南昌大學有機化學1緒論課件

OrganicChemistry

有機化學學習方法學好有機化學的關鍵是要走進有機化學，喜歡有機化學。以下一些措施僅供參考：課前預習，課后復習。學會聽課，及時發(fā)問，提高學習效率。必要的記憶：如命名原則、某些重要的反應等。通過必要的記憶，可以熟悉反應，發(fā)現規(guī)律，活躍思維，提高興趣。把握主線——結構與性能的關系。及時總結，按時完成作業(yè)第一章緒論1.1有機化合物和有機化學1.2有機化合物的結構1.3原子軌道和分子軌道1.4有機化合物的結構測定1.5官能團和有機化合物的分類有機化合物的一般特點數目龐大：1999年12月，CA收錄的化合物數目已經達到2230萬種，其中90%為有機化合物結構復雜，存在同分異構現象（如甲醚和乙醇）易燃、易爆(如汽油、酒精等)熱穩(wěn)定性差，受熱(200～300℃)易分解熔、沸點低，通常小于300℃難溶解于水，易溶解于有機物反應速率慢、反應復雜、副產物多：例如乙醇和乙酸在無催化劑的條件下要60年才可以達到平衡1.1有機化學定義：有機化學是研究有機化合物的來源和組成、結構、性質、變化規(guī)律、合成以及應用的科學研究內容：天然有機化學---天然產物的研究有機合成化學元素有機及金屬有機化學有機分析化學生物有機化學有機化合物結構的測定物理有機化學---反應機理的研究應用有機化學有機化學的發(fā)生和發(fā)展1777年，Bergman（瑞典）將化合物分為“無機”和“有機”兩大類18世紀，Scheele（瑞典，1742～1786）得到一系列的純的化合物，如酒石酸，乳酸等1806年Berzelius（瑞典）首先提出“有機化學”(organicchemistry)和“生命力”學說有機化學作為一們學科在19世紀中葉形成。有機合成的早期成就1828年FWohler（德）加熱無機化合物氰酸銨(NH4CNO)溶液無意中得到有機化合物尿素1845年Kolbe（德）合成了醋酸1854年Berthelot（法）合成了油脂1861年布特列洛夫合成了糖---動搖了生命力學說，開創(chuàng)了有機化學的新時代。今天人工合成的有機物超過700萬19世紀中葉，開始把有機化合物看作是碳的化合物有機化學理論的發(fā)生和發(fā)展1965，Woodward—Hoffmann分子軌道對稱守恒原理1967，Corey逆合成分析原理1972，Olah碳正離子的系統(tǒng)概念1978，Lehn超分子化學（主客體化學）近代波譜技術（IR，NMR，MS）測定有機化合物分子結構，促進了有機化合物的研究。有機化學化工的發(fā)展1850－1900，合成有機化學時代，煤焦油化學時代1900－1940，有機化學工業(yè)時代，煤焦油→染料、藥物、炸藥；1940－，石油化工時代，石油→三大合成材料（橡膠、塑料、合成纖維）1990－，有機化學與生命科學、環(huán)境科學、材料科學、能源、國防、電子、信息產業(yè)、無機非金屬材料等行業(yè)緊密聯系，相互促進自然界中碳的循環(huán)

1.2有機化合物的結構凱庫勒結構式（化學鍵、價鍵式、蛛網式）結構簡式1.2有機化合物的結構鍵線式路易斯結構式（價電子，包括孤對電子）1.2有機化合物的結構立體模型(球棍模型、比例模型）1.3原子軌道核外電子排布規(guī)律--Pauli不相容、能量最低、Hund規(guī)則、八電子規(guī)則現代價鍵理論——電子定域論：（1）價鍵的形成可看成是原子軌道重疊或電子配對的結果。條件：未成對電子，自旋相反（2）共價鍵的飽和性：價鍵數=單電子數（3）共價鍵的方向性：原子軌道重疊程度大小決定共價鍵的牢固程度。頭碰頭重疊（σ鍵）；肩并肩重疊（π鍵）1.3雜化軌道1931年，Pauling（美）提出原子軌道雜化理論：能量相等的雜化軌道使成鍵能力更強，體系能量降低，成鍵后可達到最穩(wěn)定的分子狀態(tài)。（雜化軌道數目等于參與雜化的原子軌道數目）sp雜化：如BeCl2——直線型分子sp2雜化：如

BF3——平面型分子sp3

雜化：如CH4——正四面體結構1954年獲諾貝爾化學獎，1963年獲諾貝爾和平獎雜化軌道+++---s軌道p軌道d軌道sp2雜化Pauling碳原子的sp2雜化碳原子的sp雜化1.3分子軌道理論組成分子軌道的原子軌道，能量應大致相近，對稱性相同，并能最大程度地重疊，這樣形成的分子軌道能量最低分子軌道理論主要用來處理p電子或π電子，如乙烯分子中有兩個未參加雜化的p軌道，這兩個p軌道可通過線性組合（加加減減）而形成兩個分子軌道(π軌道)：(π)(π*)σ鍵和π鍵按成鍵原子軌道重疊方向不同，共價鍵又可分為σ鍵和π鍵兩個成鍵原子軌道沿對稱軸方向相互重疊（“頭碰頭”）而形成的鍵叫σ鍵。電子云分布近似圓柱形。以σ鍵連接的原子或基團可以繞鍵軸自由旋轉，鍵不發(fā)生斷裂，重疊程度大，鍵比較牢固。σ鍵存在于一切共價鍵之中σ鍵和π鍵兩個成鍵原子軌道以對稱軸相平行互相重疊（兩個p軌道從側面“肩并肩”重疊）而形成的鍵叫π鍵。π鍵不能單獨存在，必須與σ鍵共存。π鍵形成后，限制了σ鍵的自由旋轉。電子云重疊程度較小，π鍵電子云分散暴露在兩核連線的上下兩方呈平面對稱，離原子核較遠，受核約束較小。因此π鍵電子云具有較大的流動性，易受外界影響而發(fā)生極化，具有較強的化學活性，發(fā)生化學反應時，π鍵易斷裂。π鍵σ鍵共價鍵的鍵參數共價鍵最基本特點是具有飽和性和方向性鍵長：成鍵原子的平衡核間距，單位nm（10-9m），鍵長越短，鍵越牢固。鍵角：鍵與鍵之間的夾角。平均值：423+439+448+347)÷4=414KJ/mol∴C—H的鍵能為414KJ/mol。鍵能：鍵的平均解離能，鍵能越大，鍵越牢固。共價鍵的鍵參數鍵的極性：由成鍵原子的電負性不同引起。用偶極矩(鍵矩)來度量：

μ＝q×d[μ的單位：C·m(庫侖·米)]q——正、負電中心的電荷，d——電荷中心之間的距離例：H—Cl

CH3—Cl

一般地，成鍵原子電負性差大于1.7，形成離子鍵，成鍵原子電負性差為0.5～1.6，形成極性共價鍵共價鍵的鍵參數分子的極性：用分子偶極距衡量，即分子中各鍵鍵距的矢量和。如：分子的極性影響化合物的沸點、熔點和溶解度等1.4有機化合物結構的測定分離提純---蒸餾、分餾、精餾、重結晶、色譜法物理常數的測定元素定性分析---如，鈉熔法元素定量分析和實驗式的確定---如，燃燒法1.4有機化合物結構的測定相對分子質量的測定和分子式的確定---由質譜法確定有機化合物的分子量。如化學實驗式為CH2O，分子量為60，則其分子式為C2H4O2結構的確定官能團分析化學降解及合成物理方法的應用---如，NMR、IR、MS、UV-Vis1.5官能團和有機化合物的分類按碳鏈分類官能團——決定化合物典型性質的原子或原子團，含有相同官能團的化合物具有相