有機(jī)化學(xué)課件緒論

有機(jī)化學(xué)

OrganicChemistry曲阜師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院課程名稱(chēng)：有機(jī)化學(xué)(OrganicChemistry)參考書(shū)：胡宏紋主編《有機(jī)化學(xué)》(第三版)上、下冊(cè)，高等教育出版社，2006；邢其毅等《基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)》(第三版)上、下冊(cè)，高等教育出版社，2005.

教材：曾昭瓊主編《有機(jī)化學(xué)》(第四版)上、下冊(cè)，高等教育出版社，2004課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課課程課時(shí)與學(xué)分：102(512)時(shí)、6(32)分任課教師：岳明波

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mingboyue@126.com

qq：805137574課前預(yù)習(xí)聽(tīng)課、記筆記整理、歸納、總結(jié)做習(xí)題（鞏固）——非常重要??！討論及答疑學(xué)好有機(jī)化學(xué)的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)切記：不要死記硬背不要臨時(shí)抱佛腳自學(xué)時(shí)間為講授時(shí)間3～4倍.反應(yīng)物產(chǎn)物學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的幾個(gè)方面有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)反應(yīng)性質(zhì)結(jié)構(gòu)有機(jī)反應(yīng)與反應(yīng)機(jī)理有規(guī)律的反應(yīng)特殊反應(yīng)反應(yīng)原理反應(yīng)過(guò)程機(jī)理反應(yīng)規(guī)律有機(jī)反應(yīng)的應(yīng)用——有機(jī)合成簡(jiǎn)單化合物多步反應(yīng)復(fù)雜分子?反應(yīng)物如何步驟最少產(chǎn)率最好有機(jī)化學(xué)的涵義其發(fā)展；有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和特性；共價(jià)鍵的理論及表征參數(shù)；研究有機(jī)物的一般方法；有機(jī)物的分類(lèi)。有機(jī)化合物的特性，共價(jià)鍵及其表征參數(shù)。Introduction一、有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物

(OrganicChemistryandOrganicCompounds)化學(xué)

1848年Gmelin

：含碳的化合物。Schorlemmer：碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩?/p>

—研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)—研究無(wú)機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)，化學(xué)的一個(gè)分支（二級(jí)學(xué)科）。無(wú)機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)—研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)，化學(xué)的一個(gè)分支（二級(jí)學(xué)科）。有機(jī)化合物：早期：從有機(jī)體內(nèi)取得的化合物，“有生機(jī)之物”。第一節(jié)有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象早期的有機(jī)化學(xué)（1828年之前）最早的有機(jī)化合物來(lái)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(wú)機(jī)化合物則存在于無(wú)生命的礦藏中。有機(jī)化合物

F.W?hler(German)的實(shí)驗(yàn)(1828)由腈酸銨（無(wú)機(jī)物）制得尿素（有機(jī)物）inorganicorganic有機(jī)化學(xué)與人們的生活密切相關(guān)。有機(jī)化學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和學(xué)科發(fā)展中的地位藥物化學(xué)、香料化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)等學(xué)科以及生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面，都與有機(jī)化學(xué)有著密切的關(guān)系。

有機(jī)化學(xué)的重要性衣食住行、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、材料、生命過(guò)程…。

二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展

1.從有機(jī)體內(nèi)提取有機(jī)物

(1773–1805)

酒石酸、尿素、乳酸等“生命力”學(xué)說(shuō)

2.由提取進(jìn)入到提取合成并舉的時(shí)代

(1806–1828–1848)

F.Wohler：合成尿素從無(wú)機(jī)物合成得到有機(jī)物3.

進(jìn)入合成時(shí)代

(1849–1900–2001)

標(biāo)志性成果維生素B12牛胰島素紫杉醇有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展代表事例(自學(xué)）(OriginandDevelopmentofOrganicChemstry)1806年J.J.Berzelius，“有機(jī)化學(xué)”，“生命力”；1780年T.O.Bergman，“有機(jī)物”和“無(wú)機(jī)物”；1828年F.W?hler

由氰酸銨的水溶液加熱制成尿素；1853年，M.Bevthlot合成了油脂；最終導(dǎo)致“生命力”學(xué)說(shuō)被徹底拋棄。1857年F.A.Kekulé和A.S.Couper，有機(jī)化合物分子中碳原子是四價(jià)的概念，碳原子可以互相結(jié)合成鏈；1874年J.H.Van’tHoff等，碳的四面體學(xué)說(shuō)；1916年G.N.Lewis等，提出價(jià)鍵的電子理論；價(jià)鍵的本質(zhì)得以明確，短線實(shí)際上是兩個(gè)原子共用的一對(duì)電子；1861年A.M.

正式提出化學(xué)結(jié)構(gòu)的概念，并指出結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)；1927年，W.H.Heitler和F.W.London建立了價(jià)鍵理論；1928年，R.S.Mulliken用分子軌道理論處理分子結(jié)構(gòu)；1931年，E.Hückel創(chuàng)立了π電子體系單獨(dú)處理波函數(shù)的近似解法；1953年，美國(guó)科學(xué)家J.D.Watson和英國(guó)科學(xué)家F.H.C.Crick，發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；20世紀(jì)60年代，R.B.Woodward和R.Hoffmann，合成維生素B12，1965年提出分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理；1965年，中國(guó)合成蛋白質(zhì)——牛胰島素。

從20世紀(jì)下半葉起，化學(xué)的主要任務(wù)不再是發(fā)現(xiàn)新元素，而是合成新分子，特別是人們感興趣的明星分子。

——徐光憲?？舅胤肿邮剑篊129H223N3O54有64個(gè)手性中心，可能的異構(gòu)體271。最毒物質(zhì)LD50=150ng/kgKCN的LD50=1mg/kg有機(jī)合成的珠穆朗瑪峰哈佛大學(xué)Kishi1989年合成成功3有機(jī)化合物的特點(diǎn)

CharacteristicsofOrganicCompounds(1)組成與結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同分異構(gòu)體多。Heroin(海洛因)維生素B12促進(jìn)紅血球形成及再生，預(yù)防貧血碳架異構(gòu)體位置異構(gòu)體官能團(tuán)異構(gòu)體互變異構(gòu)體價(jià)鍵異構(gòu)體構(gòu)型異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體幾何異構(gòu)體旋光異構(gòu)體交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象構(gòu)造異構(gòu)體

同分異構(gòu)體（結(jié)構(gòu)異構(gòu)體）立體異構(gòu)體電子互變異構(gòu)體有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)碳架異構(gòu)體：因碳架不同而引起的異構(gòu)體。位置異構(gòu)體：由于官能團(tuán)在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體。官能團(tuán)異構(gòu)體：由于分子中官能團(tuán)不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體。構(gòu)造異構(gòu)體：因分子中原子的連結(jié)次序不同或

者鍵合性質(zhì)不同而引起的異構(gòu)體互變異構(gòu)體:因分子中某一原子在兩個(gè)位置迅速移動(dòng)而產(chǎn)生的官能團(tuán)異構(gòu)體。價(jià)鍵異構(gòu)體：因分子中某些價(jià)鍵的分布發(fā)生了改變，與此同時(shí)也改變了分子的幾何形狀，從而引起的異構(gòu)體。 (2)物理性質(zhì)方面：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。常溫下多為氣體，液體或低熔點(diǎn)固體；水溶性較差，大多數(shù)難溶于水。(3)化學(xué)性質(zhì)方面：易燃、易爆、熱穩(wěn)定性差；反應(yīng)速度慢，副反應(yīng)多，產(chǎn)率較低。

碳是第二周期第四主族元素，既難失去電子也難得到電子。碳的成鍵特征是和其它的原子形成共價(jià)鍵。第二節(jié)共價(jià)鍵CovalentBonds化學(xué)鍵離子鍵—無(wú)機(jī)物(主要由離子鍵構(gòu)成)—

Na+Cl-共價(jià)鍵—有機(jī)物(主要由共價(jià)鍵構(gòu)成)—CH4碳原子軌道———原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)S軌道P軌道1共價(jià)鍵的一些基本概念（1）價(jià)鍵理論

2）共價(jià)鍵具有方向性3）共價(jià)鍵具有飽和性原子的價(jià)鍵數(shù)目等于未成鍵電子數(shù)（每個(gè)未成鍵電子只能與另外一個(gè)電子配對(duì)）1)未成對(duì)且自旋相反的電子配對(duì)，形成共價(jià)鍵；（成鍵電子只在成鍵原子間運(yùn)動(dòng)，定域）雜化軌道理論：

能量相近的原子軌道經(jīng)能量均化形成新的能量相等的軌道甲烷（2）分子軌道原理從分子的整體出發(fā)研究分子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)形成化學(xué)鍵——電子在整個(gè)分子中的運(yùn)動(dòng)（離域鍵）分子軌道——由能量相近的原子軌道線性組合而成組合時(shí)：軌道數(shù)目不變,原子軌道數(shù)目等于分子軌道數(shù)目。軌道能量改變:

分子軌道能量低于、高于、等于兩原子軌道能量。

成鍵軌道

反鍵軌道

非鍵軌道

成鍵時(shí)：原子軌道相互接近、相互作用，重新組合成整體分子軌道。分子軌道理論特點(diǎn)

TheoryofMolecularObitals是從分子的整體出發(fā)去研究分子中每一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；形成的共價(jià)鍵的電子在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)(離域)；共價(jià)鍵的形成是原子軌道相互作用重新組合成分子軌道的結(jié)果，n個(gè)原子軌道線性組合形成n個(gè)分子軌道；

原子軌道組成分子軌道還遵循成鍵三原則

:1.對(duì)稱(chēng)性匹配:

原子軌道的符號(hào)(即位相)相同2.最大重疊:

原子軌道重疊越多越穩(wěn)定（方向性）3.

能量相近:成鍵的原子軌道能量要相近，能量差越小越好。φ1φ1+φ2φ1-φ2φ2能量反鍵軌道分子軌道ψ，原子軌道φ。

成鍵軌道H2的σ分子軌道Eφ1φ2反鍵軌道成鍵軌道乙烯的π分子軌道Eφ1φ2兩種理論的比較定域與離域；局部與全局；簡(jiǎn)單明了與復(fù)雜可靠二、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)1.鍵長(zhǎng)BondLengths

兩原子核與核間兩原子核之間

電子云的吸引力的排斥力

達(dá)到平衡時(shí)的距離

定義:成鍵原子的原子核之間的平均距離一般為0.1~0.2nm鍵長(zhǎng)越短——核與核間電子云吸力越強(qiáng)電子云集中于兩核之間軌道重疊大鍵牢固、穩(wěn)定反之：則鍵弱，不穩(wěn)定碳和同族元素的鍵長(zhǎng)隨原子序數(shù)的增加而增加。0.176nm0.194nm0.214nm相同的原子成鍵時(shí)，單鍵>雙鍵>三鍵。0.120nm

0.134nm0.153nm同一類(lèi)型的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)在不同化合物中也有差別：2

鍵角BondAngles是兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角；鍵角反映有機(jī)化合物分子的空間結(jié)構(gòu)。109°28′（四面體）

180°（直線）3.鍵能鍵能：原子形成共價(jià)鍵時(shí)放出的能量（E，kJ/mol)。鍵解離能：斷裂1mol共價(jià)鍵所吸收的能量（D，kJ/mol)雙原子分子的鍵能和鍵解離能數(shù)值相等(D=E);多原子分子（如CH4）的鍵能為相同鍵的解離能的平均值E=（D1+D2+???+Dn)/n.鍵能是化學(xué)鍵強(qiáng)度的量度，相同類(lèi)型的化學(xué)鍵其鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小。多原子分子,如CH4：四個(gè)C-H鍵解離能分別為：CH4中

C-H鍵的鍵能為1661/4=415KJmol-14.偶極矩BondMoments鍵的偶極矩用正負(fù)電荷中心的電荷與正負(fù)電荷中心的距離乘積

=q·d來(lái)表示；可衡量鍵的極性。方向：從正電荷指向負(fù)電荷；多原子分子的偶極矩是分子中各鍵的偶極矩的矢量和。

μ=0μ≠0鍵的偶極矩和分子的偶極矩關(guān)系

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

鍵的可極化性——電子云受外來(lái)電場(chǎng)影響而變形的特性電子云的流動(dòng)性對(duì)動(dòng)態(tài)反應(yīng)性能影響更大(1)

兩種斷裂方式

均裂(Homolysis)：成鍵電子平均分給兩個(gè)原子或原子團(tuán)。

３共價(jià)鍵的斷裂

BondLysis自由基RadicalsCH3·甲基自由基，R·烷基自由基。

+XC:XC??均裂異裂(heterolysis)：成鍵電子全在一個(gè)碎片上，異裂有兩種情況。

自由基、碳正離子、碳負(fù)離子都是有機(jī)反應(yīng)進(jìn)程中的活性中間體(activeintermediates