有機化學(xué)課件緒論

有機化學(xué)

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

教材：曾昭瓊主編《有機化學(xué)》(第四版)上、下冊，高等教育出版社，2004課程性質(zhì)：專業(yè)必修課課程課時與學(xué)分：102(512)時、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)好有機化學(xué)的幾個重要環(huán)節(jié)切記：不要死記硬背不要臨時抱佛腳自學(xué)時間為講授時間3～4倍.反應(yīng)物產(chǎn)物學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的幾個方面有機化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)反應(yīng)性質(zhì)結(jié)構(gòu)有機反應(yīng)與反應(yīng)機理有規(guī)律的反應(yīng)特殊反應(yīng)反應(yīng)原理反應(yīng)過程機理反應(yīng)規(guī)律有機反應(yīng)的應(yīng)用——有機合成簡單化合物多步反應(yīng)復(fù)雜分子?反應(yīng)物如何步驟最少產(chǎn)率最好有機化學(xué)的涵義其發(fā)展；有機化合物的結(jié)構(gòu)和特性；共價鍵的理論及表征參數(shù)；研究有機物的一般方法；有機物的分類。有機化合物的特性，共價鍵及其表征參數(shù)。Introduction一、有機化學(xué)和有機化合物

(OrganicChemistryandOrganicCompounds)化學(xué)

1848年Gmelin

：含碳的化合物。Schorlemmer：碳氫化合物及其衍生物。

—研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)—研究無機化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)，化學(xué)的一個分支（二級學(xué)科）。無機化學(xué)有機化學(xué)—研究有機化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)，化學(xué)的一個分支（二級學(xué)科）。有機化合物：早期：從有機體內(nèi)取得的化合物，“有生機之物”。第一節(jié)有機化學(xué)的研究對象早期的有機化學(xué)（1828年之前）最早的有機化合物來自于動植物體（有機體）生命論(Vitalism)認為：有機化合物只能由有機體產(chǎn)生。無機化合物則存在于無生命的礦藏中。有機化合物

F.W?hler(German)的實驗(1828)由腈酸銨（無機物）制得尿素（有機物）inorganicorganic有機化學(xué)與人們的生活密切相關(guān)。有機化學(xué)在國民經(jīng)濟和學(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，都與有機化學(xué)有著密切的關(guān)系。

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

二、有機化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展

1.從有機體內(nèi)提取有機物

(1773–1805)

酒石酸、尿素、乳酸等“生命力”學(xué)說

2.由提取進入到提取合成并舉的時代

(1806–1828–1848)

F.Wohler：合成尿素從無機物合成得到有機物3.

進入合成時代

(1849–1900–2001)

標(biāo)志性成果維生素B12牛胰島素紫杉醇有機化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展代表事例(自學(xué)）(OriginandDevelopmentofOrganicChemstry)1806年J.J.Berzelius，“有機化學(xué)”，“生命力”；1780年T.O.Bergman，“有機物”和“無機物”；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)說被徹底拋棄。1857年F.A.Kekulé和A.S.Couper，有機化合物分子中碳原子是四價的概念，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；1916年G.N.Lewis等，提出價鍵的電子理論；價鍵的本質(zhì)得以明確，短線實際上是兩個原子共用的一對電子；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電子體系單獨處理波函數(shù)的近似解法；1953年，美國科學(xué)家J.D.Watson和英國科學(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年提出分子軌道對稱守恒原理；1965年，中國合成蛋白質(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有機合成的珠穆朗瑪峰哈佛大學(xué)Kishi1989年合成成功3有機化合物的特點

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)體官能團異構(gòu)體互變異構(gòu)體價鍵異構(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。官能團異構(gòu)體：由于分子中官能團不同而產(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位置迅速移動而產(chǎn)生的官能團異構(gòu)體。價鍵異構(gòu)體：因分子中某些價鍵的分布發(fā)生了改變，與此同時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、沸點低。常溫下多為氣體，液體或低熔點固體；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鍵。第二節(jié)共價鍵CovalentBonds化學(xué)鍵離子鍵—無機物(主要由離子鍵構(gòu)成)—

Na+Cl-共價鍵—有機物(主要由共價鍵構(gòu)成)—CH4碳原子軌道———原子中電子運動狀態(tài)S軌道P軌道1共價鍵的一些基本概念（1）價鍵理論

2）共價鍵具有方向性3）共價鍵具有飽和性原子的價鍵數(shù)目等于未成鍵電子數(shù)（每個未成鍵電子只能與另外一個電子配對）1)未成對且自旋相反的電子配對，形成共價鍵；（成鍵電子只在成鍵原子間運動，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)研究分子中每個電子的運動狀態(tài)形成化學(xué)鍵——電子在整個分子中的運動（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：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：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

TheoryofMolecularObitals是從分子的整體出發(fā)去研究分子中每一個電子的運動狀態(tài)；形成的共價鍵的電子在整個分子中運動(離域)；共價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個原子軌道線性組合形成n個分子軌道；

原子軌道組成分子軌道還遵循成鍵三原則

:1.對稱性匹配:

原子軌道的符號(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；簡單明了與復(fù)雜可靠二、共價鍵的鍵參數(shù)1.鍵長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

達到平衡時的距離

定義:成鍵原子的原子核之間的平均距離一般為0.1~0.2nm鍵長越短——核與核間電子云吸力越強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隨原子序數(shù)的增加而增加。0.176nm0.194nm0.214nm相同的原子成鍵時，單鍵>雙鍵>三鍵。0.120nm

0.134nm0.153nm同一類型的共價鍵鍵長在不同化合物中也有差別：2

鍵角BondAngles是兩個共價鍵之間的夾角；鍵角反映有機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：原子形成共價鍵時放出的能量（E，kJ/mol)。鍵解離能：斷裂1mol共價鍵所吸收的能量（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)鍵強度的量度，相同類型的化學(xué)鍵其鍵長越長，鍵能越小。多原子分子,如CH4：四個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鍵的偶極矩用正負電荷中心的電荷與正負電荷中心的距離乘積

=q·d來表示；可衡量鍵的極性。方向：從正電荷指向負電荷；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、沸點、溶解度…分子極性對都有影響

化性:

化學(xué)反應(yīng)性

鍵的可極化性——電子云受外來電場影響而變形的特性電子云的流動性對動態(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原子或原子團。

３共價鍵的斷裂

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

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

自由基、碳正離子、碳負離子都是有機反應(yīng)進程中的活性中間體(activeintermediates