基礎(chǔ)有機化學：第1 緒言

1、福州大學材料學院要求要求1.全班使用 統(tǒng)一的作業(yè)紙2.缺勤達三次者，取消考試資格第一章 緒 論 (一) 有機化合物和有機化學 (二) 有機化合物的特性 (三) 分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式 (四) 共價鍵 (五) 有機化合物的分類 (六) 有機化合物的研究程序(一) 有機化合物和有機化學 (1) 有機化合物 定義: 有機化合物就是碳氫化合物及其衍生物 。 有機化合物中除C、H以外，只含有O、N、S、P、X等少數(shù)元素。 (2) 有機化學定義: 有機化學是研究碳氫化合物及其衍生物的化學。(二) 有機化合物的特性 碳原子的價電子層碳原子的價電子層 1S22S22P2 ,有機物中原子間通常有機物中原子間通常以共價

2、鍵的方式相互結(jié)合以共價鍵的方式相互結(jié)合。有機化合物的性質(zhì)有下列特點：有機化合物的性質(zhì)有下列特點： (1)多：種類多（結(jié)合的方式多種多樣、同分異構(gòu)現(xiàn)象） (2)燃 ：易燃、易爆； (3)低 ：m.p、b.p低 (4)難 ：難溶于水，易溶于有機溶劑（相似相溶）； (5)慢 ：反應(yīng)速度慢，副產(chǎn)物多； (三) 有機化合物的分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)(structure) 分子中原子間的排列次序，原子相互間的立體位置、化學鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的分布狀況等各項內(nèi)容的總和。 分子的性質(zhì)不僅取決于其元素組成，更取決于分子的結(jié)構(gòu)。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)” 構(gòu)造分子中原子間相互連

3、接的順序相互連接的順序叫做分子的構(gòu)造。 例例1：2-甲基丙醇的表示方法： H C C C O HH H HHH C HHHH-C-C-C-O-HHH HHHH-C-HHCH3CHCH2OHCH3(CH3)2CHCH2OH或OH路易斯式書寫麻煩短線式較麻煩 縮簡式較為常用鍵線式較為常用(四) 共價鍵 (1) 共價鍵的形成 (甲) 價鍵法 (乙) 分子軌道法 (2) 共價鍵的基本屬性(甲) 鍵長 (乙) 鍵能 (丙) 鍵角 (丁) 鍵的極性 (3) 共價鍵的斷裂方式與有機反應(yīng)的類型(甲) 斷鍵方式與反應(yīng)類型均裂 自由基反應(yīng)異裂 離子型反應(yīng)周環(huán)反應(yīng)(乙) 有機反應(yīng)試劑的分類自由基試劑 親電試劑 親核

4、試劑 試劑與酸堿 (1) 共價鍵的形成共價鍵的形成 (甲甲) 價鍵法價鍵法 (i) 形成：是原子軌道的重疊或電子配對的結(jié)果，如果兩個原子都有未成鍵電子，并且自旋方向相反，就能配對形成共價鍵。 由一對電子形成的共價鍵叫做單鍵，用一條短直線表示，如果兩個原子各用兩個或三個未成鍵電子構(gòu)成的共價鍵，則構(gòu)成的共價鍵為雙鍵或三鍵 + 4HCHCHHHCHHHHCCCC(ii)特點：共價鍵的飽和性 共價鍵的方向性 +H(1s)Cl(2p)重疊最大穩(wěn)定結(jié)合不穩(wěn)定結(jié)合（1）（3）不能結(jié)合（2）重疊較小ClClClHHH價鍵理論：形象直觀，定域的觀點，常用于描述非共軛體系。 (乙乙) 分子軌道法分子軌道法 分子軌

5、道理論是從分子的整體出發(fā)去研究分子中每一個電子的運動壯態(tài)，認為形成的化學鍵的電子是在整個分子中運動的。 基本觀點：分子軌道理論認為，當任何數(shù)目的原子軌道重疊時，就可形成同樣數(shù)目的分子軌道。 AB12（反鍵軌道）（成鍵 軌道）2=AB+1=AB-（原子軌道）能量由原子軌道組成分子軌道時，必須符合三個條件：1）對稱匹配既組成分子軌道的原子軌道的符號（位相）必須相同。 2） 原子軌道的重疊具有方向性，例P9圖110。 3）能量相近。 分子軌道理論：離域的觀點，常用于描述共軛體系。AB12（反鍵軌道）（成鍵 軌道）2=AB+1=AB-（原子軌道）能量(2) 共價鍵的基本屬性共價鍵的基本屬性 (甲甲)

6、鍵長鍵長 成鍵原子的平衡核間距。以nm(10-9m)表示。 不同的共價鍵有不同的鍵長； (高P10表1-2) 例如： CC 鍵長0.154nm CH 鍵長0.109nm C=C 鍵長0.133nm CO 鍵長0.143nm 相同的共價鍵，處于不同的化學環(huán)境時，鍵長也稍有差異。 一般地：鍵長越短，化學鍵越牢固，越不容易斷開。 (乙乙) 鍵能：鍵能： 鍵的平均解離能。 例如：.CH3CH4+ HCH3.CH2+HCH2.CH.H+.CH.C.+HH=423KJ/molHH=439KJ/mol=347KJ/molH=448KJ/mol 平均值：(423+439+448+347)4=414KJ/mol

7、 CH的鍵能為414KJ/mol?；瘜W鍵的鍵能越大，鍵越牢固。(P10表1-3)(丙丙) 鍵角鍵角 鍵與鍵之間的夾角。 鍵角與成鍵中心原子的雜化態(tài)有關(guān)，也受分子中其他原子的影響。 CHHHH在紙面前方在紙面后方在紙面上立體透視式的寫法 (丁丁) 鍵的極性鍵的極性 a. 鍵的極性鍵的極性 鍵的極性是由于成鍵原子的電負性(P11表1-4)不同而引起的，例如： H Cl CH3 Cl CH3 OH， 一般地： 成鍵原子電負性差大于1.7，形成離子鍵； 成鍵原子電負性差為0.51.6，形成極性共價鍵。 鍵的極性用偶極矩(鍵矩)來度量： qd 的單位：Cm(庫侖米) q正、負電中心的電荷， d 電荷中心

8、之間的距離 例：HCl CH3Cl b. 分子的極性分子的極性 鍵的極性可引起分子的極性，分子的偶極矩等于鍵的偶極矩的矢量和。例如： 分子的極性影響化合物的沸點、熔點和溶解度等。 有極性有極性CHHHH無極性H HO OH HO OC CO O無極性ClCHHH小結(jié)：小結(jié)： 絕大多數(shù)有機物分子中都存在共價鍵。 共價鍵的鍵能和鍵長反映了鍵的強度，即分子的熱穩(wěn)定性； 鍵角反映了分子的空間形象； 鍵的偶極矩和鍵的極性反映了分子的化學反應(yīng)活性和它們的物理性質(zhì)。 (3) 共價鍵的斷裂方式與有機反應(yīng)的類型共價鍵的斷裂方式與有機反應(yīng)的類型 發(fā)生均裂的反應(yīng)條件是光照、輻射、加熱或有過氧光照、輻射、加熱或有過氧

9、化物化物存在。 均裂的結(jié)果是產(chǎn)生了具有不成對電子的原子或原子團自由基。 有自由基參與的反應(yīng)叫做自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)或均裂反應(yīng)。 A BA + BCH3 + H ClH CH3 + Cl 均均 裂裂(甲甲) 斷鍵方式與反應(yīng)斷鍵方式與反應(yīng)類型類型異裂異裂A BA+ + B-(CH3)3C Cl(CH3)3C+ + Cl- 發(fā)生異裂的反應(yīng)條件是有催化劑、極性試劑、極性有催化劑、極性試劑、極性溶劑溶劑存在。 異裂的結(jié)果產(chǎn)生了帶正電荷或負電荷的離子。 發(fā)生共價鍵異裂的反應(yīng)，叫做離子型反應(yīng)離子型反應(yīng)或異裂反應(yīng)。 有機反應(yīng)的類型有機反應(yīng)的類型 烯烴的 鹵代烷烴的鹵代、烯烴的反馬式加成苯環(huán)上的“四化”反應(yīng)烯烴

10、水合、炔烴加鹵素等鹵代烴的水解、氰解等 醛、酮加HCN、NaHSO3等有機反應(yīng)類型自由基反應(yīng)離子型反應(yīng)自由基加成自由基取代親電反應(yīng)親核反應(yīng)親電加成親電取代親核取代親核加成雙烯合成等周環(huán)反應(yīng)消除反應(yīng)鹵代烴脫HX、醇脫水等 (五) 有機化合物的分類 對有機物進行分類的目的是便于介紹和討論便于介紹和討論有機化合物。 (1) 按碳鏈分類按碳鏈分類 有機化合物開鏈化合物：碳環(huán)化合物雜環(huán)化合物：脂環(huán)族化合物：芳香族化合物CH3CH2CH2CH3CH2=CH-CH=CH2CH3(CH2)16COOH 等 OHOCH3OHCOOHONSNN等 等 等 (2) 按官能團分類按官能團分類 官能團決定化合物典型性質(zhì)

11、的原子或原子團。 含有相同官能團的化合物具有相似的化學性質(zhì)，是同類化合物。 按官能團分類可將有機物分為：烷、烯、炔、鹵代烴、芳香烴、醇、酚、醚、醛、酮、醌、烷、烯、炔、鹵代烴、芳香烴、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸、羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、羧酸、羧酸衍生物、硝基化合物、胺、重氮和偶氮化合物、雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物 等。通常將以上兩種分類方法結(jié)合使用通常將以上兩種分類方法結(jié)合使用。如：“開鏈烯烴”、“脂肪酸”、“芳香胺” 一些常見官能團及其名稱(六) 有機化合物的研究程序 研究一個新的有機化合物，通常需要經(jīng)歷以下程序： (1) 分離提純 (2) 物理常數(shù)的測定 (3) 元素分析和實驗式的確定 (4) 相對分子質(zhì)量的測定和分子式的確定 (5) 結(jié)構(gòu)的確定 (甲) 官能團分析 (乙) 化學降解及合成 (丙) 物理方法的應(yīng)用(七) 有