有機(jī)化學(xué)：第一章 緒論

有機(jī)化學(xué)

OrganicChemistry教材:汪小蘭

主編《有機(jī)化學(xué)》（第四版），

高等教育出版社參考書參考書:邢其毅等《基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)》（第二版），高等教育出版社

莫里森等［美］《有機(jī)化學(xué)》（第二版），科學(xué)出版社胡宏紋等，《有機(jī)化學(xué)》（第二版），人民教學(xué)出版社IRCalytonHHeathcock

《Introductiontoorganicchemistry》本期上40學(xué)時(shí)；3.0學(xué)分；難度系數(shù)k=1.2。半期考試成績占20%，平時(shí)成績占10%，期末考試成績占70%。成績?cè)u(píng)定：一、化學(xué)1、化學(xué)：化學(xué)主要是在分子、原子或離子等層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化以及變化過程中能量關(guān)系的科學(xué)。是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。[解釋組成、結(jié)構(gòu)]2、物理變化：沒有產(chǎn)生新物質(zhì)的變化。3、化學(xué)變化：有新物質(zhì)產(chǎn)生的變化。[從分子和原子的角度解釋新物質(zhì)]復(fù)習(xí)二、化學(xué)的一些基本概念1、物質(zhì)的分類：物質(zhì)場(chǎng)實(shí)物混合物純凈物單質(zhì)化合物金屬非金屬黑色金屬有色金屬2、分子和原子：分子：保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的一種微粒。原子：化學(xué)變化中的最小微粒。分子是由原子組成的。3、元素和元素符號(hào)：元素：具有相同核電荷數(shù)的同一類原子總稱為元素。元素符號(hào)：以元素拉丁名稱的第一個(gè)大寫字母或再加一個(gè)小寫字母來表示這種元素。這一個(gè)或兩個(gè)字母就叫元素符號(hào)。④、化學(xué)式和化合價(jià)：化學(xué)式：用元素符號(hào)來表示物質(zhì)組成的式子?；蟽r(jià)：一種元素一定數(shù)目的原子根其它元素一定數(shù)目的原子相化合的性質(zhì)叫這種元素的化合價(jià)。4、原子的結(jié)構(gòu)：①原子結(jié)構(gòu)：原子核核外電子（質(zhì)子、中子核電荷數(shù)）②核外電子的排布：分層排布，每層最多容納2n2個(gè)電子；最外層不超過8個(gè)，次外層不超過18個(gè)。③離子：陽離子陰離子5、國際單位制（SI）：①SI制：國際單位制是1960年第11屆國際計(jì)量大會(huì)建議并通過的一個(gè)單位制。國際單位制有七個(gè)基本單位

KgmsAK（開爾文）cd(坎德拉)mol(摩爾)②摩爾：摩爾是物質(zhì)的量的單位，是指6.023×1023個(gè)微粒。③摩爾質(zhì)量：1摩爾即6.023×1023個(gè)微粒的質(zhì)量稱為這種微粒的摩爾質(zhì)量。分子或原子的摩爾質(zhì)量以g.mol-1為單位時(shí)在數(shù)值上等于其分子量或原子量。

第一章緒論

§1.1有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)OrganiccompoundsandOrganicChemistry1、有機(jī)化合物：含有碳元素的化合物。烴和烴的衍生物。Chapter1Introduction1848年，Gmelin（葛美林）和kekule(凱庫勒)首先提出了有機(jī)物的定義，1874年Schorlemmer（肖萊馬）發(fā)展了此定義。兩種說法的本質(zhì)是一樣的。2、有機(jī)化學(xué)：研究有機(jī)化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和有關(guān)理論的一門自然科學(xué)。OrganicChemistryistheChemistryofCarbonCompounds

1661年，近代化學(xué)的奠基者，英國物理學(xué)家兼化學(xué)家波義耳出版了《懷疑的化學(xué)家》一書，書中建立了元素的科學(xué)概念，開始把化學(xué)確立為科學(xué)。1、化學(xué)的產(chǎn)生Howdidorganicchemistrydevelop二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展：1667年，德國化學(xué)家貝歇爾出版了《土質(zhì)物理學(xué)》一書；1702年，德國化學(xué)家兼醫(yī)學(xué)理論家施塔爾將他老師貝歇爾的《土質(zhì)物理學(xué)》再版，并在書中提出了樸素的“燃素說”。1777年，法國化學(xué)家拉瓦錫建立了科學(xué)的氧化理論，并最終把化學(xué)確立為科學(xué)。1808年，英國化學(xué)家道爾頓建立了近代原子論。1811年意大利物理學(xué)家阿佛加德羅提出了分子假說，建立了原子分子論。1871年，俄國化學(xué)家門捷列夫發(fā)表了《化學(xué)元素的周期依賴關(guān)系》一文，建立了元素周期律，把龐雜的元素知識(shí)納入到一個(gè)嚴(yán)整的體系之中，同原子分子論一起，共同奠定了無機(jī)化學(xué)和整個(gè)化學(xué)的理論基礎(chǔ)。元素周期律的建立，標(biāo)志著無機(jī)化學(xué)的形成。2、

有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)的形成有機(jī)化合物的提純，有機(jī)化合物的分析和有機(jī)化合物的合成，特別是有機(jī)化合物的合成是近代有機(jī)化學(xué)創(chuàng)立地標(biāo)志。

瑞典化學(xué)家舍勒于1769年分離出了酒石酸，于1780年分離出了乳酸。1784年拉瓦錫對(duì)一些有物進(jìn)行了分析。1828年，德國化學(xué)家魏勒首次制得了尿素，動(dòng)搖了“生命力論”的基礎(chǔ)。1830年，德國化學(xué)家李比希改進(jìn)了拉瓦錫對(duì)有機(jī)物地分析方法，并對(duì)許多有機(jī)物進(jìn)行了精確分析。1845年，魏勒的學(xué)生科爾伯合成了醋酸。實(shí)際上，從1828年魏勒首次制得尿素開始，到1845年，許多化學(xué)家合成了許多有機(jī)化合物。“生命力論”徹底破產(chǎn)，有機(jī)化學(xué)形成一門科學(xué)。三、有機(jī)化合物的特點(diǎn)：Propertiesoforganiccompounds1、結(jié)構(gòu)上：有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；可形成C-C鍵；有同分異構(gòu)現(xiàn)象。

同分異構(gòu)現(xiàn)象：有機(jī)化學(xué)中普遍存在著一種現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)毫不相同的幾種化合物有時(shí)具有相同的分子式；也就是說分子式相同的化合物不一定是同一種化合物，這種分子式相同而結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的現(xiàn)象叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象；如白糖和麥芽糖；丁醇和乙醚。

同分異構(gòu)體：分子式相同而結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的化合物互為同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)立體異構(gòu)（平面異構(gòu)）碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)順反異構(gòu)旋光異構(gòu)（對(duì)映異構(gòu)）2、性質(zhì)上：①易燃和分解；②b.p和m.p低；③難溶于水；④反應(yīng)速度慢；⑤是非電解質(zhì)。3、有機(jī)化學(xué)作為一門科學(xué)來研究的原因：①種類繁多，有700多萬種；②分子結(jié)構(gòu)特殊；③性質(zhì)與典型的無機(jī)物不同。4、有機(jī)化學(xué)的重要性：①人們所用的藥物、農(nóng)藥、試劑大多數(shù)是有機(jī)物；②有機(jī)化學(xué)形成的分支，如高分子化學(xué)，許多日用品都是有機(jī)高分子化合物；③有機(jī)化學(xué)與生物學(xué)結(jié)合，形成了生物化學(xué)、分子生物學(xué)等。6、有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法：①做好實(shí)驗(yàn)，積累第一手的直接知識(shí)和感性材料。②抓住基本概念，理解其實(shí)質(zhì)：要多讀概念，對(duì)照起做習(xí)題。③勤于歸納總結(jié)：有機(jī)化學(xué)的內(nèi)容很多，全靠死記硬背是不可能學(xué)好的，但有機(jī)化學(xué)的規(guī)律性很強(qiáng)，通過歸納總結(jié)，可以抓住規(guī)律性的東西，學(xué)起來就簡(jiǎn)單的多。方法：每章的基本概念、各類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和合成方法、增長和減短碳鏈的方法等。

④要相信并且進(jìn)一步培養(yǎng)自己的“空間想象能力”。⑤注意人名反應(yīng)：課本中有24個(gè)人名反應(yīng)、7個(gè)人名試劑和5個(gè)人名規(guī)則。本學(xué)期要學(xué)12個(gè)人名反應(yīng)，6個(gè)人名試劑和4個(gè)人名規(guī)則。⑥適當(dāng)記一些基本的材料。有機(jī)化學(xué)學(xué)什么？怎么學(xué)？化學(xué)性質(zhì)命名結(jié)構(gòu)寫出寫出系統(tǒng)命名平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)說明推測(cè)反應(yīng)歷程合成鑒別官能團(tuán)

§1.2共價(jià)鍵的一些基本概念

一、共價(jià)鍵理論Theoryofcovalentbond

1、簡(jiǎn)單歷史：1916年美國化學(xué)家Lewis(路易斯)提出了共價(jià)鍵學(xué)說，建立了經(jīng)典的共價(jià)鍵理論，但這一理論本身存在著許多矛盾，為了解決這些矛盾，1927年德國化學(xué)家兼理論物理學(xué)家海特勒和倫敦首先把量子力學(xué)理論應(yīng)用到分子結(jié)構(gòu)中獲得成功。后來，鮑林等學(xué)者又發(fā)展了這一成果，建立了現(xiàn)代共價(jià)鍵理論ValenceBondTheory，簡(jiǎn)稱VB理論。

1932年，美國化學(xué)家密里根和德國化學(xué)家洪特提出了分子軌道理論，MolecularOrbitaoTheory，簡(jiǎn)稱MO法（理論）。這樣，三十年代后就形成了兩種現(xiàn)代共價(jià)鍵理論，VB法和MO法。1931年，鮑林為了完善價(jià)鍵理論（即VB法），提出了“雜化軌道”這一概念。此概念開始僅屬于價(jià)鍵的范疇。后來，MO法中也使用了這一概念。20世紀(jì)50年代，許多學(xué)者將這一概念不斷深化和完善，使之成為當(dāng)今化學(xué)鍵理論的重要內(nèi)容。不過，無機(jī)化學(xué)課本中也只是把它作為VB理論的補(bǔ)充來提的。有機(jī)化學(xué)中這一理論用的很多。

1932年前后，鮑林又提出了共價(jià)鍵的共振理論，共振理論也是VB理論的補(bǔ)充。總的來說，當(dāng)今的共價(jià)鍵理論也只有兩種，一種是共鍵理論（VB法），一種是分子軌道理論（MO法）。2、VB理論的主要內(nèi)容：共價(jià)鍵的形成可以看成是原子軌道重疊或電子配對(duì)的結(jié)果，軌道重疊越多，鍵越穩(wěn)定；共價(jià)鍵有方向性；共價(jià)鍵有飽和性。3、分子軌道理論：①原子軌道：atomicorbital

A、原子軌道是表征原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)函數(shù)，也叫波函數(shù)，用Ψ表示。|Ψ|2的幾率分布就是電子云。

B、Ψ是薛定諤方程的合理解，是一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)式，不是一個(gè)數(shù)值。

C、S軌道呈球形，P軌道呈啞鈴形等，是把波函數(shù)中的經(jīng)向部分看成是常數(shù)時(shí)的函數(shù)圖形。

②分子軌道：molecularorbital

A、成鍵電子在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)，表征電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)Ψ稱為分子軌道。

B、分子軌道由原子軌道組合而得，有幾個(gè)原子軌道組合就得幾個(gè)分子軌道。

C、原子軌道組合成分子軌道必須符合能量相近、原子軌道重疊部分要最大及對(duì)稱匹配三個(gè)條件。

D、每一個(gè)分子軌道有一個(gè)相應(yīng)的能量E，電子填充同樣遵守鮑林原理和洪特規(guī)則，分子的總能量為各電子占據(jù)著的分子軌道的能量總和。

③σ分子軌道和π分子軌道沿鍵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，形狀和符號(hào)都不改變的分子軌道稱為σ分子軌道。兩個(gè)相互平行的P軌道從側(cè)面重疊形成分子軌道時(shí)，有一個(gè)節(jié)面，這種分子軌道叫π分子軌道。二、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)Propertiesofcovalentbond

1、鍵長：bondlength分子中形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核之間的平均距離。單位是納米（nm）。1nm=10A0=10-9m2、鍵角：bondangles兩價(jià)或兩價(jià)以上原子與其它原子成鍵時(shí)，兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。3、鍵矩：dipolemoment

①存在的原因：元素的電負(fù)性不同。②定義：正負(fù)電荷中心的電荷（e）與正負(fù)電荷中心之間的距離（d）的乘積；為一矢量；通常規(guī)定其方向從正到負(fù)。U=e.d；單位為D（德拜）。③無鍵矩的共價(jià)鍵為非極性共價(jià)鍵；有鍵矩的共價(jià)鍵為極性共價(jià)鍵。④偶極矩：分子中各化學(xué)鍵的鍵矩的矢量和。注意偶極矩和鍵矩的區(qū)別、聯(lián)系。極性分子和非極性分子的區(qū)別。如H2O和CCl4。4、鍵能：bondenergy1molA(g)與1molB(g)原子結(jié)合成1molA-B(g)分子時(shí)放出的能量。A-B(g)離解為A(g)和B(g)時(shí)吸收的能量也叫鍵能（鍵的離解能）。[注意鍵能和鍵的離解能的區(qū)別。對(duì)于多原子的分子中共價(jià)鍵的鍵能一般是指同一類共價(jià)鍵離解能的平均值。同一類共價(jià)鍵中，鍵能大，鍵就穩(wěn)定]。三、共價(jià)鍵的斷裂1、斷裂的方式：均裂和異裂；均裂產(chǎn)生自由基（游離基）。異裂產(chǎn)生正負(fù)離子。2、有機(jī)反應(yīng)類型：自由基（游離基）反應(yīng)離子型反應(yīng)（包括親電和親核兩種反應(yīng)）協(xié)同反應(yīng)（周環(huán)反應(yīng)）

§1.3研究有機(jī)化合物的一般步驟

分為四步進(jìn)行：一、分離提純：簡(jiǎn)介蒸餾、分餾、萃取、重結(jié)晶等。二、純度的檢驗(yàn)：簡(jiǎn)介熔、沸點(diǎn)的測(cè)定。三、實(shí)驗(yàn)式和分子式的確定：1、定性分析出該化合物由哪幾種元素構(gòu)成；2、定量分析出各種元素的含量，確定實(shí)驗(yàn)式；3、測(cè)定其分子量，結(jié)合實(shí)驗(yàn)式確定分子式。四、結(jié)構(gòu)式的確定：先簡(jiǎn)介物理方法和化學(xué)方法。再強(qiáng)調(diào)兩種方法是相輔相成的，結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象。構(gòu)造：分子中原子成鍵的順序和鍵型。（分子中原子相互連接的方式和秩序）

§1.4有機(jī)化合物的分類和官能團(tuán)

classificationoforganiccompoundsandfunctionalgroup一、按碳架分類：開鏈化合物、碳環(huán)化合物和雜化化合物。開鏈化合物：如烷、烯、炔、醇、酚、醚等。碳環(huán)化合物：有脂環(huán)烴和芳香烴以及它們的衍生物。雜化化合物：如呋喃、噻吩、吡咯