面，對(duì)稱軸之間的夾角為120。；

▲

SP雜化軌道在空間分布是以碳原子為中心，兩個(gè)軌道對(duì)稱軸之間的夾角為180。?！煌s化碳原子的電負(fù)性（吸電子能力）由大到小是：SP雜化碳＞SP2雜化碳＞SP3

雜化碳。第31頁/共33頁2、誘導(dǎo)效應(yīng)：

給電子誘導(dǎo)效應(yīng)（+I效應(yīng)）──分子內(nèi)成鍵