中南大學(xué)有機(jī)化學(xué)緒論課件

工科大學(xué)化學(xué)

——有機(jī)物及有機(jī)反應(yīng)

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院工科大學(xué)化學(xué)

——有機(jī)物及有機(jī)反應(yīng)

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院使用教材《有機(jī)化學(xué)簡(jiǎn)明教程（第二版）》齊欣、高鴻賓主編天津大學(xué)出版社，2011年8月推薦參考書(shū)目1、《有機(jī)化學(xué)（第四版）》高鴻賓主編，高等教育出版社，2006年2、《工科大學(xué)化學(xué)》張平民主編湖南教育出版社，2002年3、《簡(jiǎn)明有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)指南》高鴻賓主編，天津大學(xué)出版社2003使用教材《有機(jī)化學(xué)簡(jiǎn)明教程（第二版）》齊欣、高鴻賓主編天津講授學(xué)時(shí)：32

第一章緒論第七章醇、酚、醚第二章飽和烴第八章醛和酮第三章不飽和烴第九章羧酸及衍生物第四章芳烴第十章有機(jī)含氮化合物第六章鹵代烴

第十四章紅外光譜與核磁共振譜講授學(xué)時(shí)：32第一章緒論第七章醇、酚、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1基本知識(shí)介紹，蒸餾及沸點(diǎn)測(cè)定42重結(jié)晶與熔點(diǎn)測(cè)定43乙酰苯胺的制備44乙酸正丁酯的制備4羅一鳴唐瑞仁主編《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與指導(dǎo)（第二版）》中南大學(xué)出版社實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1基本知識(shí)介紹，蒸餾及第一章

緒論TheSummarization

ofOrganicCompounds重點(diǎn)：有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)的概念；有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);共價(jià)鍵的極性與分子的極性；共價(jià)鍵的屬性；價(jià)鍵理論及有機(jī)化合物的分類。難點(diǎn)：共價(jià)鍵的斷裂方式與有機(jī)反應(yīng)類型。第一章緒論TheSummarization

of一、有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象1、有機(jī)化合物：含碳化合物、碳?xì)浠衔锛捌溲苌?。天然氣的主要成分是甲烷CH4

。2、有機(jī)化學(xué)：研究含碳化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、合成方法及相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。已成為一門獨(dú)立的科學(xué)，是化學(xué)的一個(gè)分支。一、有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象1、有機(jī)化合物：含碳化合物、碳?xì)浠衔锒⒂袡C(jī)化學(xué)的任務(wù)1．發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象（新的有機(jī)物，有機(jī)物的新的來(lái)源、新的合成方法、合成技巧，新的有機(jī)反應(yīng)等）2、研究新的規(guī)律（結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，反應(yīng)機(jī)理等）3、提供新材料（提供新的高科技材料，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展）4．探索生命的奧秘（生命與有機(jī)化學(xué)的結(jié)合）。二、有機(jī)化學(xué)的任務(wù)三、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分子式為C2H6O的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式可能有：CH3CH2OHb.p.=78.3℃液體酒可飲用CH3OCH3b.p.=-24.9℃

氣體

8g可致盲雖然分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也不相同。因此，有機(jī)化合物除寫(xiě)分子式外，還必須寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式。此外，順?lè)唇Y(jié)構(gòu)性質(zhì)也不一樣。三、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分子式為C2H6m.p.=-139.3℃;b.p.=3.5℃;d420=0.621m.p.=-105.5℃;b.p.=0.9℃;d420=0.604m.p.=-139.3℃;b.p.=3.5℃;d2、化學(xué)鍵離子鍵：通過(guò)電子轉(zhuǎn)移達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)而形成離子，離子間通過(guò)靜電相互吸引而成鍵。共價(jià)鍵：通過(guò)電子對(duì)共用，彼此都達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)，同時(shí)共用電子對(duì)與兩個(gè)成鍵原子的原子核相互吸引而成鍵。2、化學(xué)鍵離子鍵：通過(guò)電子轉(zhuǎn)移達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)而形成離子3、價(jià)鍵理論

從“形成共價(jià)鍵的電子只處于形成共價(jià)鍵的兩原子之間”的定域觀點(diǎn)出發(fā)的。

共價(jià)鍵的形成是由于成鍵原子的原子軌道相互交蓋的結(jié)果。兩個(gè)原子軌道中自旋反平行的兩個(gè)電子，在軌道交蓋區(qū)域內(nèi)為兩個(gè)原子所共有，增加了對(duì)成鍵兩原子的原子核的吸引力，降低了體系的能量而成鍵。3、價(jià)鍵理論從“形成共價(jià)鍵的電子只處于形成共價(jià)鍵的兩原子4、共價(jià)鍵的性質(zhì)共價(jià)鍵的飽和性

按照價(jià)鍵理論的觀點(diǎn)，成鍵電子必須是兩個(gè)自旋方向相反的未成對(duì)電子組成，而不能容納第三個(gè)未成對(duì)電子，這就是共價(jià)鍵的飽和性。碳原子位于元素周期表中的第二周期，處于電負(fù)性很強(qiáng)的鹵素與電負(fù)性很弱的堿金屬之間，既不容易失去電子，也不容易得到電子。有機(jī)化合物分子中，原子與原子之間主要是以共價(jià)鍵結(jié)合的，每一個(gè)原子都有一定的化合價(jià)。如C：1S22S22P2。4、共價(jià)鍵的性質(zhì)共價(jià)鍵的飽和性共價(jià)鍵的方向性共價(jià)鍵的形成是由于成鍵原子的原子軌道（電子云）相互交蓋的結(jié)果；電子云的交蓋使成鍵兩原子之間的電子云出現(xiàn)的幾率增加；電子云密度的增大，增加了成鍵兩原子原子核的吸引力，減小了兩核之間的排斥力，因而降低了體系的能量而結(jié)合成鍵；電子云交蓋程度越大，成鍵兩原子之間的電子云密度也越大，形成的共價(jià)鍵越牢固。共價(jià)鍵的方向性共價(jià)鍵的形成是由于成鍵原子的原子軌道（電子云）C：1S22S22P2——→2S12Px12Py12Pz1

——→4個(gè)SP3雜化軌道

一個(gè)C原子可以形成四個(gè)SP3雜化軌道，其形狀為鈁錘形：C原子與H原子成鍵時(shí)，總是沿著電子云密度最大的方向重疊成鍵，這樣重疊區(qū)域大，穩(wěn)定性大，這就是共價(jià)鍵的方向性。C：1S22S22P2——→2S12Px12Py共價(jià)鍵的定域性價(jià)鍵理論認(rèn)為，成鍵電子處于以共價(jià)鍵相連原子的區(qū)域內(nèi)，即成鍵電子處于成鍵原子之間，是定域的。共價(jià)鍵的定域性價(jià)鍵理論認(rèn)為，成鍵電子處于以共價(jià)鍵相連原子的區(qū)

5、共價(jià)鍵的屬性

①鍵長(zhǎng)形成共價(jià)鍵的兩原子原子核之間的平均距離。兩原子之間形成的鍵越短，表示鍵越強(qiáng)，越牢固，相同的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)在不同的化合物分子中不同；例如：C—C：0.154nm;C=C:0.134nm

5、共價(jià)鍵的屬性

①鍵長(zhǎng)②鍵能和鍵的離解能形成共價(jià)鍵的過(guò)程中體系釋放出的能量，或斷裂共價(jià)鍵體系所吸收的能量。鍵能反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能愈大鍵愈牢固。離解能：是指分子中某一個(gè)給定的共價(jià)鍵斷裂生成原子或自由基時(shí)所吸收的能量。氣態(tài)雙原子分子的鍵能也就是鍵的解離能；多原子分子的鍵能與鍵的離解能并不完全一致。②鍵能和鍵的離解能離解能：是指分子中某一個(gè)給定的共價(jià)鍵斷裂生以甲烷為例：分解為四個(gè)H原子和一個(gè)C原子吸收的熱量為：1661kJ/mol,4種C-H鍵解離能的平均值為415kJ/mol。各鍵的離解能為：以甲烷為例：分解為四個(gè)H原子和一個(gè)C原子吸收的熱量為：166③鍵角鍵角反映了分子的空間結(jié)構(gòu)，鍵角的大小與成鍵的中心原子有關(guān)，并隨著分子結(jié)構(gòu)不同而改變，因?yàn)榉肿又懈髟踊蚧鶊F(tuán)是相互影響的。③鍵角鍵角反映了分子的空間結(jié)構(gòu)，鍵角的大小與成鍵的中心原子有④鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)兩個(gè)相同元素的原子所形成的共價(jià)鍵，由于電子云在兩個(gè)原子之間對(duì)稱分布，正負(fù)電荷中心相重合，這種共價(jià)鍵沒(méi)有極性，稱為非極性共價(jià)鍵。如H—H；Cl—Cl；不相同原子形成的共價(jià)鍵，由于成鍵原子的電負(fù)性不同，其吸引電子的能力不同，電子云在成鍵原子之間并不是對(duì)稱分布的。電負(fù)性較強(qiáng)一端電子云密度較大，具有部分負(fù)電荷（一般用δ—表示），而另一端電子云密度較小，具有部分正電荷，以δ+表示。這樣的鍵具有極性，稱為極性共價(jià)鍵。如：H—Cl鍵，電負(fù)性差為0.9。④鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)兩個(gè)相同元素的原子所形成的共價(jià)鍵，由于電鍵的極性以偶極矩來(lái)衡量，μ=e·d,e是電荷，庫(kù)侖（C）；d是正負(fù)電荷中心之間的距離，米（m）；單位是C·m(庫(kù)侖·米)。偶極矩是矢量，具有方向性，一般用→箭頭表示由正端指向負(fù)端。例如：μ=3.57*10-30C·m鍵的極性以偶極矩來(lái)衡量，μ=e·d,e是電荷，庫(kù)侖（C構(gòu)成共價(jià)鍵的兩個(gè)不同原子，其電負(fù)性差值越大，鍵的極性越強(qiáng)。在雙原子分子中，鍵的偶極矩即是分子的偶極矩。但多原子分子的偶極矩，則是整個(gè)分子中各個(gè)共價(jià)鍵偶極矩的矢量和。構(gòu)成共價(jià)鍵的兩個(gè)不同原子，其電負(fù)性差值越大，鍵的極性越強(qiáng)。在μ=0μ=6.47*10-30C·mμ=3.28*10-30C·m偶極矩為零的分子是非極性分子，偶極矩不等于零的分子為極性分子。偶極矩越大，分子的極性越強(qiáng)。

μ=0μ=6.47*10-30C·m判斷下列分子有沒(méi)有極性？判斷下列分子有沒(méi)有極性？在外界電場(chǎng)（極性試劑或極性溶劑）作用下，共價(jià)鍵的極性發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為鍵的極化。

鍵的極化難易程度簡(jiǎn)稱為極化度。鍵的極化度主要決定于成鍵電子云的流動(dòng)性大小。C—X鍵的極化度順序是：C—I＞C—Br＞C—Cl＞C—F碳碳共價(jià)鍵中，π鍵比σ鍵容易極化。

在外界電場(chǎng)（極性試劑或極性溶劑）作用下，共價(jià)鍵的極性發(fā)生改變鍵的極性和極化度是共價(jià)鍵的重要性質(zhì)之一。鍵的極性是固有的。鍵的極化是暫時(shí)的。鍵的極性和極化度是共價(jià)鍵的重要性質(zhì)之一。鍵的極性是固有的。誘導(dǎo)效應(yīng)：由于分子內(nèi)成鍵原子的電負(fù)性不同，而引起分子中電子云密度分布不均勻，而且這種影響沿分子鏈靜電誘導(dǎo)地傳遞下去，這種分子內(nèi)原子間相互影響的電子效應(yīng)，稱為誘導(dǎo)效應(yīng)（inductiveeffect）。例如：1-氯丁烷分子中，電子云的偏移情況。誘導(dǎo)效應(yīng)：由于分子內(nèi)成鍵原子的電負(fù)性不同，而引起分子中電子云誘導(dǎo)效應(yīng)的方向吸電子比較標(biāo)準(zhǔn)給電子(-I)誘導(dǎo)效應(yīng)(+I)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)的方向吸電子比較標(biāo)準(zhǔn)誘導(dǎo)效應(yīng)方向的判斷

以C-H鍵中的H作為比較標(biāo)準(zhǔn)，若X是一個(gè)電負(fù)性大于H的基團(tuán)，當(dāng)X取代H后C-X鍵的電子云偏向X，X稱為吸電子基團(tuán)，引起-I誘導(dǎo)效應(yīng)。若Y是一個(gè)電負(fù)性小于H的基團(tuán)，當(dāng)Y取代H后C-Y鍵的電子云偏向C，Y稱為給(斥)電子基團(tuán)，引起+I誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)方向的判斷以C-H鍵中的H作為比較標(biāo)準(zhǔn)，若X是一個(gè)誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度：一般以電負(fù)性的大小作比較對(duì)+I:具有+I效應(yīng)的原子團(tuán)主要是烷基，其相對(duì)強(qiáng)度如下：(CH3)3C–>(CH3)2CH–>CH3CH2–>CH3–

對(duì)-I同族元素來(lái)說(shuō)F>Cl>Br>I同周期元素來(lái)說(shuō)-F>-OR>-NR2不同雜化狀態(tài)的碳原子來(lái)說(shuō)–C≡CR>–CR=CR2>-CR2-CR3

誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度：對(duì)+I:具有+I效應(yīng)的原子誘導(dǎo)效應(yīng)是有機(jī)化合物中普遍存在的一種電子效應(yīng)，它影響著有機(jī)化合物的性質(zhì)。例如醛、酮a-H的酸性，取代羧酸酸性等等。誘導(dǎo)效應(yīng)是有機(jī)化合物中普遍存在的一種電子效應(yīng)，它影響著有機(jī)化1.5分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式的表示法分子結(jié)構(gòu)：分子內(nèi)原子間相互結(jié)合的順序和方式。結(jié)構(gòu)式：表示分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)式。一種分子只有一種結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。1.5分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式的表示法分子結(jié)構(gòu)：分子內(nèi)原子間相互結(jié)6、碳的三種雜化軌道（雜化態(tài)）SP2Pz2Py（雜化態(tài)）2PzSP

2（基態(tài)）2S2Py2Pz2Px激發(fā)（激發(fā)態(tài)）2Px2Py2Pz2S雜化（雜化態(tài)）SP36、碳的三種雜化軌道（雜化態(tài)）SP2Pz2Py（雜化態(tài)）2P雜化軌道雜化軌道：在共價(jià)鍵形成過(guò)程中，由于原子間的相互影響，同一個(gè)原子中參與成鍵的幾個(gè)能量相近的原子軌道可以重新組合，重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等的，成鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道。雜化軌道雜化軌道：在共價(jià)鍵形成過(guò)程中，由于原子間的相互pi(p)bonds

sigma(s)bondspi(p)bondssigma(s)bonds

σ鍵和π鍵的主要特點(diǎn)

σ鍵可單獨(dú)存在。成鍵軌道“頭碰頭”重疊，鍵較穩(wěn)定電子云呈圓柱狀，極化度小。成鍵兩原子可沿鍵軸“自由”旋轉(zhuǎn)。

π鍵不能單獨(dú)存在。成鍵軌道“肩并肩”重疊，鍵不穩(wěn)定。電子云呈塊狀，極化度大。成鍵原子不能沿鍵軸“自由”旋轉(zhuǎn)

σ鍵和π鍵的主要特點(diǎn)

σ鍵π鍵雜化軌道小結(jié)

類型S成分形狀立體構(gòu)型鍵角

sp3

1/4

葫蘆

正四面體

109.5。

sp2

1/3

稍胖葫蘆

平面三角

120。

sp

1/2

胖葫蘆

直線

180。

雜化軌道和雜化軌道重疊形成σ鍵。雜化軌道與s軌道或p軌道重疊也形成σ鍵。上述三種雜化軌道的碳原子分別能形成多少個(gè)σ鍵和π鍵？雜化軌道小結(jié)類型S成分形狀立體構(gòu)型鍵四、共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)類型1、自由基反應(yīng)

均裂：成鍵的一對(duì)電子平均分給兩個(gè)成鍵原子或基團(tuán)，共價(jià)鍵的這種斷裂方式稱為均裂。產(chǎn)生的未成對(duì)電子的原子或基團(tuán)，叫自由基。

自由基反應(yīng)：共價(jià)鍵均裂生成自由基活性中間體而引起的反應(yīng)。

四、共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)類型1、自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)：共

2、離子型反應(yīng)

異裂：成鍵的一對(duì)電子完全為成鍵原子中的一個(gè)原子或基團(tuán)所占有，形成正、負(fù)離子，共價(jià)鍵的這種斷裂方式稱為異裂。離子型反應(yīng)：共價(jià)鍵異裂生成C+、C-活性中間體進(jìn)行的反應(yīng)。

2、離子型反應(yīng)

異裂：成鍵的一對(duì)電子完全為成鍵原子中的一中南大學(xué)有機(jī)化學(xué)緒論課件五、有機(jī)化合物的分類根據(jù)組成有機(jī)化合物的碳架和其分子結(jié)構(gòu)中的官能團(tuán)來(lái)分。

（一）按碳的骨架分類1、開(kāi)鏈化合物由于它們最早是從含長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的脂肪酸和脂肪中分離出來(lái)的。所以開(kāi)鏈化合物又稱為脂肪族化合物。

五、有機(jī)化合物的分類根據(jù)組成有機(jī)化合物的碳架和其分子結(jié)構(gòu)中的分子中的碳連接成環(huán)狀，根據(jù)碳環(huán)的特點(diǎn)又可分為以下兩類：2、碳環(huán)化合物

（1）脂環(huán)族化合物

分子中的碳連接成環(huán)狀，根據(jù)碳環(huán)的特點(diǎn)又可分為以下兩類：2、（2）芳香族化合物

3、雜環(huán)化合物

分子中含有由碳原子和其它原子如氧、氮、硫等組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。環(huán)上的非碳原子稱為雜原子。

（2）芳香族化合物3、雜環(huán)化合物分子中含有由碳原子和其它（二）按官能團(tuán)分類

能決定化合物基本化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)叫官能團(tuán)（functionalgroup）。

含有相同官能團(tuán)的化合物的化學(xué)性質(zhì)基本相似，所以可以把官能團(tuán)作為主要標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行分類。

（二）按官能團(tuán)分類能決定化合物基本化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)叫有機(jī)化合物的常見(jiàn)官能團(tuán)類型官能團(tuán)實(shí)例英文名稱后綴

烷烴

無(wú)

CH4-ane

烯烴

C=CCH2=CH2-ene

炔烴

CCH-CC-H-yne鹵代烴

-XCH3CH2Clchloro-

醇

-OHCH3CH2OH-ol

醚

R-O-RCH3-O-CH3ether

醛

-CHOCH3CHO-al

酮

-CO-CH3COCH3-one

羧酸

-COOHCH3COOH-oicacid

胺

-NH2CH3CH2NH2-amine有機(jī)化合物的常見(jiàn)官能團(tuán)類型官能團(tuán)實(shí)例習(xí)題：1、指出下列化合物各屬于哪一族？習(xí)題：1、指出下列化合物各屬于哪一族？（2）指出下列化合物的官能團(tuán)（2）指出下列化合物的官能團(tuán)作業(yè)

P8

（一）（1）—（5）（四）、（五）作業(yè)P8（一）（1）—（5）（四）、（五）工科大學(xué)化學(xué)

——有機(jī)物及有機(jī)反應(yīng)

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院工科大學(xué)化學(xué)

——有機(jī)物及有機(jī)反應(yīng)

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院使用教材《有機(jī)化學(xué)簡(jiǎn)明教程（第二版）》齊欣、高鴻賓主編天津大學(xué)出版社，2011年8月推薦參考書(shū)目1、《有機(jī)化學(xué)（第四版）》高鴻賓主編，高等教育出版社，2006年2、《工科大學(xué)化學(xué)》張平民主編湖南教育出版社，2002年3、《簡(jiǎn)明有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)指南》高鴻賓主編，天津大學(xué)出版社2003使用教材《有機(jī)化學(xué)簡(jiǎn)明教程（第二版）》齊欣、高鴻賓主編天津講授學(xué)時(shí)：32

第一章緒論第七章醇、酚、醚第二章飽和烴第八章醛和酮第三章不飽和烴第九章羧酸及衍生物第四章芳烴第十章有機(jī)含氮化合物第六章鹵代烴

第十四章紅外光譜與核磁共振譜講授學(xué)時(shí)：32第一章緒論第七章醇、酚、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1基本知識(shí)介紹，蒸餾及沸點(diǎn)測(cè)定42重結(jié)晶與熔點(diǎn)測(cè)定43乙酰苯胺的制備44乙酸正丁酯的制備4羅一鳴唐瑞仁主編《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與指導(dǎo)（第二版）》中南大學(xué)出版社實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1基本知識(shí)介紹，蒸餾及第一章

緒論TheSummarization

ofOrganicCompounds重點(diǎn)：有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)的概念；有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);共價(jià)鍵的極性與分子的極性；共價(jià)鍵的屬性；價(jià)鍵理論及有機(jī)化合物的分類。難點(diǎn)：共價(jià)鍵的斷裂方式與有機(jī)反應(yīng)類型。第一章緒論TheSummarization

of一、有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象1、有機(jī)化合物：含碳化合物、碳?xì)浠衔锛捌溲苌?。天然氣的主要成分是甲烷CH4

。2、有機(jī)化學(xué)：研究含碳化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、合成方法及相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。已成為一門獨(dú)立的科學(xué)，是化學(xué)的一個(gè)分支。一、有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象1、有機(jī)化合物：含碳化合物、碳?xì)浠衔锒?、有機(jī)化學(xué)的任務(wù)1．發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象（新的有機(jī)物，有機(jī)物的新的來(lái)源、新的合成方法、合成技巧，新的有機(jī)反應(yīng)等）2、研究新的規(guī)律（結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，反應(yīng)機(jī)理等）3、提供新材料（提供新的高科技材料，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展）4．探索生命的奧秘（生命與有機(jī)化學(xué)的結(jié)合）。二、有機(jī)化學(xué)的任務(wù)三、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分子式為C2H6O的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式可能有：CH3CH2OHb.p.=78.3℃液體酒可飲用CH3OCH3b.p.=-24.9℃

氣體

8g可致盲雖然分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也不相同。因此，有機(jī)化合物除寫(xiě)分子式外，還必須寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式。此外，順?lè)唇Y(jié)構(gòu)性質(zhì)也不一樣。三、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分子式為C2H6m.p.=-139.3℃;b.p.=3.5℃;d420=0.621m.p.=-105.5℃;b.p.=0.9℃;d420=0.604m.p.=-139.3℃;b.p.=3.5℃;d2、化學(xué)鍵離子鍵：通過(guò)電子轉(zhuǎn)移達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)而形成離子，離子間通過(guò)靜電相互吸引而成鍵。共價(jià)鍵：通過(guò)電子對(duì)共用，彼此都達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)，同時(shí)共用電子對(duì)與兩個(gè)成鍵原子的原子核相互吸引而成鍵。2、化學(xué)鍵離子鍵：通過(guò)電子轉(zhuǎn)移達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)而形成離子3、價(jià)鍵理論

從“形成共價(jià)鍵的電子只處于形成共價(jià)鍵的兩原子之間”的定域觀點(diǎn)出發(fā)的。

共價(jià)鍵的形成是由于成鍵原子的原子軌道相互交蓋的結(jié)果。兩個(gè)原子軌道中自旋反平行的兩個(gè)電子，在軌道交蓋區(qū)域內(nèi)為兩個(gè)原子所共有，增加了對(duì)成鍵兩原子的原子核的吸引力，降低了體系的能量而成鍵。3、價(jià)鍵理論從“形成共價(jià)鍵的電子只處于形成共價(jià)鍵的兩原子4、共價(jià)鍵的性質(zhì)共價(jià)鍵的飽和性

按照價(jià)鍵理論的觀點(diǎn)，成鍵電子必須是兩個(gè)自旋方向相反的未成對(duì)電子組成，而不能容納第三個(gè)未成對(duì)電子，這就是共價(jià)鍵的飽和性。碳原子位于元素周期表中的第二周期，處于電負(fù)性很強(qiáng)的鹵素與電負(fù)性很弱的堿金屬之間，既不容易失去電子，也不容易得到電子。有機(jī)化合物分子中，原子與原子之間主要是以共價(jià)鍵結(jié)合的，每一個(gè)原子都有一定的化合價(jià)。如C：1S22S22P2。4、共價(jià)鍵的性質(zhì)共價(jià)鍵的飽和性共價(jià)鍵的方向性共價(jià)鍵的形成是由于成鍵原子的原子軌道（電子云）相互交蓋的結(jié)果；電子云的交蓋使成鍵兩原子之間的電子云出現(xiàn)的幾率增加；電子云密度的增大，增加了成鍵兩原子原子核的吸引力，減小了兩核之間的排斥力，因而降低了體系的能量而結(jié)合成鍵；電子云交蓋程度越大，成鍵兩原子之間的電子云密度也越大，形成的共價(jià)鍵越牢固。共價(jià)鍵的方向性共價(jià)鍵的形成是由于成鍵原子的原子軌道（電子云）C：1S22S22P2——→2S12Px12Py12Pz1

——→4個(gè)SP3雜化軌道

一個(gè)C原子可以形成四個(gè)SP3雜化軌道，其形狀為鈁錘形：C原子與H原子成鍵時(shí)，總是沿著電子云密度最大的方向重疊成鍵，這樣重疊區(qū)域大，穩(wěn)定性大，這就是共價(jià)鍵的方向性。C：1S22S22P2——→2S12Px12Py共價(jià)鍵的定域性價(jià)鍵理論認(rèn)為，成鍵電子處于以共價(jià)鍵相連原子的區(qū)域內(nèi)，即成鍵電子處于成鍵原子之間，是定域的。共價(jià)鍵的定域性價(jià)鍵理論認(rèn)為，成鍵電子處于以共價(jià)鍵相連原子的區(qū)

5、共價(jià)鍵的屬性

①鍵長(zhǎng)形成共價(jià)鍵的兩原子原子核之間的平均距離。兩原子之間形成的鍵越短，表示鍵越強(qiáng)，越牢固，相同的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)在不同的化合物分子中不同；例如：C—C：0.154nm;C=C:0.134nm

5、共價(jià)鍵的屬性

①鍵長(zhǎng)②鍵能和鍵的離解能形成共價(jià)鍵的過(guò)程中體系釋放出的能量，或斷裂共價(jià)鍵體系所吸收的能量。鍵能反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)度，鍵能愈大鍵愈牢固。離解能：是指分子中某一個(gè)給定的共價(jià)鍵斷裂生成原子或自由基時(shí)所吸收的能量。氣態(tài)雙原子分子的鍵能也就是鍵的解離能；多原子分子的鍵能與鍵的離解能并不完全一致。②鍵能和鍵的離解能離解能：是指分子中某一個(gè)給定的共價(jià)鍵斷裂生以甲烷為例：分解為四個(gè)H原子和一個(gè)C原子吸收的熱量為：1661kJ/mol,4種C-H鍵解離能的平均值為415kJ/mol。各鍵的離解能為：以甲烷為例：分解為四個(gè)H原子和一個(gè)C原子吸收的熱量為：166③鍵角鍵角反映了分子的空間結(jié)構(gòu)，鍵角的大小與成鍵的中心原子有關(guān)，并隨著分子結(jié)構(gòu)不同而改變，因?yàn)榉肿又懈髟踊蚧鶊F(tuán)是相互影響的。③鍵角鍵角反映了分子的空間結(jié)構(gòu)，鍵角的大小與成鍵的中心原子有④鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)兩個(gè)相同元素的原子所形成的共價(jià)鍵，由于電子云在兩個(gè)原子之間對(duì)稱分布，正負(fù)電荷中心相重合，這種共價(jià)鍵沒(méi)有極性，稱為非極性共價(jià)鍵。如H—H；Cl—Cl；不相同原子形成的共價(jià)鍵，由于成鍵原子的電負(fù)性不同，其吸引電子的能力不同，電子云在成鍵原子之間并不是對(duì)稱分布的。電負(fù)性較強(qiáng)一端電子云密度較大，具有部分負(fù)電荷（一般用δ—表示），而另一端電子云密度較小，具有部分正電荷，以δ+表示。這樣的鍵具有極性，稱為極性共價(jià)鍵。如：H—Cl鍵，電負(fù)性差為0.9。④鍵的極性和誘導(dǎo)效應(yīng)兩個(gè)相同元素的原子所形成的共價(jià)鍵，由于電鍵的極性以偶極矩來(lái)衡量，μ=e·d,e是電荷，庫(kù)侖（C）；d是正負(fù)電荷中心之間的距離，米（m）；單位是C·m(庫(kù)侖·米)。偶極矩是矢量，具有方向性，一般用→箭頭表示由正端指向負(fù)端。例如：μ=3.57*10-30C·m鍵的極性以偶極矩來(lái)衡量，μ=e·d,e是電荷，庫(kù)侖（C構(gòu)成共價(jià)鍵的兩個(gè)不同原子，其電負(fù)性差值越大，鍵的極性越強(qiáng)。在雙原子分子中，鍵的偶極矩即是分子的偶極矩。但多原子分子的偶極矩，則是整個(gè)分子中各個(gè)共價(jià)鍵偶極矩的矢量和。構(gòu)成共價(jià)鍵的兩個(gè)不同原子，其電負(fù)性差值越大，鍵的極性越強(qiáng)。在μ=0μ=6.47*10-30C·mμ=3.28*10-30C·m偶極矩為零的分子是非極性分子，偶極矩不等于零的分子為極性分子。偶極矩越大，分子的極性越強(qiáng)。

μ=0μ=6.47*10-30C·m判斷下列分子有沒(méi)有極性？判斷下列分子有沒(méi)有極性？在外界電場(chǎng)（極性試劑或極性溶劑）作用下，共價(jià)鍵的極性發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為鍵的極化。

鍵的極化難易程度簡(jiǎn)稱為極化度。鍵的極化度主要決定于成鍵電子云的流動(dòng)性大小。C—X鍵的極化度順序是：C—I＞C—Br＞C—Cl＞C—F碳碳共價(jià)鍵中，π鍵比σ鍵容易極化。

在外界電場(chǎng)（極性試劑或極性溶劑）作用下，共價(jià)鍵的極性發(fā)生改變鍵的極性和極化度是共價(jià)鍵的重要性質(zhì)之一。鍵的極性是固有的。鍵的極化是暫時(shí)的。鍵的極性和極化度是共價(jià)鍵的重要性質(zhì)之一。鍵的極性是固有的。誘導(dǎo)效應(yīng)：由于分子內(nèi)成鍵原子的電負(fù)性不同，而引起分子中電子云密度分布不均勻，而且這種影響沿分子鏈靜電誘導(dǎo)地傳遞下去，這種分子內(nèi)原子間相互影響的電子效應(yīng)，稱為誘導(dǎo)效應(yīng)（inductiveeffect）。例如：1-氯丁烷分子中，電子云的偏移情況。誘導(dǎo)效應(yīng)：由于分子內(nèi)成鍵原子的電負(fù)性不同，而引起分子中電子云誘導(dǎo)效應(yīng)的方向吸電子比較標(biāo)準(zhǔn)給電子(-I)誘導(dǎo)效應(yīng)(+I)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)的方向吸電子比較標(biāo)準(zhǔn)誘導(dǎo)效應(yīng)方向的判斷

以C-H鍵中的H作為比較標(biāo)準(zhǔn)，若X是一個(gè)電負(fù)性大于H的基團(tuán)，當(dāng)X取代H后C-X鍵的電子云偏向X，X稱為吸電子基團(tuán)，引起-I誘導(dǎo)效應(yīng)。若Y是一個(gè)電負(fù)性小于H的基團(tuán)，當(dāng)Y取代H后C-Y鍵的電子云偏向C，Y稱為給(斥)電子基團(tuán)，引起+I誘導(dǎo)效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)方向的判斷以C-H鍵中的H作為比較標(biāo)準(zhǔn)，若X是一個(gè)誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度：一般以電負(fù)性的大小作比較對(duì)+I:具有+I效應(yīng)的原子團(tuán)主要是烷基，其相對(duì)強(qiáng)度如下：(CH3)3C–>(CH3)2CH–>CH3CH2–>CH3–

對(duì)-I同族元素來(lái)說(shuō)F>Cl>Br>I同周期元素來(lái)說(shuō)-F>-OR>-NR2不同雜化狀態(tài)的碳原子來(lái)說(shuō)–C≡CR>–CR=CR2>-CR2-CR3

誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度：對(duì)+I:具有+I效應(yīng)的原子誘導(dǎo)效應(yīng)是有機(jī)化合物中普遍存在的一種電子效應(yīng)，它影響著有機(jī)化合物的性質(zhì)。例如醛、酮a-H的酸性，取代羧酸酸性等等。誘導(dǎo)效應(yīng)是有機(jī)化合物中普遍存在的一種電子效應(yīng)，它影響著有機(jī)化1.5分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式的表示法分子結(jié)構(gòu)：分子內(nèi)原子間相互結(jié)合的順序和方式。結(jié)構(gòu)式：表示分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)式。一種分子只有一種結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。1.5分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式的表示法分子結(jié)構(gòu)：分子內(nèi)原子間相互結(jié)6、碳的三種雜化軌道（雜化態(tài)）SP2Pz2Py（雜化態(tài)）2PzSP

2（基態(tài)）2S2Py2Pz2Px激發(fā)（激發(fā)態(tài)）2Px2Py2Pz2S雜化（雜化態(tài)）SP36、碳的三種雜化軌道（雜化態(tài)）SP2Pz2Py（雜化態(tài)）2P雜化軌道雜化軌道：在共價(jià)鍵形成過(guò)程中，由于原子間的相互影響，同一個(gè)原子中參與成鍵的幾個(gè)能量相近的原子軌道可以重新組合，重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等的，成鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道。雜化軌道雜化軌道：在共價(jià)鍵形成過(guò)程中，由于原子間的相互pi(p)bonds

sigma(s)bondspi(p)bondssigma(s)bonds

σ鍵和π鍵的主要特點(diǎn)

σ鍵可單獨(dú)存在。成鍵軌道“頭碰頭”重疊，鍵較穩(wěn)定電子云呈圓柱狀，極化度小。成鍵兩原子可沿鍵軸“自由”旋轉(zhuǎn)。

π鍵不能單獨(dú)存在。成鍵軌道“肩并肩”重疊，鍵不穩(wěn)定。電子云呈塊狀，極化度大。成鍵原子不能沿鍵軸“自由”旋轉(zhuǎn)

σ鍵和π鍵的主要特點(diǎn)

σ鍵π鍵雜化軌道小結(jié)

類型S成分形狀立體構(gòu)型鍵角

sp3

1/4

葫蘆

正四面體

109.5。

sp2

1/3

稍胖葫蘆

平面三角

120。

sp

1/2

胖葫蘆

直線

180。

雜化軌道和雜化軌道重疊形成σ鍵。雜化軌道與s軌道或p軌道重疊也形成σ鍵。上述三種雜化軌道的碳原子分別能形成多少個(gè)σ鍵和π鍵？雜化軌道小結(jié)類型S成分形狀立體構(gòu)型鍵四、共價(jià)鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)類型1、自由基反應(yīng)

均裂：成鍵的一對(duì)電子平均分給兩個(gè)成鍵原子或基團(tuán)，共價(jià)鍵的這種斷裂方式稱為均裂。產(chǎn)生的未成對(duì)電子的原子或基團(tuán)，叫自由基。

自由基反應(yīng)：