有機化學(xué)電子教案

有機化學(xué)電子教案〔2007版〕胡春第一章緒論有機化學(xué)作為一門學(xué)科誕生于19世紀(jì)初。當(dāng)時化學(xué)的研討對象主要是礦物，所以人們將動物或植物中分別得到一些純的化合物稱為有機化合物，簡稱為有機物，其含義是“有活力之物〞。當(dāng)時人們以為，在實驗室無法合成有機化合物?！吧W(xué)說〞1806年瑞典化學(xué)家Berzelius(1779-1848)初次運用“有機化學(xué)〞這個稱號。19世紀(jì)中期人們合成了一些有機化合物，徹底動搖了“生命力學(xué)說〞?！?-1有機化學(xué)和有機化合物一、有機化合物與有機化學(xué)第一章緒論自從法國化學(xué)家Lavoisier(1743-1794)和德國化學(xué)家Liebig(1803-1873)創(chuàng)建和開展了元素分析方法之后，人們發(fā)現(xiàn)有機化合物都含有碳元素，絕大多數(shù)的有機化合物還還有氫元素，有的還含有氮、氧、硫和鹵素等元素，因此德國化學(xué)家Gmelin(1788-1853)和Kekule(1829-1896)等以為是有機化合物的根本元素，把碳化合物稱為有機化合物，研討碳化合物的化學(xué)稱為有機化學(xué)。后來，德國化學(xué)家Schorlemmer(1834-1892)在化學(xué)構(gòu)造學(xué)說的根底上提出：有機化合物是碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮鄳?yīng)地有機化學(xué)是研討碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)。如今普通沿用Gmelin和Kekule的定義，不過有機化合物曾經(jīng)不是原來的含義，與無機化學(xué)相比，僅僅是分工不同和研討偏重點不同而已。§1-1有機化學(xué)和有機化合物一、有機化合物與有機化學(xué)〔續(xù)〕第一章緒論有機化學(xué)作為一門學(xué)科在19世紀(jì)中葉構(gòu)成的。最初是從植物中提煉染料、藥物和香料的技術(shù)中逐漸開展起來的。18世紀(jì)，人們從動物或植物中分別得到一些純的化合物，如草酸，酒石酸，檸檬酸等，其性質(zhì)明顯不同于從來源于礦物的化合物，根據(jù)其來源稱之為“有機化合物〞，當(dāng)時人們以為，在實驗室無法合成有機化合物。1806年Berzelius(1779-1848)初次運用“有機化學(xué)〞這個稱號。1828年德國化學(xué)家Wohler(1800-1882)加熱無機化合物氰酸銨溶液得到有機化合物尿素。§1-1有機化學(xué)和有機化合物二、有機化學(xué)的產(chǎn)生與開展第一章緒論1840年德國化學(xué)家Kolbe(1818-1884)合成了醋酸。1850年法國化學(xué)家Berthelot(1827-1907)合成了油脂類物質(zhì)。1865年，德國化學(xué)家Kekule(1829-1896)指出：在絕大多數(shù)有機化合物中碳為四價。在此根底上開展了有機化合物構(gòu)造學(xué)說，構(gòu)造學(xué)說對有機化學(xué)的開展起了很大的推進作用。1874年荷蘭化學(xué)家van’tHoff(1852-1911)和法國化學(xué)家LeBel(1847-1930)分別提出：飽和碳原子的四個價指向以碳為中心的四面體的四個頂點，建立了分子的立體概念，闡明了旋光異構(gòu)景象，開創(chuàng)了從立體觀念來研討有機化合物的立體化學(xué)。1885年Baeyer(1835-1917)提出張力學(xué)說。————經(jīng)典構(gòu)造實際

§1-1有機化學(xué)和有機化合物二、有機化學(xué)的產(chǎn)生與開展(續(xù))第一章緒論1900年Grignard發(fā)現(xiàn)Grignard試劑。1917年美國化學(xué)家Lewis(1875-1946)用電子對來闡明化學(xué)鍵的生成。20世紀(jì)三十年代誘導(dǎo)效應(yīng)實際，共扼效應(yīng)實際，共振論的創(chuàng)建。1931年Huckel用量子化學(xué)的方法來處理不飽和化合物和芳烴的構(gòu)造問題。1933年英國化學(xué)家Ingold等用化學(xué)動力學(xué)的方法研討飽和碳原子上親核取代反響的機理。1951年二茂鐵的合成及其構(gòu)造確實證?！饘儆袡C化學(xué)1965年中國人工合成牛胰島素〔蛋白質(zhì)〕。1981年中國人工合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸〔76個核糖核苷〕?！?-1有機化學(xué)和有機化合物二、有機化學(xué)的產(chǎn)生與開展(續(xù))第一章緒論有機化學(xué)正在成為是一門迅速開展的學(xué)科，其分支學(xué)科有：天然有機化學(xué)，有機合成化學(xué)，生物有機化學(xué)，金屬有機化學(xué)〔元素有機化學(xué)〕，物理有機化學(xué)〔實際有機化學(xué)〕，有機分析化學(xué)，有機立體化學(xué)等。有機化學(xué)自始至終與無機化學(xué)沒有存在一條鴻溝，而且正在交融。因此在一些大學(xué)設(shè)置為：普通化學(xué)，合成化學(xué)，實際化學(xué)，金屬化學(xué)等。有機化學(xué)的運用，產(chǎn)生一些學(xué)科：石油化學(xué)，藥物化學(xué)，農(nóng)藥化學(xué)，資料化學(xué)，軍事化學(xué)等。§1-1有機化學(xué)和有機化合物二、有機化學(xué)的產(chǎn)生與開展(續(xù))第一章緒論有機化合物數(shù)量龐大。知的化合物有2000萬種，其中有機化合物占絕大多數(shù)，而且每年還要幾十萬種的速度在增長。而其他九十幾種元素組成的典型無機化合物不過幾十萬種。為什么有機化合物數(shù)量如此之多呢？有兩個緣由，一是組成有機化合物的碳原子相互結(jié)合才干強，銜接方式多樣；其二，有機化合物普遍存在同分異構(gòu)景象。

截止到3月6日07:30:28，美國<化學(xué)文摘>社曾經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,926,776種，最新化合物登記號碼為924728-01-8。§1-1有機化學(xué)和有機化合物三、典型有機化合物的特點第一章緒論

截止到3月6日07:30:28，美國<化學(xué)文摘>社曾經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,926,776種，最新化合物登記號碼為924728-01-8。截止到3月7日07:30:28，美國<化學(xué)文摘>社曾經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,950,196種，最新化合物登記號碼為

924962-30-1?！?-1有機化學(xué)和有機化合物三、典型有機化合物的特點第一章緒論大多數(shù)有機化合物易熄滅，最后生成二氧化碳和水〔常以此區(qū)分典型有機化合物和典型無機化合物〕。例外，比如四氯化碳，不但不燃，而且可以滅火。有機化合物大多數(shù)難溶于水而易溶于有機溶劑〔類似相溶原理〕?？梢耘c水互溶僅僅有極少數(shù)有機化合物。大多數(shù)有機化合物熔點較低，超越300℃以上很少〔緣由：分子晶體〕。大多數(shù)有機化合物對熱不穩(wěn)定，受熱容易分解，其分解溫度比較低，超越400℃的很少?！?-1有機化學(xué)和有機化合物三、典型有機化合物的特點〔續(xù)〕第一章緒論大多數(shù)有機化合物發(fā)生化學(xué)反響的速度比較慢〔緣由：分子反響〕。大多數(shù)有機化學(xué)反響反響復(fù)雜，副反響多。普通把一個化合物主要進展的反響稱為主反響，其他反響稱為副反響。由于有機化學(xué)反響復(fù)雜，因此在普通情況下書寫有機化學(xué)反響式時采用箭頭，反響方程式不用配平，普通只寫出主要反響和產(chǎn)物?！?-1有機化學(xué)和有機化合物三、典型有機化合物的特點〔續(xù)〕第一章緒論有機化合物的構(gòu)造決議其性質(zhì)，從性質(zhì)可以推知其構(gòu)造。因此有機化合物的構(gòu)造是有機化學(xué)的主要內(nèi)容之一。有機化合物的構(gòu)造是指分子的組成，分子中原子的銜接次序和方式，分子的三維陳列方式，分子中原子的相互關(guān)系，分子中電子云的分布等。有機構(gòu)造實際的開展受其他學(xué)科的開展的影響。因此對待有機構(gòu)造實際應(yīng)該持開展的觀念?！?-2有機化學(xué)構(gòu)造實際第一章緒論有機化合物中碳原子總是+4價的。碳原子可以自相結(jié)合成鍵。§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際一、經(jīng)典構(gòu)造實際第一章緒論表示分子中原子的種類、數(shù)目和彼此結(jié)合的次序和方式的化學(xué)式稱為Kekule構(gòu)造式〔這些構(gòu)造式如今改稱為構(gòu)造式〕?！?-2有機化學(xué)構(gòu)造實際一、經(jīng)典構(gòu)造實際第一章緒論Kekule構(gòu)造式還處理了一些同分異構(gòu)問題，例如乙醇與甲醚?！?-2有機化學(xué)構(gòu)造實際一、經(jīng)典構(gòu)造實際第一章緒論飽和碳原子具有四面體構(gòu)造?！策@處理了旋光異構(gòu)問題〕§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際一、經(jīng)典構(gòu)造實際〔續(xù)〕第一章緒論1.Kossel-Lewis化學(xué)鍵實際八隅體(Octet)概念：原子的外層電子填滿時〔第二層為8個電子〕最穩(wěn)定，失去或獲得電子成離子——離子鍵；與其它原子共享電子——共價鍵。2.有機分子的化學(xué)鍵——共價鍵碳原子的成鍵特點：中等電負(fù)性，最外層有4個電子，可與其它原子共享電子以滿足八隅體〔成共價鍵〕。共享一對電子——單鍵共享兩對電子——雙鍵共享三對電子——叁鍵§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際二、Kossel-Lewis化學(xué)鍵實際第一章緒論3.有機分子構(gòu)造的表示方法§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際二、Kossel-Lewis化學(xué)鍵實際〔續(xù)〕第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際二、Kossel-Lewis化學(xué)鍵實際〔續(xù)〕4.配位鍵特殊的共價鍵；構(gòu)成共價鍵的一對電子由一個原子提供。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際1.原子軌道和電子云共價鍵由成鍵電子所在原子軌道重疊構(gòu)成。原子軌道〔φ〕：電子在原子核外空間運動形狀函數(shù)。電子云〔φ2〕：電子在核外空間運動出現(xiàn)的幾率密度。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際1.原子軌道和電子云〔續(xù)〕s軌道圍繞原子核呈球形對稱，p軌道呈啞鈴形。原子軌道圖中“+〞、“-〞表示波函數(shù)位相，并不代表電荷。原子軌道中電子排布遵守Pauli不相容原理，能量最低原理，Hund規(guī)那么。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕2.價鍵法〔VB法〕1927年Heiter和London提出處置化學(xué)鍵的量子力學(xué)方法，后來經(jīng)過Pauling等進一步完善。價鍵法〔VB法〕，又稱為電子配對法。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕2.價鍵法〔VB法〕根本要點：(1)構(gòu)成共價鍵的兩個原子均具有未成對電子，并且自旋方向相反；每一對電子構(gòu)成一個共價鍵。(2)原子價數(shù)：原子的未成對電子數(shù)。(3)共價鍵具有飽和性。(4)共價鍵具有方向性。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕2.價鍵法〔VB法〕第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕3.雜化軌道實際Pauling于20世紀(jì)30年代提出雜化軌道實際。根本要點：(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構(gòu)成新的原子軌道，既雜化軌道。(2)雜化軌道的數(shù)目等于參與雜化的原子軌道的數(shù)目。(3)雜化軌道的方向性更強，成鍵才干更大。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕4.分子軌道實際分子軌道實際：是以“構(gòu)成共價鍵的電子是分布在整個分子之中〞的離域觀念為出發(fā)點的。價鍵實際：是以“構(gòu)成共價鍵的電子只處于構(gòu)成共價鍵兩原子之間〞的定域觀念為出發(fā)點的。分子軌道即分子中價電子的運動形狀，可用波函數(shù)ψ來描畫。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕4.分子軌道實際〔續(xù)〕分子軌道實際的根本要點：〔1〕分子軌道是由原子軌道經(jīng)過線性組合而成；〔2〕組合前后的軌道數(shù)守恒：即有幾個原子軌道就可以組合成幾個分子軌道。〔3〕原子軌道組合成分子軌道遵守最大重疊原那么，能量近似原那么，對稱性匹配原那么?！?〕電子在分子軌道中的排布與原子中電子在核外排布類似。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕4.分子軌道實際〔續(xù)〕第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕4.分子軌道實際〔續(xù)〕節(jié)面第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕4.分子軌道實際〔續(xù)〕2pZ,A2pZ,A2pZ,B2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際三、現(xiàn)代共價鍵實際〔續(xù)〕4.分子軌道實際〔續(xù)〕2pZ,A2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際四、共價鍵的屬性鍵長：分子中兩個成鍵原子核之間的間隔。2.鍵角：在多原子分子中，兩個或者兩個以上的原子與其他原子在成鍵以后，鍵與鍵之間的夾角。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際四、共價鍵的屬性3.鍵能：兩成鍵原子在構(gòu)成共價鍵的過程中釋放的能量或者共價鍵斷裂構(gòu)成兩個原子的過程中所吸收的能量。鍵的解離能：分子中某一給定的共價鍵斷裂生成原子或者自在基所吸收的能量?！搽p原子分子：鍵的解離能與鍵能一樣。〕第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際四、共價鍵的屬性3.鍵能：第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際四、共價鍵的屬性〔續(xù)〕4.鍵的極性：〔1〕非極性共價鍵：兩個一樣原子組成的共價鍵?！?〕極性共價鍵：兩個不一樣原子組成的共價鍵，由于兩個原子的電負(fù)性不同，呵斥成鍵電子云非對稱分布，其電荷用δ+或δ-表示。鍵的極性大小用偶極距或鍵距來衡量。偶極距：用于衡量共價鍵的極性的大小，是正負(fù)電荷中心之間的間隔〔d〕與正負(fù)電荷電量之間的乘積。用+→表示。第一章緒論§1-2有機化學(xué)構(gòu)造實際四、共價鍵的屬性〔續(xù)〕4.鍵的極性：〔3〕分子極性：分子極性為鍵的極性的向量和?！?〕分子可極化性：在外界電場作用下，共價鍵的極性發(fā)生變化的程度。分子可極化性與