第一章-有機(jī)化學(xué)概述課件

有機(jī)化學(xué)主講：金淑惠

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時(shí)間:2009年2月~6月學(xué)時(shí):56有機(jī)化學(xué)主講：金淑惠1

1.汪小蘭.有機(jī)化學(xué)（第四版）2.刑其毅.基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)（第三版）3.RT莫里森.有機(jī)化學(xué)，中英文版教材:

李楠.有機(jī)化學(xué)，第二版中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社主要參考書：1.汪小蘭.有機(jī)化學(xué)（第四版）教材:李2第一章有機(jī)化學(xué)概論1.1有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展1.2有機(jī)化合物的特點(diǎn)1.3研究有機(jī)化合物的一般方法1.4有機(jī)化學(xué)中的化學(xué)鍵1.5共價(jià)鍵的性質(zhì)提綱第一章有機(jī)化學(xué)概論1.1有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展提31.6分子間作用力1.7有機(jī)化合物的分子表達(dá)式1.8酸堿概念1.9有機(jī)反應(yīng)主要類型1.10有機(jī)化合物的分類提綱1.6分子間作用力提綱4

1685年法國(guó)的Leremy將物質(zhì)分為：

無(wú)機(jī)物：

有機(jī)物：

從非生物體或礦物中得到的從生物體（植物或動(dòng)物）中得到的

Berzelius于1806年首先引用“有機(jī)化學(xué)”名稱

生命力學(xué)說(shuō)：“有機(jī)物只能在生物體內(nèi)神秘的生命力影響下才能制造，不能用人工方法制造?！?.1有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展

1685年法國(guó)的Lerem51828年Gottingen大學(xué)的FriedrichWōh(huán)ler教授蒸發(fā)氰酸銨世界上第一個(gè)人工合成的有機(jī)物1828年Gottingen大學(xué)的世界上第一個(gè)人工合成619世紀(jì)下半葉有機(jī)合成迅猛發(fā)展

1850~1900由煤焦油合成藥品、燃料、炸藥….20世紀(jì)40年代石油合成合成纖維、合成橡膠…

此后，1845年，Kolbe合成了醋酸1854年，Berthelot合成了油脂……“生命力學(xué)說(shuō)”瓦解。有機(jī)化學(xué)由提取進(jìn)入提取與合成并舉的時(shí)代。19世紀(jì)下半葉有機(jī)合成迅猛發(fā)展此后，17有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)定義

有機(jī)化合物是指含碳化合物或碳、氫化合物及其衍生物。

有機(jī)化學(xué)是研究含碳化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化的一門科學(xué)

有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)定義有機(jī)化合物是指含碳化合物或碳8

學(xué)科建設(shè)

（1）制備了幾千萬(wàn)種有機(jī)化合物（2001年，CA收錄約2500萬(wàn)個(gè)）。（2）建立了一套系統(tǒng)鑒定和測(cè)定有機(jī)化合物的方法。（3）逐步建立和完善了有機(jī)化學(xué)的理論。

學(xué)術(shù)成就

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)20世紀(jì)（46項(xiàng)重大發(fā)明，8項(xiàng)與有機(jī)化學(xué)有關(guān)）。

9研究思路與基本任務(wù)1從生物體中分離、提取后測(cè)定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并加以利用；2物理有機(jī)化學(xué)研究：研究結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、反應(yīng)的途徑、影響反應(yīng)的因素等。3以簡(jiǎn)單有機(jī)物為原料合成；4控制污染；5分子水平研究生命現(xiàn)象生命過程是許多生物分子間發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)以及所引起的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移的結(jié)果。研究思路與基本任務(wù)1從生物體中分離、提取后測(cè)定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，10結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有機(jī)化合物種類極多。2.2有機(jī)化合物的特點(diǎn)同分異構(gòu)體：具有相同分子式，

不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的化合物。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.2有機(jī)化合物的特點(diǎn)同分異構(gòu)體：具有相同分112性質(zhì)特點(diǎn)：

性質(zhì)

離子型化合物共價(jià)型化合物

可燃性不易燃易燃

熱穩(wěn)定性穩(wěn)定易分解熔點(diǎn)

熔點(diǎn)高多低于400oC

極性強(qiáng)弱

水溶性大小

化學(xué)反應(yīng)速度快速度慢

產(chǎn)物單一副產(chǎn)物多

2性質(zhì)特點(diǎn)：

性質(zhì)離子型化合物共121.3研究有機(jī)化合物的一般方法1.3研究有機(jī)化合物的一般方法13

結(jié)晶、分餾、升華、萃取、層析法、蒸餾（常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾），等

薄層層析層析法柱層析紙上層析氣相色譜與高壓液相色譜1提純方法：結(jié)晶、分餾、升華、萃取、層析法、1提純方法：142元素分析實(shí)驗(yàn)式例：C:70.4%H:13.9%求實(shí)驗(yàn)式？W(O)=(100-70.4-13.9)%=15.7%

C:70.4%/12.01=5.866

H:13.9/1.008=13.780.98=14

O:15.7/16=0.9812元素分析實(shí)驗(yàn)式例：C:70.4%153相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定——質(zhì)譜法

以12C＝12.000000為基準(zhǔn)用量：0.1mg~1g物理法：紅外、紫外光譜、元素分析、

結(jié)構(gòu)鑒定核磁共振、質(zhì)譜、X-射線

化學(xué)法：費(fèi)時(shí)，準(zhǔn)確性差3相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定——質(zhì)譜法161.4有機(jī)化合物中的化學(xué)鍵分子結(jié)構(gòu)：組成分子的若干原子在分子內(nèi)的連接順序和結(jié)合方式。化學(xué)鍵：將原子結(jié)合在一起的電子作用。KosselandLewis提出：

離子鍵：原子間通過電子轉(zhuǎn)移化學(xué)鍵

共價(jià)鍵：原子間共用電子對(duì)1.4有機(jī)化合物中的化學(xué)鍵分子結(jié)構(gòu)：組成分子的若干原子17一Lewis電子結(jié)構(gòu)式：.一Lewis電子結(jié)構(gòu)式：.18二

、共價(jià)鍵理論?分子軌道理論（MolecularOrbitalTheory,MO）?雜化軌道理論（HybridizedOrbital）?

價(jià)鍵理論（ValenceBondTheory,VB）二、共價(jià)鍵理論?分子軌道理論（MolecularO191.價(jià)鍵理論（電子配對(duì)理論）a.只有自旋方向相反的未成對(duì)電子互相接近時(shí)，才能形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。b.如果一個(gè)原子的未成對(duì)電子已經(jīng)配對(duì),它就不能再與其它原子的未成對(duì)電子配對(duì)——共價(jià)鍵飽和性c.形成共價(jià)鍵實(shí)質(zhì)上是電子云重疊，重疊越多，共價(jià)鍵越強(qiáng)1.價(jià)鍵理論（電子配對(duì)理論）a.只有自旋方向相反的未20第一章-有機(jī)化學(xué)概述ppt課件21p軌道與s軌道重疊形成σ鍵P軌道與p軌道重疊形成σ鍵鍵：電子云沿鍵軸方向重疊而形成的價(jià)鍵，電子云分布沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱p軌道與s軌道P軌道與p軌道鍵：電子云沿鍵軸方向重疊而形成22價(jià)鍵理論總結(jié)了很多化合物的性質(zhì)、反應(yīng),對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系有指導(dǎo)作用,形象,易于接受。局限性:只能表示兩個(gè)原子核區(qū)域內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)(電子定域),不能解釋共軛雙鍵的性質(zhì).價(jià)鍵理論總結(jié)了很多化合物的性質(zhì)、反應(yīng),對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)與性能232.分子軌道理論原子軌道：原子中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用波函數(shù)Φ表示。分子軌道：分子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用Ψ表示。分子軌道為原子軌道的線形組合。

Ψ1=Φ1+Φ2

Ψ2=Φ1-Φ22.分子軌道理論原子軌道：原子中的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用波函24體系能量大大降低

兩個(gè)氫原子1S子軌道形成氫分子軌道的能極圖體系能量大大25（兩原子核間電子云密度增大）

成鍵軌道（兩原子核間電子云密度減小）

反鍵軌道（兩原子核間電子云密度增大）

（兩原子核間電26分子軌道三原則：1.能量相近原則：組成分子軌道的兩個(gè)原子軌道能量差越小越好。2.最大交迭原則：原子軌道相互交迭的部分越大，成鍵越強(qiáng)。3.對(duì)稱性原則。分子軌道三原則：1.能量相近原則：組成分子軌道的兩個(gè)原子軌27鍵：兩個(gè)p原子軌道彼此平行重疊組成的分子軌道叫分子軌道，生成的鍵叫鍵鍵：兩個(gè)p原子軌道彼此平行重疊組成的分子軌道叫分子軌道，28據(jù)分子光譜測(cè)定，分子軌道能量大小順序:1s<*1s<2s<*2s<2px<2py=2pz<*2py=*2pz<*2px據(jù)分子光譜測(cè)定，分子軌道能量大小順序:1s<*1s29價(jià)鍵理論不能解釋C在有機(jī)化合物中為4價(jià)？?jī)r(jià)鍵理論不能解釋C在303雜化軌道（L.Pauling）碳原子在基態(tài)核外電子的排布為1s22s22px12py13雜化軌道（L.Pauling）碳原子在基態(tài)核外電子的31雜化，放出能量雜化，放出能量32

甲烷分子的形成甲烷分子的形成33sp2雜化軌道的形成sp2Orbitalsp2Orbitalp

Orbitalsp2雜化軌道的形成sp2Orbitalsp2Or34BondsBondsBonds

overlappOrbitaloverlap乙烯中σ鍵的形成BondsBondsBonds

ove35Bond乙烯中π鍵的形成Bond乙烯中π鍵的形成36sp雜化軌道pOrbitalssp

OrbitalspOrbitalsp雜化軌道pOrbital37(a)兩個(gè)sp雜化碳原子(b)由四個(gè)p電子組成的兩個(gè)鍵，形成圓筒形思考:BeCl2,H2O,BF3分子的立體結(jié)構(gòu)?(a)兩個(gè)sp雜化碳原子(b)由四個(gè)p電子組成的兩個(gè)鍵，381.5共價(jià)鍵的性質(zhì)—鍵參數(shù)鍵長(zhǎng)：兩個(gè)鍵合原子間的平均距離。（nm)C—C0.154nmC＝C0.120nmC—H0.110nm1.5共價(jià)鍵的性質(zhì)—鍵參數(shù)鍵長(zhǎng)：兩個(gè)鍵合原子間的平均距離。393鍵能使1mol雙原子分子A－B（氣態(tài)）離解為原子A＋B（氣態(tài)）所需吸收的能量（kJ/mol），稱為A-B鍵的離解能，通常叫鍵能。雙原子分子：鍵能＝離解能多原子分子：鍵能＝各離解能的平均值3鍵能使1mol雙原子分子A－B（氣態(tài)）離40離解能/kJ.mol-1離解能/kJ.mol-1414.鍵的極性：

由于成鍵兩原子之間的電負(fù)性差異而產(chǎn)生的電子云的偏離。4.鍵的極性：

由于成鍵兩原子之42分子的極性與鍵矩/偶極矩鍵矩：正負(fù)電中心電荷q與兩個(gè)電荷中心之間距離d的乘積

＝q*d單位：C?m(庫(kù)侖米)(D=3.336?10-30C*m)分子的極性與鍵矩/偶極矩鍵矩：正負(fù)電中心電荷q與兩個(gè)電荷中431.6、分子間作用力－物理性質(zhì)的決定因素偶極－偶極作用力:極性分子正負(fù)電極相吸引(也稱取向力)

色散力：非極性分子之間暫時(shí)偶極相互作用。極性與非極性分子間－－誘導(dǎo)力和色散力

極化率：一個(gè)中性分子由于鄰近的具有永久或暫時(shí)偶極的分子的作用而產(chǎn)生偶極的能力。極化率與分子內(nèi)原子對(duì)外層電子約束的牢固程度有關(guān)。RI>RBr>RCl>RF1.6、分子間作用力－物理性質(zhì)的決定因素偶極－偶極作用力44氫鍵：H與一個(gè)原子半徑較小，電負(fù)性很大,并帶有未共用電子對(duì)的原子Y,如F，O,N原子結(jié)合時(shí)，由于Y的極強(qiáng)拉電子的作用，使H—Y間的電子集中在Y端，H幾乎裸露質(zhì)子呈正電性，與帶負(fù)電的Y以靜電結(jié)合,形成氫鍵。氫鍵：H與一個(gè)原子半徑較小，電負(fù)性很大,并帶有未共用電子45蛛網(wǎng)式

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（縮寫式）鍵線式1.7有機(jī)化合物分子的表達(dá)方式

CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3蛛網(wǎng)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（縮寫式）鍵線式1.7有機(jī)化合物分子的表46立體式：立體式：47第三節(jié)

酸堿概念1Br?nsted定義：凡是能給出質(zhì)子的化合物叫酸

凡是能接受質(zhì)子的化合物叫堿

酸堿共軛酸共軛堿第三節(jié)酸堿概念1Br?nsted定義：48

2Lewis定義：

凡能接受電子對(duì)形成共價(jià)鍵的物質(zhì)叫酸（缺電子）凡能給出電子對(duì)形成共價(jià)鍵的物質(zhì)叫堿（富電子）堿酸堿加合物加合物＋2Lewis定義：堿酸堿加合物加合物＋49缺電子的試劑（Lewis酸）也稱為親電試劑。

由親電試劑進(jìn)攻引起的反應(yīng)屬于親電型反應(yīng)。能給予電子對(duì)的試劑（Lewis堿）也稱為親核試劑。由親核試劑進(jìn)攻引起的反應(yīng)屬于親核型反應(yīng)。缺電子的試劑（Lew