有機(jī)化學(xué)徐偉亮課件

有機(jī)化學(xué)48學(xué)時(shí)有機(jī)化學(xué)2023/10/7有機(jī)化學(xué)2

第一章緒論1.1有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)1.2有機(jī)化合物的特性1.3分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式(掌握表示方法!)1.4共價(jià)鍵:1.4.1共價(jià)鍵的形成(價(jià)鍵理論;軌道雜化Csp3;分子軌道理論)1.4.2共價(jià)鍵的屬性(鍵長;鍵能;鍵角;鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)I)1.4.3共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類型;1.5有機(jī)化合物的分類:1.5.1按碳架分類;1.5.2按官能團(tuán)分類1.6有機(jī)化合物的研究程序1.7如何學(xué)好有機(jī)化學(xué)重點(diǎn)邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)2第一章緒論重點(diǎn)邑大2023/10/7有機(jī)化學(xué)3

五.有機(jī)物研究程序、有機(jī)知識(shí)應(yīng)用—?jiǎng)?chuàng)新意識(shí)、能力培養(yǎng)。第一章緒論

本章作為課程導(dǎo)言，其中心課題是討論以下三個(gè)層面、五大問題一.有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)—了解有機(jī)物產(chǎn)生歷史和有機(jī)化學(xué)學(xué)科形成、發(fā)展以及重要作用和地位。二.有機(jī)分子結(jié)構(gòu)及表示方法三.共價(jià)鍵四.有機(jī)化合物的分類重要基本知識(shí)!邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)3五.有機(jī)物研究程序、有機(jī)知識(shí)應(yīng)2023/10/7有機(jī)化學(xué)41.1.1

有機(jī)化合物AntoineLavoisier(1743-1794):

(法國化學(xué)家）——“來自有生命機(jī)體的物質(zhì)稱為有機(jī)物?！?.1有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)41.1.1有機(jī)化合物1.12023/10/7有機(jī)化學(xué)5

1769年，從葡萄汁中得到了純的酒石酸；

1773年，從尿中得到了尿素；

1780年，從酸奶中得到了乳酸；

1805年，從鴉片中得到了嗎啡。

1806年，瑞典化學(xué)權(quán)威Berzelius提出了“生命力學(xué)說”——從有生命動(dòng)植物體內(nèi)得到的化合物稱為有機(jī)化合物。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)51769年，從葡萄汁中得到了純2023/10/7有機(jī)化學(xué)6

JakobBerzelius(1779-1848)邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)6JakobBerzeliu2023/10/7有機(jī)化學(xué)7

生命論與早期的有機(jī)化學(xué)（1828年之前）有機(jī)化合物最早的有機(jī)化合物來自于動(dòng)植物體（有機(jī)體）生命論(Vitalism)認(rèn)為：有機(jī)化合物只能由有機(jī)體產(chǎn)生。無機(jī)化合物則存在于無生命的礦藏中，同時(shí)也可由有機(jī)體產(chǎn)生。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)7生命論與早期的有機(jī)化學(xué)（182023/10/7有機(jī)化學(xué)8

有機(jī)——“有生命的物質(zhì)”邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)8有機(jī)——“有生命的物質(zhì)”邑大學(xué)2023/10/7有機(jī)化學(xué)9

ANIMALS邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)9ANIMALS邑大學(xué)五Wuyi2023/10/7有機(jī)化學(xué)10

MICROBES邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)10MICROBES邑大學(xué)五Wu2023/10/7有機(jī)化學(xué)11

1828年，F(xiàn)riedrichW?hler(1800-1882)wasachemistryprofessorinG?ttingen.將氰酸銨的水溶液加熱得到了尿素。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)111828年，F(xiàn)riedric2023/10/7有機(jī)化學(xué)12

由氰酸銨（無機(jī)物）制得尿素（有機(jī)物）inorganicorganic邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)12由氰酸銨（無機(jī)物）制得尿素（2023/10/7有機(jī)化學(xué)13

1845年，德國科學(xué)家H.Kolbe

（1816-1884）合成了醋酸；

邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)131845年，德國科學(xué)家H.K2023/10/7有機(jī)化學(xué)141854年，MarcellinBerthelot

（1827-1907）Paris,France合成了油脂類物質(zhì)。2023/7/30有機(jī)化學(xué)141854年，Marcelli2023/10/7有機(jī)化學(xué)15

有機(jī)化學(xué)（OrganicChemistry）

——研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)

有機(jī)化合物——

含碳的化合物HCNOFPSClBrISiB有機(jī)化合物中常見的元素邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)15有機(jī)化學(xué)（Organic2023/10/7有機(jī)化學(xué)16

有機(jī)化合物性質(zhì)

性質(zhì)的變化規(guī)律

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)的研究內(nèi)容：有機(jī)反應(yīng)

應(yīng)用—有機(jī)合成邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)16有機(jī)化合物性質(zhì)性質(zhì)的變化2023/10/7有機(jī)化學(xué)17

1.2有機(jī)化合物的特性1.3分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式

分子(molecules):組成的原子按一定的排列順序相互影響、相互作用而結(jié)合的整體

分子結(jié)構(gòu)(molecularstructures):

原子排列的順序和相互作用邑大學(xué)五WuyiUniversity

共價(jià)鍵結(jié)合

有機(jī)化合物數(shù)量龐大，異構(gòu)現(xiàn)象普遍

易燃燒

熔點(diǎn)較低

難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑

反應(yīng)速率一般較小2023/7/30有機(jī)化學(xué)171.2有機(jī)化合物的特性12023/10/7有機(jī)化學(xué)18

分子式(molecularformulas):表示組成分子的原子種類和數(shù)目C2H6OCH3CH2OHCH3OCH3乙醇二甲醚

分子結(jié)構(gòu)式(molecularstructuralformulas):表示分子中原子連接的順序表示方式：

鍵線式(bond-lineformulas):CH3CH2CH2CH3邑大學(xué)五WuyiUniversity

短線式(dashformulas):

縮簡式(condensedformulas):2023/7/30有機(jī)化學(xué)18分子式(molecular2023/10/7有機(jī)化學(xué)19

邑大學(xué)五WuyiUniversity

有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的常用表達(dá)方式Lewis電子式價(jià)鍵式縮寫式甲烷乙烯乙炔單鍵雙鍵叁鍵2023/7/30有機(jī)化學(xué)19邑大學(xué)五WuyiUnive2023/10/7有機(jī)化學(xué)20

氯甲烷乙醇丙酮Lewis電子式價(jià)鍵式縮寫式2023/7/30有機(jī)化學(xué)20氯甲烷乙醇丙酮Lewis電2023/10/7有機(jī)化學(xué)21

1.4共價(jià)鍵(covalentbonds)：

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)合邑大學(xué)五WuyiUniversity

由兩個(gè)原子間共用一對(duì)電子產(chǎn)生的化學(xué)鍵。Keculé價(jià)鍵式惰性氣體構(gòu)型甲烷2023/7/30有機(jī)化學(xué)211.4共價(jià)鍵(coval2023/10/7有機(jī)化學(xué)22Kekulé,FriedrichAugust(1829-1896)德國波恩大學(xué)教授。2023/7/30有機(jī)化學(xué)22Kekulé,Friedr2023/10/7有機(jī)化學(xué)23

1916:Lewis結(jié)構(gòu)式最外層電子：H:2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

八隅體規(guī)則(octetrule)邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)231916:Lewis結(jié)構(gòu)式2023/10/7有機(jī)化學(xué)24

GilbertN.Lewis（1875~1946），美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校教授。

2023/7/30有機(jī)化學(xué)24GilbertN.Lewi2023/10/7有機(jī)化學(xué)25

邑大學(xué)五WuyiUniversity1.4.1共價(jià)鍵的形成-1916:Lewis電子配對(duì)(1)價(jià)鍵理論(valencebondtheory)

是成鍵原子的原子軌道(電子云)相互交蓋的結(jié)果HH+氫原子s軌道HH=氫分子軌道交蓋2023/7/30有機(jī)化學(xué)25邑大學(xué)五WuyiUnive2023/10/7有機(jī)化學(xué)26

成鍵電子處于成鍵原子之間—定域觀點(diǎn)

共價(jià)鍵的方向性—除s軌道外,其它從伸展方向交蓋

共價(jià)鍵的飽和性—一個(gè)原子的每一個(gè)未成對(duì)電子只能形成一個(gè)共價(jià)鍵-故價(jià)鍵理論稱為電子配對(duì)法

價(jià)鍵理論的局限性邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)26成鍵電子處于成鍵原子之間—2023/10/7有機(jī)化學(xué)27

(2)雜化軌道理論(hybridorbitaltheory):LinusC．Pauling美國斯坦福大學(xué)教授(1901-1994)，1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1963年諾貝爾和平獎(jiǎng)。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)27(2)雜化軌道理論(hyb2023/10/7有機(jī)化學(xué)28

1s22s22px1

2py1

2pz0C在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型：邑大學(xué)五WuyiUniversity(a)碳原子軌道的sp3雜化基態(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電子躍遷解釋了有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征：C原子為4價(jià)!2023/7/30有機(jī)化學(xué)281s22s22px122023/10/7有機(jī)化學(xué)29

甲烷(CH4)的成鍵示意s鍵軸對(duì)稱方式交疊邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)29甲烷(CH4)的s鍵邑大2023/10/7有機(jī)化學(xué)30

(b)sp2雜化2s2px2py2pz2s2px2py2pz躍遷原子軌道重組

3個(gè)sp2軌道2pz平面型邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)30(b)sp2雜化2s2023/10/7有機(jī)化學(xué)31

乙烯(CH2=CH2)的成鍵示意p鍵側(cè)面交疊（電子云結(jié)合較松散）邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)31乙烯(CH2=CH2)的成2023/10/7有機(jī)化學(xué)32

(c)sp雜化2s2px2py2pz2s2px2py2pz躍遷原子軌道重組sp

2py

2pz直線型邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)32(c)sp雜化2s2023/10/7有機(jī)化學(xué)33

乙炔(CH

CH)的成鍵示意:邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)33乙炔(CHCH)的成鍵示意2023/10/7有機(jī)化學(xué)34

1.4.2共價(jià)鍵的特性

（1）鍵長（BondLength）分子中成鍵兩原子間的平均距離。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)341.4.2共價(jià)鍵的特性邑2023/10/7有機(jī)化學(xué)35

表1.1常見共價(jià)鍵的鍵長共價(jià)鍵鍵長/nm共價(jià)鍵鍵長/nm共價(jià)鍵鍵長/nmC-H0.109C=C0.134C=C0.120C-C0.154C=N0.128CN0.116C-N0.147C=O0.120H-N0.107C-O0.141H-O0.096C-F0.142C-Cl0.177C-Br0.191C-I0.213鍵長數(shù)據(jù)可通過分子光譜或單晶體X-射線衍射等實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得，還可用量子力學(xué)的近似方法，從已知熱力學(xué)數(shù)據(jù)算得。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)35表1.1常見共價(jià)鍵的鍵長共2023/10/7有機(jī)化學(xué)36

（2）鍵角(bondangle)：兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角稱之。鍵角數(shù)據(jù)也是通過分子光譜和X-射線衍射法確定的。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)36（2）鍵角(bondang2023/10/7有機(jī)化學(xué)37（3）鍵能(bondenergy)

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。鍵能反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能越大則鍵越牢固。氣態(tài)雙原子分子鍵能也是離解能；多原子分子鍵能與離解能不完全一致。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)37（3）鍵能(bondener2023/10/7有機(jī)化學(xué)38

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-1CH4各C-H鍵Ed分別為:423;439;448；347.平均為414邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)38表1.2一些共價(jià)鍵的鍵能2023/10/7有機(jī)化學(xué)39

（4）鍵的極性δ+δ-CH3→Cl非極性共價(jià)鍵（nonpolarbond）：當(dāng)兩個(gè)相同原子形成共價(jià)鍵時(shí)，成鍵電子云是對(duì)稱分布于兩原子之間，這樣的鍵沒有極性，稱非極性共價(jià)鍵。極性共價(jià)鍵（polarizedcovalentbond）兩個(gè)不同的原子結(jié)合形成共價(jià)鍵時(shí)，成鍵電子云不完全對(duì)稱而呈現(xiàn)極性的共價(jià)鍵，稱極性共價(jià)鍵，如：邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)39（4）鍵的極性δ+2023/10/7有機(jī)化學(xué)40

常見共價(jià)鍵的偶極矩共價(jià)鍵u/10-30C.m共價(jià)鍵u/10-30C.m共價(jià)鍵u/10-30C.mH-C

1.33C-N0.73C=O7.67H-N4.34C-O2.47CN11.67H-O5.04C-S3.00H-S2.72C-F4.70H-Cl3.60C-Cl4.78H-Br2.60C-Br4.60H-I1.27C-I3.97極性共價(jià)鍵的電荷分布不均勻，正、負(fù)電中心不相重疊，就構(gòu)成了一個(gè)偶極，偶極的大小由偶極矩μ表示。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)40常見共價(jià)鍵的偶極矩共價(jià)鍵2023/10/7有機(jī)化學(xué)41電負(fù)性值相差越大，共價(jià)鍵的極性也越大。

物性:熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度…※分子極性對(duì)都有影響

化性:化學(xué)反應(yīng)性多原子分子的偶極矩——各鍵的偶極矩的向量和邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)41電負(fù)性值相差越大，共價(jià)鍵的極性2023/10/7有機(jī)化學(xué)42

1.4.3共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類型

（1）均裂

斷裂時(shí)，組成該鍵的兩個(gè)原子各保留一個(gè)電子，自由基反應(yīng)。A:B→A·＋B·（2）異裂

斷裂時(shí)，組成該鍵的一對(duì)電子完全轉(zhuǎn)移到一個(gè)原子上，離子型反應(yīng)。A:B→A＋＋:B－A:B→:A－＋B＋邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)421.4.3共價(jià)鍵的斷裂和2023/10/7有機(jī)化學(xué)43

（3）協(xié)同反應(yīng)在反應(yīng)過程中無明顯的分布的共價(jià)鍵均裂或異裂，而是通過一個(gè)環(huán)狀過渡態(tài)，舊鍵的斷裂和新鍵的生成同時(shí)完成。邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)43（3）協(xié)同反應(yīng)邑大學(xué)五Wuy2023/10/7有機(jī)化學(xué)44

1.5有機(jī)化合物的分類

1.5.1按碳架分類

按碳架分類鏈形化合物環(huán)形化合物（脂肪族化合物）碳環(huán)化合物雜環(huán)化合物芳環(huán)化合物脂環(huán)化合物脂雜環(huán)化合物芳雜環(huán)化合物邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)441.5有機(jī)化合物的分類2023/10/7有機(jī)化學(xué)45

邑大學(xué)五WuyiUniversity2023/7/30有機(jī)化學(xué)45邑大學(xué)五WuyiUnive2023/10/7有機(jī)化學(xué)46

1.5