有機(jī)化學(xué)：第1章 緒 論(2)

1、1有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)(Organic Chemistry)23教學(xué)總時(shí)數(shù)：教學(xué)總時(shí)數(shù)：72學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 理論課：理論課：42學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)課：實(shí)驗(yàn)課：30學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)課程學(xué)分：課程學(xué)分：3.5分分考核方式和期評(píng)組成：考核方式和期評(píng)組成：隨堂測(cè)驗(yàn)隨堂測(cè)驗(yàn) 常規(guī)實(shí)驗(yàn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)考核實(shí)驗(yàn)考核 期末考試期末考試4學(xué)習(xí)、研究有機(jī)化學(xué)的方法學(xué)習(xí)、研究有機(jī)化學(xué)的方法理解理解 記憶記憶 實(shí)踐實(shí)踐 規(guī)律規(guī)律 課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí) 課上學(xué)習(xí)課上學(xué)習(xí) 課后練習(xí)課后練習(xí) 考前總結(jié)考前總結(jié)常見考試題型：常見考試題型： 選擇題、命名題、鑒別題、簡答題、完成反選擇題、命名題、鑒別題、簡答題、完成反應(yīng)式、推導(dǎo)題等。應(yīng)式、推導(dǎo)題等。5第一章

2、第一章 緒緒 論論617世紀(jì)中期世紀(jì)中期, 自然界中取得的各種物質(zhì)自然界中取得的各種物質(zhì),按照按照來源來源分為分為:動(dòng)物動(dòng)物植物植物一、有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)一、有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)有機(jī)物有機(jī)物（organic compound）無機(jī)物無機(jī)物（inorganic compound）1806年年-“有機(jī)有機(jī)”和和“生命力生命力”學(xué)說學(xué)說 （J.Berzelius）1770年年-分離提純得到分離提純得到酒石酒石-酒石酸酒石酸尿液尿液-尿素尿素鴉片鴉片-嗎啡嗎啡礦物礦物 自自然然界界71828年年- F.Wohle人工合成有機(jī)物人工合成有機(jī)物德國：德國：F.Wohle無機(jī)物無機(jī)物 有機(jī)物有機(jī)物 818

3、48年年-明確是明確是C的化合物（葛美林的化合物（葛美林(Gmelin L.）1874年年-碳?xì)浠衔锛捌溲苌锾細(xì)浠衔锛捌溲苌铮ㄐとR馬（肖萊馬（Schorlemmer C.）1845年年-kolbe 用用 S、C、Cl2、H2O為原料合成醋為原料合成醋酸酸91011 12（一）元素組成（一）元素組成有機(jī)化合物中常見的元素有機(jī)化合物中常見的元素13 1 1、 較易燃燒，熱不穩(wěn)定較易燃燒，熱不穩(wěn)定 2 2 、有較低的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)、有較低的沸點(diǎn)和熔點(diǎn) 3 3 、一般不溶于水，溶于有機(jī)溶劑、一般不溶于水，溶于有機(jī)溶劑 4 4 、化學(xué)反應(yīng)慢而復(fù)雜，副反應(yīng)多、化學(xué)反應(yīng)慢而復(fù)雜，副反應(yīng)多 5 5 、數(shù)目

4、龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)目龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜有機(jī)化合物的特性：有機(jī)化合物的特性：（二）有機(jī)分子結(jié)構(gòu)（二）有機(jī)分子結(jié)構(gòu)15有機(jī)分子結(jié)構(gòu)（有機(jī)分子結(jié)構(gòu)（structure）的含義：）的含義：1和和2點(diǎn)涉及分子的二維結(jié)構(gòu)，用點(diǎn)涉及分子的二維結(jié)構(gòu)，用構(gòu)造構(gòu)造來表示來表示2和和3點(diǎn)涉及分子的三維結(jié)構(gòu)，用點(diǎn)涉及分子的三維結(jié)構(gòu)，用構(gòu)型和構(gòu)象構(gòu)型和構(gòu)象表示表示有機(jī)分子結(jié)構(gòu)（有機(jī)分子結(jié)構(gòu)（structure）指分子中各原子指分子中各原子之間的之間的結(jié)合方式結(jié)合方式、排列順序排列順序、以及、以及空間位置空間位置。1、有機(jī)分子是由什么原子通過何種形式組成的、有機(jī)分子是由什么原子通過何種形式組成的2、這些原子是如何連接的（順序

5、和方式）、這些原子是如何連接的（順序和方式）3、分子中的原子或基團(tuán)在空間的位置。、分子中的原子或基團(tuán)在空間的位置。16 構(gòu)造構(gòu)造(constitution)指指分子中原子或原子團(tuán)分子中原子或原子團(tuán)的相互的相互連結(jié)次序和方式連結(jié)次序和方式，用于表述分子結(jié)構(gòu)的二維，用于表述分子結(jié)構(gòu)的二維狀態(tài)。狀態(tài)。 構(gòu)型構(gòu)型(configuration)指指分子中的原子或原子分子中的原子或原子團(tuán)在團(tuán)在空間固有的空間固有的排列狀態(tài)。構(gòu)型的改變常通過舊鍵排列狀態(tài)。構(gòu)型的改變常通過舊鍵的斷裂和新鍵的形成。的斷裂和新鍵的形成。 構(gòu)象構(gòu)象(conformation) 指指分子中的原子或原子分子中的原子或原子團(tuán)在團(tuán)在空間相對(duì)

6、的空間相對(duì)的排列狀態(tài)。構(gòu)象的改變可通過化學(xué)排列狀態(tài)。構(gòu)象的改變可通過化學(xué)鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)而復(fù)原。鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)而復(fù)原。17共價(jià)鍵共價(jià)鍵原子間共用電子對(duì)形成原子間共用電子對(duì)形成離子鍵離子鍵原子間電子的轉(zhuǎn)移形成原子間電子的轉(zhuǎn)移形成配位鍵配位鍵兩原子間共用的電子對(duì)兩原子間共用的電子對(duì) , 由一個(gè)原子提供形成由一個(gè)原子提供形成化化學(xué)學(xué)鍵鍵類類型型（一）路易斯共價(jià)鍵理論（一）路易斯共價(jià)鍵理論 1916年年 Lewis 提出了提出了經(jīng)典共價(jià)鍵理論經(jīng)典共價(jià)鍵理論：分子中分子中電負(fù)性相近的原子可以通過共用一對(duì)或幾對(duì)電子達(dá)電負(fù)性相近的原子可以通過共用一對(duì)或幾對(duì)電子達(dá)到穩(wěn)定的稀有氣體的電子構(gòu)型，形成化學(xué)鍵。這種到穩(wěn)定的稀有氣體

7、的電子構(gòu)型，形成化學(xué)鍵。這種由共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵由共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵（covalent bonds）。）。 稀有氣體除氦僅有兩個(gè)價(jià)電子外，其他的價(jià)電稀有氣體除氦僅有兩個(gè)價(jià)電子外，其他的價(jià)電子層中均為八個(gè)電子，路易斯共價(jià)鍵理論又稱為子層中均為八個(gè)電子，路易斯共價(jià)鍵理論又稱為八八隅律隅律（octet rule）。）。 碳原子既不容易得到電子碳原子既不容易得到電子,也不容易失去電子。因此也不容易失去電子。因此, 有機(jī)有機(jī)化合物分子中的原子間主要以共價(jià)鍵相結(jié)合化合物分子中的原子間主要以共價(jià)鍵相結(jié)合, 以滿足八隅律。以滿足八隅律。 CCCCCHHHHHHHHHH 這種用電子對(duì)

8、表示共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的化學(xué)式稱為這種用電子對(duì)表示共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的化學(xué)式稱為 Lewis 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式。它主要用于說明有機(jī)反應(yīng)機(jī)制中電子的轉(zhuǎn)移。它主要用于說明有機(jī)反應(yīng)機(jī)制中電子的轉(zhuǎn)移。 有機(jī)分子中碳原子的共價(jià)鍵特點(diǎn)：有機(jī)分子中碳原子的共價(jià)鍵特點(diǎn)：1 1、碳原子在有機(jī)化合物中是、碳原子在有機(jī)化合物中是四價(jià)的四價(jià)的2 2、碳與碳之間，碳與其它元素（、碳與碳之間，碳與其它元素（HH、O O、N N、X X、S S、P P）之間以之間以共價(jià)鍵共價(jià)鍵相結(jié)合。相結(jié)合。20其要點(diǎn)可歸納為其要點(diǎn)可歸納為“3個(gè)二，個(gè)二，1個(gè)三個(gè)三”（二）現(xiàn)代價(jià)鍵理論（二）現(xiàn)代價(jià)鍵理論兩個(gè)條件兩個(gè)原則兩個(gè)條件兩個(gè)原則兩種類型三種形式兩種類型

9、三種形式2122yxyx沿沿x軸方向最大軸方向最大重疊，成鍵。重疊，成鍵。Y軸方向重疊小，軸方向重疊小，不成鍵。不成鍵。23s-sp-sp-p雜化軌道-S“頭碰頭頭碰頭”形成形成鍵鍵“肩并肩肩并肩”形成形成鍵鍵24乙烷乙烷乙烯乙烯乙炔乙炔CHCHHHHHCCHHHHCCHH26雜化雜化雜化spsp2sp32P2P雜化激發(fā)2S2P2S2P基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)27原子軌道的形狀原子軌道的形狀雜化軌道雜化軌道（hybrid obital）28sp3雜化雜化29sp2雜化120（b）平面形的）平面形的C2H4分子分子sp2p30sp雜化雜化180（a）2個(gè)個(gè)sp雜化軌道雜化軌道（b）直線形的）直線形的

10、C2H2分子分子SPP（四）共價(jià)鍵的參數(shù)（四）共價(jià)鍵的參數(shù) l 鍵長鍵長 ：成鍵原子的核間距離成鍵原子的核間距離l 鍵角鍵角：兩共價(jià)鍵之間的夾角：兩共價(jià)鍵之間的夾角l 鍵能鍵能：離解能或平均離解能：離解能或平均離解能l 鍵的極性鍵的極性: 成鍵原子間的電荷分布成鍵原子間的電荷分布鍵長鍵長/pm 109 154 134 120 33 非極性鍵非極性鍵成鍵的兩個(gè)原子相同，正負(fù)電荷中心成鍵的兩個(gè)原子相同，正負(fù)電荷中心重合的共價(jià)鍵。重合的共價(jià)鍵。極性鍵極性鍵成鍵的兩個(gè)原子不相同，正負(fù)電荷的中心成鍵的兩個(gè)原子不相同，正負(fù)電荷的中心不能重合的共價(jià)鍵。不能重合的共價(jià)鍵。HCl1、鍵的極性、鍵的極性例如：例如

11、：HHH3CCH3例如：例如：H3CCl34 元素吸引電子的能力，稱元素吸引電子的能力，稱電負(fù)性電負(fù)性 極性共價(jià)鍵就是形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子具有不同電極性共價(jià)鍵就是形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子具有不同電負(fù)性引起的。兩原子間電負(fù)性相差越大，共價(jià)鍵的極負(fù)性引起的。兩原子間電負(fù)性相差越大，共價(jià)鍵的極性越大。各元素電負(fù)性見表：性越大。各元素電負(fù)性見表：CNOFClBrISP2.553.043.443.982.192.583.162.96電電負(fù)負(fù)性性增增強(qiáng)強(qiáng)電電負(fù)負(fù)性性減減弱弱H2.20 鍵的鍵的極性極性大小取決于成鍵大小取決于成鍵原子的電負(fù)性差原子的電負(fù)性差, 電負(fù)性差越電負(fù)性差越大鍵的極性越大。大鍵的極性越大

12、。一般一般, 兩個(gè)兩個(gè)元素的電負(fù)性差值元素的電負(fù)性差值1.7為離子為離子鍵；鍵；1.7為共價(jià)鍵，其中電為共價(jià)鍵，其中電負(fù)性差值在負(fù)性差值在0.71.6為極性共為極性共價(jià)鍵。價(jià)鍵。 35當(dāng)成鍵原子電負(fù)性不同時(shí)，電負(fù)性大的原子帶部分負(fù)當(dāng)成鍵原子電負(fù)性不同時(shí)，電負(fù)性大的原子帶部分負(fù)電荷（電荷（- -）；電負(fù)性小的原子帶有部分正電荷）；電負(fù)性小的原子帶有部分正電荷（+ +）。）。 鍵的極性強(qiáng)弱用偶極矩（鍵的極性強(qiáng)弱用偶極矩（）來衡量，它）來衡量，它是部分電荷與電荷之間距離的乘積：是部分電荷與電荷之間距離的乘積： =q qd d（C.mC.m) )，+ + - - HClHCl=3.57x10=3.57

13、x10-30-30（C.mC.m) )鍵的極性與化合物的理化性質(zhì)密切相關(guān)，鍵的極性與化合物的理化性質(zhì)密切相關(guān)，甚至決定反應(yīng)類型和反應(yīng)活性。甚至決定反應(yīng)類型和反應(yīng)活性。36多原子分子偶極矩是各個(gè)共價(jià)鍵偶極矩的向量和多原子分子偶極矩是各個(gè)共價(jià)鍵偶極矩的向量和=0 0（C.mC.m) )= =6.47x106.47x10-30-30（C.mC.m) ) 偶極矩為零的分子是非極性分子；偶極矩不為零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(qiáng)。的分子是極性分子；偶極矩越大，分子極性越強(qiáng)。多原子分子的極性多原子分子的極性37鍵的極化（鍵的極化（polarizatio

14、n）外電場(chǎng)作用下外電場(chǎng)作用下,鍵的極性發(fā)生變化的現(xiàn)象。鍵的極性發(fā)生變化的現(xiàn)象。38極化度極化度-即鍵極化的難易程度。即鍵極化的難易程度。 極化度的大小主要取決于成鍵原子的極化度的大小主要取決于成鍵原子的電子云流動(dòng)性電子云流動(dòng)性的大小的大小，電子云流動(dòng)性大，則極化度就高，而原子半徑，電子云流動(dòng)性大，則極化度就高，而原子半徑愈大，電子云的流動(dòng)性就愈大。愈大，電子云的流動(dòng)性就愈大。CX鍵極化順序：鍵極化順序：CICBrCClCF鍵的極化影響到化學(xué)反應(yīng)中舊鍵的斷裂和新鍵的極化影響到化學(xué)反應(yīng)中舊鍵的斷裂和新鍵的形成過程。鍵的形成過程。3940 有機(jī)化合物一般有兩種分類方法：有機(jī)化合物一般有兩種分類方法：

15、 一種按照骨架分類一種按照骨架分類 一種按照官能團(tuán)分類一種按照官能團(tuán)分類411、按碳的骨架分類、按碳的骨架分類有有機(jī)機(jī)化化合合物物開鏈化合物開鏈化合物碳環(huán)化合物碳環(huán)化合物雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物脂環(huán)族脂環(huán)族芳香族芳香族CH3CH2CH3CH3CHCH2422 2、按官能團(tuán)分類、按官能團(tuán)分類化化合合物物類類別別官官能能團(tuán)團(tuán)構(gòu)構(gòu)造造C CC C官官能能團(tuán)團(tuán)名名稱稱烯烴炔烴鹵代烴硝基化合物胺醇和酚X(F,Cl,Br,I)NO2NH2OH雙鍵三鍵鹵原子硝基氨基羥基醚醛酮腈羧酸磺酸OCHOCOCNCOOHSO3H醚鍵醛基(甲酰基)酮羰基氰基羧基磺酸基434445 惰性氣體原子的最外層電子軌道內(nèi)分別具有惰性氣

16、體原子的最外層電子軌道內(nèi)分別具有二個(gè)或八個(gè)電子，這樣的電子構(gòu)型是最穩(wěn)定的。二個(gè)或八個(gè)電子，這樣的電子構(gòu)型是最穩(wěn)定的。原子最外層具有八電子構(gòu)型時(shí)（或二電子構(gòu)型）原子最外層具有八電子構(gòu)型時(shí)（或二電子構(gòu)型）稱為八隅體。稱為八隅體。46甲烷甲烷乙烯乙烯乙炔乙炔47CHHHOCHHHH3COCH3甲醚甲醚48CHHCHCHHHHHCH3CH2CH3示性式：示性式：用短線表示共價(jià)鍵用短線表示共價(jià)鍵簡化示性式：簡化示性式：C H3C H2C H3CH2CHCH2CH3CH3CH2CHCH2CH3CH2CH CH22、實(shí)線式（蛛網(wǎng)式）、實(shí)線式（蛛網(wǎng)式）49CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH3

17、CH33、鍵線式（骨架式）：、鍵線式（骨架式）：不寫氫原子，拐角為不寫氫原子，拐角為CH2，線頭為線頭為CH3HO膽固醇膽固醇50HCHHH表示分子的立體形象表示分子的立體形象甲烷的球棒模型甲烷的球棒模型甲烷的楔形式甲烷的楔形式4、立體結(jié)構(gòu)式：、立體結(jié)構(gòu)式：51（一）（一） 按反應(yīng)物和生成物的組成和結(jié)構(gòu)變化分為按反應(yīng)物和生成物的組成和結(jié)構(gòu)變化分為取代反應(yīng)取代反應(yīng)加成反應(yīng)加成反應(yīng)消除反應(yīng)消除反應(yīng)聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)七、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型和條件七、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型和條件CH4+Cl2hvCH3Cl HCl+CH2=CH2+Cl2CH2CH2ClClH2OCH3CH2OHH2SO4170CH2=CH2+H

18、2OCH2CH2CH2CH2nn催化劑52均裂均裂-自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)（二）（二） 按鍵的斷裂方式不同分為按鍵的斷裂方式不同分為異裂異裂-離子型反應(yīng)離子型反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)53A BAB+1、均裂、均裂(homolysis)：反應(yīng)條件：加熱、光照或加入自由基引發(fā)劑反應(yīng)條件：加熱、光照或加入自由基引發(fā)劑共價(jià)鍵斷裂時(shí)，成鍵電子對(duì)平均分給成鍵的原子或原子團(tuán)。共價(jià)鍵斷裂時(shí)，成鍵電子對(duì)平均分給成鍵的原子或原子團(tuán)。這種帶有未成對(duì)電子的原子或原子團(tuán)稱為這種帶有未成對(duì)電子的原子或原子團(tuán)稱為自由基或游離基，自由基或游離基，有自由基或游離基參加的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)。有自由基或游離基參加的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)。自

19、由基反應(yīng)自由基反應(yīng)自由基取代反應(yīng)自由基取代反應(yīng)自由基加成反應(yīng)自由基加成反應(yīng)中間體：自由基中間體：自由基54反應(yīng)條件：酸、堿或極性物質(zhì)反應(yīng)條件：酸、堿或極性物質(zhì)2、異裂、異裂(heterlysis)：A B+A+B-RCHHARC+HH+A-RCHH+A+能量55正碳離子和負(fù)碳離子大都是非常不穩(wěn)定的中間體，只能正碳離子和負(fù)碳離子大都是非常不穩(wěn)定的中間體，只能在瞬間存在，但它對(duì)反應(yīng)的發(fā)生起著不可替代的作用。在瞬間存在，但它對(duì)反應(yīng)的發(fā)生起著不可替代的作用。負(fù)碳離子中間體負(fù)碳離子中間體正碳離子中間體正碳離子中間體有機(jī)物異裂后能產(chǎn)生有機(jī)物異裂后能產(chǎn)生正碳離子正碳離子或或負(fù)碳離子負(fù)碳離子56離離子子型型反

20、反應(yīng)應(yīng)親電反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)親核反應(yīng)親電加成反應(yīng)親電加成反應(yīng)親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)親核加成反應(yīng)親核加成反應(yīng)57A + B C在反應(yīng)中與試劑發(fā)生反應(yīng)的化合物稱為底物。在反應(yīng)中與試劑發(fā)生反應(yīng)的化合物稱為底物。 反應(yīng)底物反應(yīng)底物 試劑試劑 產(chǎn)物產(chǎn)物有機(jī)化學(xué)反應(yīng)可簡單表述如下有機(jī)化學(xué)反應(yīng)可簡單表述如下:58親電試劑：親電試劑：缺電子缺電子的物質(zhì)，具有的物質(zhì)，具有親電子親電子的性質(zhì)，的性質(zhì)，在反應(yīng)中能與反應(yīng)底物中在反應(yīng)中能與反應(yīng)底物中帶部分負(fù)電荷的碳原帶部分負(fù)電荷的碳原子子發(fā)生反應(yīng)，這種物質(zhì)稱為親電試劑。親電試發(fā)生反應(yīng)，這種物質(zhì)稱為親電試劑。親電試劑在反應(yīng)中它們是劑在反應(yīng)中它

21、們是電子對(duì)的接受體電子對(duì)的接受體，所以親電，所以親電試劑也就是試劑也就是Lewis酸酸。親核試劑：親核試劑：具有孤對(duì)電子具有孤對(duì)電子的物質(zhì)，能與反應(yīng)底的物質(zhì)，能與反應(yīng)底物中物中帶部分正電荷的碳原子帶部分正電荷的碳原子發(fā)生反應(yīng)，這種物發(fā)生反應(yīng)，這種物質(zhì)稱為親核試劑。親核試劑在反應(yīng)中是質(zhì)稱為親核試劑。親核試劑在反應(yīng)中是電子對(duì)電子對(duì)的提供體的提供體，所以親核試劑也就是，所以親核試劑也就是Lewis堿堿。59分子：分子：金屬離子：金屬離子：正離子：正離子：BF3 AlCl3 SnCl2 FeCl3 ZnCl2 等等Li+ Ag+ Cu2+ 等等R+ Br+ H+ +NO2 等等路易斯酸路易斯酸（缺電子的物質(zhì)）（缺電子的物質(zhì)）60分子：分子：負(fù)離子：負(fù)離子：雙鍵：雙鍵： 烯烴、芳烴烯烴、芳烴 等等NH3 RNH2 ROH ROR等等X- OH- RO- R- 等等61+ 雙烯體雙烯體 親雙烯體親雙烯體 環(huán)狀過渡態(tài)環(huán)狀過渡態(tài) 產(chǎn)物產(chǎn)物反應(yīng)條件：加熱、光照反應(yīng)條件：加熱、光照3、協(xié)同反應(yīng)、協(xié)同反應(yīng) 反應(yīng)過程中只有過渡態(tài)，同時(shí)發(fā)生舊鍵斷裂與反應(yīng)過程中只有過渡態(tài)，同時(shí)發(fā)生舊鍵斷裂與新鍵生成，沒有自由基和離子等中間體產(chǎn)生。新鍵生成，沒有自由基和