主講阿布力克木·克熱木

主講：阿布力克木·克熱木有機化學(OrganicChemistry)高鴻賓主編(第四版)主講：阿布力克木·克熱木有機化學(OrganicChemi1第一章緒論1.1有機化合物和有機化學定義：有機化合物：碳氫化合物及其衍生物有機化學：研究碳氫化合物及其衍生物的化學有機化學的研究內容：有機化合物的組成、結構、性質及其變化規(guī)律

第一章緒論1.1有機化合物和有機化學定義：有機化合物：2

組成元素：除含C、H兩種元素外，有的還含有

N,O,S,X,P,Si等元素。例外：CO、CO2、CS2、HCN等簡單碳化合物屬于無機物。衍生物：碳氫化合物中的氫原子被其他原子或基團取代后的化合物。

組成元素：除含C、H兩種元素外，有的還含有例外：CO、C3

有機化學是涉及大量天然物質和合成物質的獨特的學科，這些物質直接關系到人類的衣、食、住、行。

組成人體器官的物質、供給人體營養(yǎng)的食物以及人體中發(fā)生的反應——是有機物質和有機反應。

有機化學的重要性:構成動、植物結構組織的蛋白質和纖維素、水果和花的香氣等也是有機化學的研究范圍之內。有機化學是涉及大量天然物質和合成物質的獨特的學科，這4石油化工，新型燃料，橡膠、塑料、涂料、化妝品、殺蟲劑、農(nóng)藥、藥品、合成材料等工業(yè)部門的基礎，這些部門成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。利用有機化學可以制造出無數(shù)在生活、健康和生產(chǎn)方面不可缺少的產(chǎn)品，這是一門對國民經(jīng)濟起著決定性作用的學科。石油化工，新型燃料，橡膠、塑料、涂料、化妝品、5

瑞典化學家貝格曼(T.D.Bergman)于1777年將化學分為“無機”和“有機”兩大類。有機化學的產(chǎn)生和發(fā)展:有機物----生物體（植物或動物）中獲得的物質。無機物----非生物體或礦物中得到的物質。瑞典化學家貝格曼(T.D.Bergman)于17776“有機化學”是由當時在世界上享有盛名的瑞典化學家貝采利烏斯(Berzelius.J.J.1979-1848)于1808年首先引用，以區(qū)別于礦物的化學——無機化學。引用這個名詞并將有機化學與無機化學絕對分開是基于“生命力論”?！坝袡C化學”是由當時在世界上享有盛名的瑞典化學家71828年德國化學家F．Wohler(魏勒)由無機物氰酸銨合成出有機物尿素。氰酸銨尿素說明有機物可以在實驗室合成。推動了當時有機工業(yè)如染料、香料、煤焦油的發(fā)展。1828年德國化學家F．Wohler(魏勒)氰酸銨尿81857年，Kekule(德)提出碳原子的四價學說，在此基礎上發(fā)展了有機化合物結構學說，對有機化學的發(fā)展起了很大推動作用。1874年，van’tHoff(荷)和LeBel(法)提出碳的四面體構型學說，開創(chuàng)了以立體觀點來研究有機化合物的立體化學（stereochemistry）。1857年，Kekule(德)提出碳原子的四價學說，1874980-90年代，Corey提出合成子概念，并合成出許多復雜結構的具有生理活性的有機化合物。1917年,Lewis(美)用電子對來說明化學鍵的生成。1931年,Huckel(德)用量子化學的方法來解決不飽和化合物和芳烴的結構問題。1933年，Ingold（英）用化學動力學方法研究飽和碳原子上親核取代反應的機理。60年代，Hoffman.福井謙一（日）發(fā)現(xiàn)分子軌道守恒原理，提出前線軌道理論。1917年,Lewis(美)用電子對來說明化學鍵的生成。1101.2有機化合物的特點有機化合物與無機化合物性質上的差異：1）易（可）燃（CCl4例外，滅火劑）不燃

2）易揮發(fā)，常溫下多為氣體，液體大多數(shù)難熔化的固體或低熔點固體（m.p.<400℃

（NaCl：801℃）

m.p.>600℃3）大多不溶于水，較易溶于水溶于有機溶劑

4）反應較慢，瞬間完成，產(chǎn)物單一副反應多，產(chǎn)率較低產(chǎn)率~100%5）分子中原子間一般以共價鍵連接離子鍵（主）有機化合物無機化物1.2有機化合物的特點有機化合物與無機化合物性質上的差異111.3分子結構和結構式（經(jīng)典的有機化合物的結構概念）

1）化學結構分子的各原子連接的方式和次序。2）分子中的各個原子都有一定的化合價碳：四價；氫：一價；氧：二價“—”單鍵；“=”雙鍵；“≡”叁鍵1.3分子結構和結構式（經(jīng)典的有機化合物的結構概念）112分子結構：指分子中原子的成鍵次序和鍵合方式。沸點：78.2℃-23℃分子式：C2H6OC2H6O即代表乙醇又代表甲醚。3）化學結構決定分子的性質，分子的性質反映其化學結構。分子結構：指分子中原子的成鍵次序和鍵合方式。沸點：13分子的結構通常用結構式表示。結構式表示分子結構的化學式，一般用短線式，縮簡式，鍵線式3種。例如：鍵線式短線式縮簡式分子的結構通常用結構式表示。結構式表示分子結構的化學式，一般141.4共價鍵有機化合物中典型的化學鍵是共價鍵。1.4.1共價鍵的形成氫原子形成氫分子時，兩個氫原子各提供一個電子，結合形成共價鍵。兩個氫原子都具有類似于惰性氣體氦(He)(hai)的穩(wěn)定電子構型。如：共價鍵的概念是Lewis于1916年提出的。1.4共價鍵有機化合物中典型的化學鍵是共價鍵。1.4.115氫原子氫分子可以寫成：氫原子氫分子可以寫成：16主講阿布力克木·克熱木17公用一對電子形成的鍵為單鍵。若公用兩對或三對電子則分別構成雙鍵或三鍵。如：乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2）。三鍵雙鍵公用一對電子形成的鍵為單鍵。如：乙烯（C2H4）和乙炔（C218（1）共價鍵共價鍵性質：由于成鍵原子軌道不都是球形對稱的，如p軌道具有方向性，為使原子軌道最大程度的重疊，因此共價鍵也就具有了方向性。1）具有方向性（1）共價鍵共價鍵性質：由于成鍵原子軌道不都是19+Cl(2p)H(1s)HClxyHClxyHClxy重疊最大重疊較小不能重疊穩(wěn)定結合不穩(wěn)定結合形成共價鍵時，在兩個原子核間距離（鍵長）一定的條件下，軌道總是盡可能地達到最大程度的重疊——這就是軌道最大重疊原理。軌道重疊得越多，共價鍵就越牢固。+Cl(2p)H(1s)HClxyHClxyHClxy重疊最202）具有飽和性如果一個原子的未共用電子已經(jīng)配對，它就不能再與其它未成對電子配對。2）具有飽和性如果一個原子的未共用電子已經(jīng)配對，它就不能再與21

所謂雜化：“能量相近的原子軌道可以在原子內部進行混合組成新的軌道—雜化軌道”。_____P.Ｌ.Pauling(1931)簡言之：就是混合起來，平均分配。（2）軌道雜化為什麼基態(tài)下外層只有兩個未成對電子的碳原子在有機化合物中總是保持四價，且在烷烴分子中還具有四面體的構型。（2）軌道雜化為什麼基態(tài)下外層只有兩個未成對電子的碳原子在有22碳原子的sp3雜化：碳原子的電子構型:1s22s22p2碳原子的sp3雜化：碳原子的電子構型:1s22s2223主講阿布力克木·克熱木24鍵角：109o28′=109.5°形狀：正四面體鍵角：109o28′=109.5°形狀：正四面體25sp2雜化:乙烯分子形狀：正三角型鍵長:C-C=1.334?鍵角：120°sp2雜化:乙烯分子形狀：正三角型鍵長:C-C=26碳原子的sp雜化基態(tài)1s2s2p

激發(fā)態(tài)1s1s2s2p2psp雜化態(tài)sp每個sp雜化軌道含1/2s成分和1/2p成分。碳碳三鍵的組成：碳原子的sp雜化基態(tài)1s2s2p激發(fā)態(tài)1s1s2s2p2p27一個sp雜化軌道未參與雜化的兩個p軌道的對稱軸互相垂直且都垂直于sp雜化軌道對稱軸所在直線。1sp雜化軌道=1/2s+1/2p二個sp雜化軌道一個sp雜化軌道28乙炔分子的σ鍵乙炔分子中π鍵的形成乙炔分子的σ鍵乙炔分子中π鍵的形成29

二個sp雜化碳原子和二個氫原子形成乙炔(2)碳碳三鍵的組成一個σ鍵，二個π鍵。1)形狀：直線型2)鍵長:C-C=1.20?3)鍵角：180°二個sp雜化碳原子和二個氫原子形成乙炔(2)碳碳三鍵的組303）分子軌道理論3）分子軌道理論311.4.2共價鍵的屬性(1)鍵長形成的共價鍵越短，表示鍵越強，越牢固。形成共價鍵的兩個原子核之間的平均距離稱為鍵長。1.4.2共價鍵的屬性(1)鍵長形成的共價鍵越短，表示鍵32(2)鍵能一些共價鍵的鍵能鍵能表示共價鍵的強度。鍵能越大則鍵越牢固。(2)鍵能一些共價鍵的鍵能鍵能表示共價鍵的強度。鍵能越大則33（3）鍵角乙醚戊烷甲烷鍵與鍵之間的夾角。甲醛（3）鍵角乙醚戊烷甲烷鍵與鍵之間的夾角。甲醛34（4）鍵的極性和誘導效應

電負性大——吸引電子能力大。電負性小——吸引電子能力小。分子中以共價鍵相連的原子吸引電子的能力是不同的。相同兩原子形成的共價鍵，電子云對稱分布在兩核中間——無極性。如：(非極性共價鍵)（4）鍵的極性和誘導效應電負性大——吸引電子能力大。35當成鍵原子電負性不同時，電負性大的原子帶部分負電荷（δ-）；電負性小的原子帶有部分負電荷（δ+）。鍵的極性強弱用偶極矩（μ）來衡量，它是部分電荷與電荷之間距離（d）的乘積：

μ=q.d（C.m)，δ-

μ=3.57x10-30（C.m)庫侖·米δ+當成鍵原子電負性不同時，電負性大的原子帶部分δ-μ=3.536極性共價鍵就是形成共價鍵的兩個原子具有不同電負性引起的。兩原子間電負性相差越大，共價鍵的極性越大。

HCNOFBr2.12.53.03.54.02.8SiPSClI1.82.12.53.02.6

較常見元素的電負性值元素吸引電子的能力，稱電負性（electronegativity）。極性共價鍵就是形成共價鍵的兩個原子具有不同電負性引起的。兩原37多原子分子偶極矩是各個共價鍵偶極矩的矢量和。μ=0（C.m)μ=6.47x10-30（C.m)μ=3.28x10-30（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。多原子分子偶極矩是各個共價鍵偶極矩的矢量和。μ=0（C.m)38誘導效應：由于成鍵原子電負性不同，引起分子內電子云分布不均勻，這種影響沿分子鏈靜電誘導的傳遞下去；這種分子內原子間相互影響的電子效應，稱為誘導效應（Inductiveeffect），用I表示。誘導效應隨分子鏈的增長而迅速衰減。δ-δ+δδ+δδδ+誘導效應：由于成鍵原子電負性不同，引起分子內電子云誘導效應隨391.4.3共價鍵的斷裂和有機反應的類型離子型反應：可分為親電反應、親核反應1.4.3共價鍵的斷裂和有機反應的類型離子型反應：可分為401.5分子間相互作用力這種作用力產(chǎn)生在極性分子之間。極性分子帶有部分正電荷的一端與另一分子帶有部分負電荷的一端之間的吸引作用。1.5.1偶極-偶極相互作用1.5分子間相互作用力這種作用力產(chǎn)生在極性分子之間。極性分411.5.2范德華力非極性分子雖然沒有極性，但在分子中電荷的分配并不總是均勻的，在電子運動中可以產(chǎn)生瞬間偶極。在非極性分子間，由于這種瞬間偶極所產(chǎn)生的相互作用力稱為范德華(vanderWaals)力（也稱色散力）。1.5.2范德華力非極性分子雖然沒有極性，但在分子中電荷的421.5.3氫鍵當氫原子與電負性很大F、O、N原子相連時，使氫原子帶部分正電荷，因而氫原子可以與另一分子的F、O、N原子的未共用電子對以靜電引力相結合。這種分子間的作用力稱為氫鍵。兩個甲醇分子間可以形成氫鍵。范德華力三種鍵吸引力的大小順序為：氫鍵>>偶極-偶極吸引力>氫鍵1.5.3氫鍵當氫原子與電負性很大F、O、N原子相連時，兩43酸酸堿堿+-共軛堿酸1.6酸堿的概念凡是能給出質子的分子或離子都是酸；凡是能與質子結合的分子或離子都是堿。酸失去質子后基團是它的共軛堿；堿得到質子生成的物質就是它的共軛酸。1.6.1

布朗斯特（Br?nsted)酸堿的概念酸堿共軛堿共軛酸酸酸堿堿+-共軛堿酸1.6酸堿的概念凡是能給出質子的分子44在有機化合物中有些化合物能夠給出質子，它們是酸。（與電負性較大的O,N等雜原子）相連的氫原子。如：乙酰胺甲胺

苯磺酸

乙酸在有機化合物中有些化合物能夠給出質子，它們是酸。乙酰胺甲胺45有些化合物能夠接受質子，它們是堿，這些化合物通常是含有O,N等原子的分子或含有負電荷的離子。如：乙醚乙醇甲胺甲氧負離子苯氧負離子甲胺負離子有些化合物能夠接受質子，它們是堿，這些化合物乙醚乙醇甲胺甲氧461.6.2路易斯（Lewis)酸堿理論酸是能接受外來電子對的電子接受體；堿是能給出電子對的電子給予體。BF3，AlCl3，F(xiàn)eCl3，SnCl4，ZnCl2，MgCl2，H+，R+，Ag+等。Lewis酸：Lewis堿:H2O，NH3，CH3NH2，CH3OH，CH3OCH3，X-，OH-，CN-，RO-，R-

，等。至少有一個原子具有空軌道至少含有一對未共用電子對1.6.2路易斯（Lewis)酸堿理論酸是能接受外來電子471.6.3硬軟酸堿原理（HSAB)

硬酸：H+，堿金屬、堿土金屬離子，Al3+，F(xiàn)e3+，

BF3，RCO+等；硬堿：F-，OH-，-OAc，Cl-，CO32-，RO-，ROH，NH3，RNH2，NO3-，SO42-等；

軟酸：Cu+，Ag+，Pd2+，Pt2+，BH3，I2，Br2等；