有機(jī)化學(xué)課件第一章緒論

1第一章緒論2有機(jī)化學(xué)產(chǎn)生的時(shí)代和背景早在古代，人類就已經(jīng)利用了一些有機(jī)物，以供生產(chǎn)和生活的需要。除了吃的植物和動(dòng)物等自然的有機(jī)物外，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工的有機(jī)物也不少。我國(guó)古代的制糖、釀造、染色、醫(yī)藥、造紙等方面都作出了許多成就。外國(guó)的古印度、巴比倫、埃及、希臘和羅馬，在染色、釀造、制造有機(jī)藥劑等方面也作出了不少的貢獻(xiàn)。3有機(jī)物提純的研究如：人們掌握了釀酒方法之后，逐漸掌握了蒸餾酒的技術(shù)。明代李時(shí)珍在《本草綱目》中詳細(xì)記載了燒酒的制造工藝，并指出：“凡酸壞之酒，皆可蒸燒”，“以燒酒復(fù)燒二次”，“價(jià)值數(shù)倍也”(酸壞之酒含有少量醋酸，進(jìn)行蒸餾時(shí)，酒先蒸出，醋酸因沸點(diǎn)高而被留下，這就使酒精和醋酸得以分離)人們?cè)诶?、制造和生產(chǎn)有機(jī)物的過(guò)程中，逐步積累經(jīng)驗(yàn)，早期研究有機(jī)化合物，是從動(dòng)植物有機(jī)體中提取和分離有機(jī)物。世界其他一些國(guó)家也制出了一些比較純的有機(jī)化合物，如土酒石、醋酸鉛、琥珀酸、安息香酸等。4有機(jī)物成分的分析研究

化學(xué)家拉瓦錫把燃燒理論應(yīng)用于有機(jī)物的分析上。他將許多有機(jī)物先完全燃燒，發(fā)現(xiàn)都產(chǎn)生CO2和水。這顯然表明這是有機(jī)物中所含的碳和氫經(jīng)燃燒后生成的。測(cè)定所產(chǎn)生的CO2和水的量，就可以算出其中所含碳和氫的量。他還對(duì)蠟、酒精、橄欖油等進(jìn)行了分析?；瘜W(xué)家蓋·呂薩克和泰納，對(duì)蔗糖、乳糖、淀粉、蠟、蛋白、纖維蛋白、酷蛋白和明膠的元素分析所得的結(jié)果是很成功的。以上這些研究對(duì)有機(jī)化學(xué)的形成和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。517世紀(jì)，Lemery把從自然界中取得的各種物質(zhì)按照來(lái)源分為：第一節(jié)有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)動(dòng)物物質(zhì)植物物質(zhì)礦物物質(zhì)無(wú)機(jī)物（inorganiccompound）有機(jī)物(organiccompound)1806年瑞典化學(xué)家柏其里烏斯（BerzeliusJ）首次定義了有機(jī)化合物——有生機(jī)之物。6認(rèn)為：只有動(dòng)植物依靠一種神秘的“生命力(vitalforce)”的參與，才能制造出有機(jī)化合物。這就是所謂的生命力學(xué)說(shuō)。如在實(shí)驗(yàn)室里、在釀造啤酒或葡萄酒的作坊里，有機(jī)化合物能夠變成其他化合物，但不能用組成它的元素人工合成?！吧φ摗痹谝欢ǔ潭壬习延袡C(jī)物質(zhì)神秘化，使有機(jī)與無(wú)機(jī)化合物之間，人為地造成了一條不可逾越的界線，這對(duì)有機(jī)化合物的發(fā)展顯然是不利的。魏勒——“有機(jī)化學(xué)之父”71828魏勒（FriedrichWohler）偶然用無(wú)機(jī)物合成了有機(jī)物——尿素：novitalforce NH4Cl+AgOCN O NH4OCN -------> NH2-C-NH2Ammoniumcyanate Urea (無(wú)機(jī)物) (有機(jī)物)“有機(jī)物”這個(gè)名稱失去了原有的“有生機(jī)之物”的含義。醋酸、油脂、糖等多種人工合成的有機(jī)物相繼出現(xiàn)，從此生命力學(xué)說(shuō)被徹底否定。81848年，德國(guó)化學(xué)家葛梅林(L.Gmelin)和凱庫(kù)勒(A.Kekule)把有機(jī)化合物定義為碳的化合物。德國(guó)化學(xué)家肖萊馬(C.Schorlemmer)提出，可以把碳?xì)浠衔?烴)看作有機(jī)化合物的母體，把含有其他元素的有機(jī)化合物看作是烴的衍生物，因此他把有機(jī)化合物定義為“烴及其衍生物”。Note：CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由于其性質(zhì)與無(wú)機(jī)物相似，習(xí)慣上仍列為無(wú)機(jī)物。9有機(jī)化學(xué)是醫(yī)學(xué)科學(xué)的一門基礎(chǔ)理論課程。21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，人們已經(jīng)能夠從分子和原子的水平上來(lái)認(rèn)識(shí)許多生命現(xiàn)象。醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生必須具備一定的有機(jī)化學(xué)知識(shí)。有機(jī)化學(xué)（organicchemistry)：研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成方法、應(yīng)用以及它們之間的相互轉(zhuǎn)變和內(nèi)在聯(lián)系的科學(xué)。醫(yī)學(xué)是從宏觀到微觀的研究過(guò)程：

人體——

組織——

細(xì)胞——

生物分子化學(xué)是從微觀到“宏觀”的研究過(guò)程：

原子——分子——大分子10有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的表示方式

乙醇甲醚

為書寫方便起見(jiàn)常簡(jiǎn)化為CH3CH2OH或C2H5OH，CH3－O－CH3或CH3OCH3。簡(jiǎn)化后的式子稱為縮寫式（構(gòu)造簡(jiǎn)式或示性式）。

Lewis結(jié)構(gòu)式（蛛網(wǎng)式）11有時(shí)還采用更簡(jiǎn)單的鍵線式。如：12書寫結(jié)構(gòu)式應(yīng)該規(guī)范，下列式子都是錯(cuò)誤的。表示分子中各原子的空間狀態(tài)：球棍模型、斯陶特模型（比例模型）等。鍥線式13第二節(jié)共價(jià)鍵一、路易斯共價(jià)鍵理論二、現(xiàn)代共價(jià)鍵理論基本要點(diǎn)三、碳的雜化軌道1931年鮑林在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上，提出了雜化軌道理論(orbitalhybridizationtheory)：原子在形成分子時(shí)，由于原子間的相互影響，同一個(gè)原子內(nèi)的不同類型、能量相近的原子軌道可以重新組合成能量、形狀和空間方向與原來(lái)軌道完全不同的新的原子軌道。這種重新組合過(guò)程稱為雜化，所形成的新的原子軌道稱為雜化軌道（hybridizationorbitals）。自學(xué)自學(xué)14Note：如何判斷雜化類型，雜化軌道形狀、夾角等在有機(jī)化合物中,碳并不直接以原子軌道參與形成共價(jià)鍵,而是先雜化,后成鍵。碳原子有3種雜化形式—sp3、sp2

和sp

雜化(見(jiàn)書p3-5)。

四、共價(jià)鍵的屬性共價(jià)鍵的屬性即共價(jià)鍵的主要性質(zhì)，表現(xiàn)于鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能和鍵的偶極矩等，又稱為“鍵參數(shù)”。15

(一)

鍵長(zhǎng)(自己復(fù)習(xí))(二)

鍵能與離解能(自己復(fù)習(xí))

(三)鍵角(自己復(fù)習(xí))(四)鍵的極性與極化極性、非極性、偶極矩(自己復(fù)習(xí))在外界電場(chǎng)影響下發(fā)生鍵的極性改變的現(xiàn)象，稱為鍵的極化。鍵長(zhǎng)(bondlength)：成鍵原子的核間距 鍵能(bondenergy)：離解能或平均離解能鍵角(bondangle)：兩共價(jià)鍵之間的夾角16H———H電負(fù)性差=0，共用電子對(duì)居中，非極性鍵δ的物理意義；微弱，相對(duì)，局部H———H外電場(chǎng)在外電場(chǎng)作用下共用電子對(duì)偏移,非極性鍵變成極性鍵d-d+H———Cl電負(fù)性差≠0,共用電子對(duì)偏移,極性鍵d+d-H———Cl

在外電場(chǎng)中，共用電子對(duì)更加偏移，原來(lái)的極性鍵極性增大d+d-17eg:C－X鍵的極化度大小順序?yàn)椋?/p>

C－I＞C－Br＞C－Cl＞C－F，

C－X鍵的極性大小順序?yàn)椋?/p>

C－F＞C－Cl＞C－Br＞C－INote:鍵的極性是鍵的內(nèi)在性質(zhì)，是永恒現(xiàn)象，鍵的極性大小取決于成鍵原子的電負(fù)性差。鍵的極化則是在外界電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的，是暫時(shí)現(xiàn)象，當(dāng)外界電場(chǎng)除去后即可恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。

極化的難易程度，一般稱為極化度。在同一族中，原子半徑越大，最外層電子受原子核的束縛力越小，極化度越大。18第三節(jié)分子的極性和分子間作用力（自學(xué)）第四節(jié)有機(jī)物分類和有機(jī)反應(yīng)類型一分類有機(jī)分子中能反映出化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)稱為官能團(tuán)，又叫功能基。單官能團(tuán)化合物

—分子中只含有1個(gè)官能團(tuán)。多官能團(tuán)化合物—分子中含有≥2個(gè)相同官能團(tuán)。復(fù)合官能團(tuán)化合物—分子中含有≥2個(gè)不同官能團(tuán)。1920二有機(jī)反應(yīng)的類型及中間體AB+C有機(jī)化學(xué)反應(yīng)可簡(jiǎn)單表述如下:反應(yīng)底物試劑產(chǎn)物有機(jī)反應(yīng)的類型自由基反應(yīng)共價(jià)鍵的斷裂方式均裂C··YC··Y親電反應(yīng)親核反應(yīng)異裂C··Y離子型反應(yīng)21(一)均裂——游離基反應(yīng)(二)異裂——離子型反應(yīng)

游離基、碳正離子和碳負(fù)離子都是非常不穩(wěn)定的中間體，都只能在瞬間存在，一旦生成，立即參加下一步的反應(yīng)。游離基(碳正離子)(碳負(fù)離子)22

親核試劑：具有孤對(duì)電子的物質(zhì)，能與底物中帶部分正電荷的碳發(fā)生反應(yīng)，這種物質(zhì)稱為親核試劑。親核試劑在反應(yīng)中是電子對(duì)提供體，所以親核試劑也就是Lewis堿。親核:Nucleophilic親核反應(yīng)(nucleophilicreaction)：由親核試劑進(jìn)攻碳正離子而引起的反應(yīng)。親核試劑和親核反應(yīng)23親電反應(yīng)(electrophilicreaction)：由親電試劑進(jìn)攻碳負(fù)離子而引起的反應(yīng)。親電試劑：缺電子的物質(zhì)具有親電子的性質(zhì)，在反應(yīng)中能與底物分子中帶部分負(fù)電荷的碳發(fā)生反應(yīng)，這種物質(zhì)稱為親電試劑。親電試劑在反應(yīng)中是電子對(duì)的接受體，所以親電試劑也就是Lewis酸。Electrophilic親電試劑和親電反應(yīng)第五節(jié)有機(jī)酸堿概念（自學(xué)）24酸越強(qiáng)，它的共軛堿越弱；堿越強(qiáng)，它的共軛酸越弱質(zhì)子酸堿的強(qiáng)弱可以用pKa的大小比較判斷

pKa值越大，酸性越弱

pKa值越小，酸性越強(qiáng)凡能給出質(zhì)子的分子或離子都是酸——質(zhì)子給予體凡能與質(zhì)子結(jié)合的分子或離子都是堿——質(zhì)子接受體1.Bronsted—Lowry酸堿質(zhì)子理論25

酸堿反應(yīng)是兩對(duì)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞反應(yīng),有機(jī)化合物中含有大量的C-H，O-H，N-H，S-H，P-H鍵，故可以從質(zhì)子酸堿的強(qiáng)弱來(lái)判斷它們的反應(yīng)情況。在酸堿反應(yīng)中，平衡總是有利于生成較弱的酸和較弱的堿。262.Lewis酸堿電子理論酸是電子對(duì)的接受體；堿是電子對(duì)的給予體.

酸堿酸堿加合物

酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是酸從堿接受一對(duì)電子，形成配位鍵，得到一個(gè)酸堿加合物的過(guò)程。27

BF3AlCl3SnCl4FeCl3ZnCl2Li+、Ag+、Cu2+

R+,RCO+,Br+,NO2+