有機化學緒論詳細版ppt課件

.,有機化學,OrganicChemistry,.,教材與參考教材,陸濤主編，有機化學學習指導與習題集，人民衛(wèi)生出版社，2011邢其毅，基礎有機化學（第三版上下），高等教育出版社，2008FrancisA.Carey.OrganicchemistryNewYork，McGraw-Hill，2009,.,學好有機化學的幾個重要環(huán)節(jié),切記：不要死記硬背：理解反應機理不要臨時抱佛腳,.,第一章緒論一、有機化合物和有機化學二、有機化合物的結構理論三、共價鍵的參數與斷裂方式四、有機化合物的分類及表示五、有機酸堿理論,.,第一節(jié)有機化合物和有機化學,最早的有機化合物來自于動植物體（有機體）,“生命力”學說認為：有機化合物只能由有機體產生。無機化合物則存在于無生命的礦藏中。,.,由氰酸銨（無機物）制得尿素（有機物）(1828),inorganic,organic,韋勒（F.Wohle）,.,.,為什么要學習有機化學？什么是有機化合物？什么是有機化學？,.,有機化合物使世界色彩斑斕,紅,橙,黃,綠,藍,紫,.,Ibuprofen（布洛芬）,止痛藥：,立即止痛,在體內轉變成左式所代表的化合物，止痛,有機化合物保護我們的健康,.,青蒿素,2015年10月5日，瑞典卡羅琳醫(yī)學院在斯德哥爾摩宣布，中國女科學家屠呦呦和一名日本科學家及一名愛爾蘭科學家分享2015年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，以表彰他們在瘧疾治療研究中取得的成就。屠呦呦成為迄今為止第一位獲得諾貝爾科學獎項的本土中國科學家、第一位獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎的華人科學家，由此實現了中國人在自然科學領域諾貝爾獎零的突破。,.,弗萊明發(fā)現青霉素獲得1945年諾貝爾獎，青霉素的發(fā)現開辟了一條新的治病途徑，拯救了成千上萬人的生命。,青霉素傷口感染的克星,青霉素,.,許多人都聽過這樣一個故事“19世紀末，一對農民父子救了一位少年。少年的父親為表達謝意，帶走了農民的兒子，給他最好的教育。后來農民的兒子發(fā)明了青霉素，獲得諾貝爾獎。數年后，少年得了肺炎，農民的兒子用青霉素治好了他。這兩個孩子分別是弗萊明和丘吉爾”。但這個廣為流傳的雞湯故事，歷史上并不存在，弗萊明和丘吉爾都曾否認過這個故事的真實性。,丘吉爾和弗萊明的傳奇故事是假雞湯,.,有機化合物為生命提供能源碳水化合物（糖）,葡萄糖,直鏈淀粉的結構,.,有機化合物作為生命遺傳物質DNA傳宗接代,美國人沃森&英國人克里克提出DNA雙螺旋結構,.,現代文明的基礎紙，由有機化合物纖維素組成,纖維素結構,.,有機化合物（OrganicCompounds）含碳元素，是碳的化合物。,.,有機化學（OrganicChemistry）研究有機化合物的組成、結構、性質、反應、合成、反應機制及相互間轉變規(guī)律等的一門科學。,有機化合物中常見的元素,截止2010.2.7，化合物數量總數為51，986，337,63,522,495,.,有機化合物的共同特點：1.對熱不穩(wěn)定，易燃燒（極少數例外）2.易溶解于有機溶劑中，一般難溶于水3.熔點較低（一般在300oC以下）4.反應速度慢，產物復雜，經分離提純得純凈物5.同分異構現象普遍，同分異構體較多,.,同分異構現象（isomerism）具有相同的分子式，但具有不同分子結構的現象,同分異構體（isomer）具有相同的分子式，但具有不同分子結構的化合物，互稱同分異構體,構造異構,.,.,第二節(jié)有機化合物的結構理論,1.Kekul（凱庫勒）和Couper（古柏爾）的結構理論,有機化合物中碳原子為四價；碳原子除與其它元素結合外，自身可形成單鍵、雙鍵、三鍵；解決分子中原子相互結合的順序和方式，闡明同分異構體。,一、有機化合物的結構理論初期發(fā)展,.,2.Buterov（布特列洛夫）、VantHoff（范霍夫）、LeBel（勒貝爾）的經典結構理論,原子價基礎上提出化學結構的概念；立體結構的初步認識；雜化軌道理論。,.,離子鍵：兩個帶異性電荷的離子通過靜電吸引。,1.離子鍵和共價鍵八隅體規(guī)則,共價鍵：兩個原子間共用電子對。,八隅體(Octet)：原子總是傾向獲得與惰性氣體相同的價電子排布(價電子層達到8個電子的穩(wěn)定結構),二、化學鍵,.,結論：共用一對電子，單鍵；共用兩對電子，雙鍵；共用三對電子，三鍵,.,有機化合物的共價鍵與Lewis（路易斯）式,Lewis式,Kekul式,.,Kekul式,多原子離子的Lewis式及配位鍵,Lewis式,.,有機化合物的Kekul式在Kekul式中，用線條表示成鍵電子對，如：,.,2.原子軌道和電子云,.,3.價鍵理論解釋化學鍵形成,基本要點：1、形成共價鍵的電子，必須自旋方向相反，每一對電子形成一個共價鍵；2、共價鍵具有飽和性，元素原子的共價數等于該原子的未成對電子數；3、共價鍵具有方向性，需滿足最大重疊原理。,.,4.雜化軌道理論,Pauling于20世紀30年代提出雜化軌道理論?；疽c：(1)原子在成鍵時，可以變成激發(fā)態(tài)；而且能量相近的原子軌道可以重新組合形成新的原子軌道，既雜化軌道。(2)雜化軌道的數目等于參加雜化的原子軌道的數目。(3)雜化軌道的方向性更強，成鍵能力更大。,.,C原子的電子排布如下,.,碳原子的sp3雜化中軌道能量的變化,碳原子的sp3雜化,.,形成正四面體，軌道軸間夾角109.5,單個sp3雜化軌道,四個sp3軌道軸鍵角,.,碳原子的sp2雜化中軌道能量的變化,碳原子的sp2雜化,.,雜化軌道成平面型，軌道軸夾角120，未雜化p軌道垂直此平面,單個sp2雜化軌道,.,碳原子的sp雜化中軌道能量的變化,碳原子的sp雜化,.,雜化軌道成直線型，軌道軸夾角180，未雜化p軌道垂直此直線,單個sp雜化軌道,.,5.分子軌道理論,節(jié)面,.,線性組合：最大重疊原則、能量近似原則、對稱性匹配原則電子排布：Pauling不相容原則、能量最低原則、Hund規(guī)則,.,1、鍵長形成共價鍵的兩個原子核間的距離稱為鍵長。下表是常見共價鍵平均鍵長。,第三節(jié)共價鍵的幾個參數和斷裂方式,一、幾個重要參數,.,注意：同一類型的共價鍵鍵長在不同化合物中可能稍有不同。,.,2、鍵角指鍵與鍵之間的夾角。,注：鍵角不僅與碳原子的雜化方式有關，還與碳原子上所連原子或原子團有關。,.,甲烷C-H鍵鍵能（415.3kJ.mol-1)是上述離解能的平均值。,3、鍵能指成鍵時體系放出的能量或斷鍵時體系吸收的能量。多原子分子鍵能通常是鍵的離解能平均值。,.,常見共價鍵的平均鍵能,.,當成鍵原子相同時，形成的共價鍵無極性（H-H）。當成鍵原子電負性不同時，電負性大的原子帶部分負電荷（-）；電負性小的原子帶部分正電荷（+）。鍵的極性強弱用偶極矩或鍵矩，即部分電荷與電荷之間距離的乘積（）來衡量。=q.d（C.m),4、鍵的極性和可極化性,+-,=3.57x10-30（C.m),.,偶極矩是一個矢量，多原子分子偶極矩是各個共價鍵偶極矩的矢量和：,=6.42x10-30(C.m)=3.28x10-30(C.m)=0(C.m),偶極矩為零的分子是非極性分子；偶極矩不為零的分子是極性分子；偶極矩越大，分子極性越強。,分子的極性和可極化性,.,共價鍵在外電場作用下，鍵的極性發(fā)生變化稱鍵的極化性。用鍵的極化度度量，表示成鍵電子被成鍵原子的核電荷約束的相對程度。極化度與成鍵原子的體積、電負性和鍵的種類及外電場有關。體積越大，電負性越小，核對成鍵電子的約束越小，鍵的極化度就越大。例如：CICBrCClCFRIRBrRClRF,.,HCNOF3.54.0SiPSCl3.0Br2.9I2.6,一些元素的電負性,從成鍵原子的電負性值可以大致判斷共價鍵極性的大小，差值越大，極性越大（一般差值在0.61.7之間）。,電負性：原子在分子中吸引電子的能力。,.,共價鍵的斷裂方式，可分為均裂和異裂：（1）均裂：鍵斷裂時原成鍵的一對電子平均分給兩個原子或基團。自由基（freeradical）特點：有自由基中間體生成。自由基反應：發(fā)生共價鍵均裂的反應反應條件：光、熱或自由基引發(fā)劑的作用下進行。,二、共價鍵的斷裂方式,.,（2）異裂：鍵斷裂時原成鍵的一對電子為別為某一原子或基團所占有。特點：有正離子或負離子中間體生成。離子型反應：發(fā)生共價鍵異裂的反應,.,第四節(jié)有機化合物的分類和表示方法,（一）按碳鏈分類,按碳鏈分類,一、有機化合物的分類,（二）按分子不飽和程度的不同飽和脂肪族化合物、不飽和脂肪族化合物和芳香族化合物,.,1.鏈狀化合物（無環(huán)化合物，脂肪族化物）如：丁烷，丙烯，乙酸，丙醇等。,（B）芳香族化合物,2.環(huán)族化合物（按環(huán)的特點，分為兩類）（A）脂環(huán)族化合物,3.雜環(huán)化合物,注：按碳鏈分類不能準確反映有機物的結構特點，故有很大的局限性。,.,（三）按官能團分類在有機化合物中，決定某一類化合物主要性質的原子團稱為官能團或功能基。,.,一些常見重要官能團,.,構造：分子中原子相互連接的順序和方式構造式：表示分子構造的化學式有機化合物構造的表示方法：蛛網式、縮寫式（結構簡式）和鍵線式,二、有機化合物構造的表示方法,.,脂肪族化合物常用縮寫式，環(huán)狀化合物常用鍵線式！,蛛網式縮寫式鍵線式,分子構造的表示方法,.,蛛網式縮寫式鍵線式,.,棒球模型或球棍模型,Stuart(斯陶特)模型或比例模型,楔線式,三、有機化合物立體結構的表示方法,.,第五節(jié)有機酸堿理論簡介,用于有機化學中的酸堿理論有Brnsted酸堿理論和Lewis酸堿理論1.Brnsted酸堿理論酸是質子的給予體，堿是質子的接受體：,JohannNicolausBrnsted1879-1947,酸,共軛堿,堿,共軛酸,.,有機酸:,.,有機堿：負離子（B-）含有孤對電子可以和H+成鍵的化合物含氮的胺類化合物，是最普通的有機堿含氧化合物可作為堿和強酸反應，也可作為酸和強堿反應,有機堿:,.,酸釋放出質子后產生的酸根，即為該酸的共軛堿；堿與質子結合后形成的質子化合物，即為該堿的共軛酸，如：,.,酸堿強度的表示酸的強度，可以在很多溶劑中測定，但最常用的是在水溶液中，通過酸的離解常數Ka來測定的。,酸性強度可用pKa表示，pKa=-lgKa。pKa越小，酸性越強；pKa越大，酸性越弱。溶液的酸性用pH表示。（pH=-lgH+）,.,如何判斷化合物HA酸堿性的相對強弱呢？,化合物的酸性主要取決于其解離出H+后留下的負離子（共軛堿）的穩(wěn)定性！負離子（共軛堿）越穩(wěn)定，就意味著A-與H+結合的傾向越小，共軛酸的酸性就越大。,酸堿強度和結構的關系,.,影響負離子的穩(wěn)定性的一些因素：1、中心原子的電負性CH3-H、NH2-H、HO-H、F-H（酸性增強）2、中心原子的原子半徑HO-H、HS-H、HSe-H（酸性增強）3、取代基CH3SO2-O-H、CH3CO-O-H、C6H5-O-H（酸性減弱）4、其它因素中心原子的雜化狀態(tài)、溶劑等,.,酸堿反應,規(guī)律：較強的酸和較強的堿形成較弱的酸和較弱的堿。,.,2.Lewis酸堿理論Lewis酸：電子對的接受體，Lewis堿：電子對的給予體,GilbertNewtonLewis1875-1946,.,一些Lewis酸：中性分子；正離子,.,一些Lewis堿：具有未共用電子對的化合物；負離子；烯或芳香化合物,.,Lewis酸堿反應,.,路易斯酸堿以及親電，親核的概念是學習有機化學必須掌握的基本概念。,路易斯酸能接受外來電子對，具有親電性，在有機反應中，叫做親電試劑；路易斯堿能給出電子對