有機(jī)化合物的定義及特點(diǎn)

有機(jī)化合物的定義及特點(diǎn)第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五（一）

重點(diǎn)1.有機(jī)化合物的定義及特點(diǎn)2.共價(jià)鍵的一些基本概念3.誘導(dǎo)效應(yīng)4.有機(jī)化合物的研究方法（二）

難點(diǎn)1．價(jià)鍵理論2．分子軌道理論3．誘導(dǎo)效應(yīng)第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五一、

有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象1．有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)1）有機(jī)化合物：指碳?xì)浠衔锛耙蕴細(xì)浠衔镅苌玫幕衔?。有機(jī)化和物中，除碳和氫外，常見的元素有O.N.X.S.P等。有機(jī)化合物有一千多萬種以上。２）有機(jī)化學(xué)：研究有機(jī)化合物的化學(xué)。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五2．有機(jī)化合物特點(diǎn)1）組成元素少，但數(shù)量龐大；同分異構(gòu)現(xiàn)象、結(jié)構(gòu)式表示2）易燃；3）熔沸點(diǎn)低；4）難溶于水；5）反應(yīng)慢，且產(chǎn)物復(fù)雜；方程式用箭頭表示第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五1828年

F.Wohler(維勒)將氰酸銨的水溶液加熱得到尿素：NH4CNO→NH2CONH2說明有機(jī)物可以在實(shí)驗(yàn)室合成。

在十九世紀(jì)初期發(fā)展了定量測(cè)定有機(jī)化合物組成的方法，并分析了許多有機(jī)化合物。十九世紀(jì)中期以后，開始把有機(jī)化合物看作是碳化合物，有機(jī)化學(xué)看作碳化合物化學(xué)。有機(jī)化學(xué)成為一門科學(xué)。1857年，Kekule(德)提出碳原子的四價(jià)學(xué)說，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)學(xué)說，對(duì)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展起了很大推動(dòng)作用。3．有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五1874年，van’tHoff(荷)和LeBel(法)提出碳的四面體構(gòu)型學(xué)說，建立了分子的立體概念，開創(chuàng)了以立體觀點(diǎn)來研究有機(jī)化合物的立體化學(xué)（stereochemistry）。1917年，Lewis(美)用電子對(duì)來說明化學(xué)鍵的生成。1931年．Huckel(德)用量子化學(xué)的方法來解決不飽和化合物和芳烴的結(jié)構(gòu)問題。1933年，Ingold（英）用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究飽和碳原子上親核取代反應(yīng)的機(jī)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。80-90年代，Corey提出合成子概念，并合成出許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的具有生理活性的有機(jī)化合物。第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五4．有機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)容

1）天然產(chǎn)物的研究2）有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定3）有機(jī)化合物性質(zhì)及應(yīng)用研究4）有機(jī)合成

通過合成不但可以驗(yàn)證天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的正確性，還可以得到一系列與天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)相似的化合物，從中篩選出性能更好的產(chǎn)物，進(jìn)一步發(fā)展為工業(yè)產(chǎn)品。5）反應(yīng)機(jī)理的研究

反應(yīng)機(jī)理的研究可以加深對(duì)有機(jī)反應(yīng)的理解，有利于合理改變實(shí)驗(yàn)條件，提高反應(yīng)產(chǎn)率。通過機(jī)理研究也可了解結(jié)構(gòu)與反應(yīng)活性之間的關(guān)系。

第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五二、

共價(jià)鍵的一些基本概念1．共價(jià)鍵理論1）價(jià)鍵理論要點(diǎn)：（1）

原子軌道重疊，共用電子對(duì)可形成價(jià)鍵。（形成鍵的電子對(duì)在成鍵前是屬于一個(gè)原子時(shí)，形成的鍵稱配價(jià)鍵，存在電子得失時(shí)則形成離子鍵。）共用兩對(duì)電子形成雙鍵，其余類推：第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五（2）

共價(jià)鍵具有飽和性：原子中未成鍵電子與另一原子中的某一電子配對(duì)后，不能再與第三個(gè)電子配對(duì)。（3）共價(jià)鍵具有方向性：除S軌道外，其它原子軌道都有一定的方向性，兩原子軌道只有沿著一定的方向才能達(dá)到最大重疊。第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五2.分子軌道理論

分子軌道理論是從分子的整體出發(fā)去研究分子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，認(rèn)為形成化學(xué)鍵的電子是在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)的，該理論認(rèn)為化學(xué)鍵是原子軌道重疊產(chǎn)生的，任何數(shù)目的原子軌道重疊可以形成同樣數(shù)目的分子軌道，如

H2的形成：

ψ2（反鍵軌道）=ψA-ψB

ψA

ψBHAHB

ψ1（成鍵軌道）=ψA+ψB第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

ψA-ψB

σ*

ψA

ψB

ψA+ψB

σ

圖：氫分子的分子軌道第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

S和P原子軌道之間的成鍵包括了S軌道以P軌道的軸線方向相互接近而與P軌道的一端發(fā)生最大程度的重疊，同樣形成一對(duì)成鍵σ和反鍵σ*分子軌道，例HF：σ*σ

第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

σ*

H1sF2Px

σ圖2二個(gè)不同的原子軌道組成分子軌道的能量關(guān)系

第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五P軌道與P軌道能形成σ分子軌道，例F2：F:2PxF:2Pxσσ*第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

但是，當(dāng)兩個(gè)互相平行的P軌道在側(cè)面重疊形成分子軌道時(shí)，如Py-PyorPz-Pz所形成的分子軌道稱π軌道。π軌道還保留著對(duì)稱面（基面）。例：

Py（Pz）Py（Pz）ππ*第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

原子軌道組成分子軌道時(shí)，必須符合三個(gè)原則：

a）對(duì)稱性匹配原則

b）原子軌道重疊部分要最大c）

能量相近原則

第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五3．共價(jià)鍵的鍵參數(shù)

1）鍵長(zhǎng)：?jiǎn)挝籲m，一定的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是一定的。2）鍵角：鍵角大小隨分子結(jié)構(gòu)不同而改變，它反映了分子的空間結(jié)構(gòu)。3）鍵能：雙原子分子的離域能便是鍵能。鍵能愈大，鍵愈牢固，一個(gè)分子中不同的鍵其離域能是不同的，對(duì)多原子分子而言，其共價(jià)鍵的鍵能指同類共價(jià)鍵離域能的平均值。A（氣）

+B（氣）

A—B（氣）+

鍵能第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五4）鍵距：

例：CH3δ+Clδ-

鍵距

μ=ed

e:中心電荷

d：正負(fù)電荷中心的距離分子的偶極距是各鍵的鍵距向量和:

μ=0μ=0μ=1.94DCl-Cl(鍵距為零)第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五4．共價(jià)鍵的斷裂1）均裂第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五2）異裂離子型反應(yīng)分為親核與親電反應(yīng):

R+,CH3+

碳正離子

R-,CH3-

碳負(fù)離子第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五三、誘導(dǎo)效應(yīng)

定義：誘導(dǎo)效應(yīng)是指在有機(jī)化合物中由于電負(fù)性不同的取代基的影響，使整個(gè)分子中成鍵電子云按取代基團(tuán)的電負(fù)性所決定的方向而偏移的效應(yīng)。

-I效應(yīng)：

CH3δδδ+-CH2δδ+-CH2δ+→Clδ-+I效應(yīng)：

誘導(dǎo)效應(yīng)在沒有外加電場(chǎng)影響下也存在，它體現(xiàn)的是分子自身的性質(zhì)。誘導(dǎo)效應(yīng)一般用

I表示，飽和

C-H鍵的誘導(dǎo)效應(yīng)規(guī)定為零。

第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

當(dāng)一個(gè)原子或原子團(tuán)與碳原子成鍵后，電子云偏離碳原子，稱為-I效應(yīng)。

例：

一般來說，原子吸電子能力越強(qiáng)，-I效應(yīng)就越大。例：

-F>-Cl>-Br>-I，-F>-OR>-NR2

，-O+R2>-N+R3第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

+I誘導(dǎo)效應(yīng)與-I誘導(dǎo)效應(yīng)相反。具有+I效應(yīng)的原子或原子團(tuán)與碳原子成鍵后，可使電子云偏向該碳原子。正誘導(dǎo)效應(yīng)用+I表示。例：

具有+I效應(yīng)的原子團(tuán)主要是烷基，并只有在與不飽和碳相連時(shí)才呈+I效應(yīng):（CH3）3C->（CH3）2CH->CH3CH2->CH3-第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五

上面為靜態(tài)分子中所表現(xiàn)出來的誘導(dǎo)效應(yīng)，稱靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，它僅與鍵本身的極性有關(guān)。另外，在化學(xué)反應(yīng)中，由于分子受到許多外界條件的影響，例另一分子的影響，其它進(jìn)攻試劑的影響，溶劑的影響等等。在外界電場(chǎng)的作用下，分子會(huì)發(fā)生誘導(dǎo)極化，這種在外界電場(chǎng)影響下在化學(xué)反應(yīng)時(shí)才表現(xiàn)出來的誘導(dǎo)效應(yīng)稱為動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。

動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)往往是有機(jī)反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)的決定性因素。第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五四、

研究有機(jī)化合物的一般步驟1．活性初測(cè)，分離提純。2．純度檢定：熔、沸點(diǎn)測(cè)定，薄層層析、氣相色譜（GC）、高壓液相色譜（HPLC）鑒定。3．元素定性分析和定量分析4．經(jīng)驗(yàn)式和分子式的確定

5．結(jié)構(gòu)式的確定（四譜的運(yùn)用）。6.該化合物的合成及構(gòu)效關(guān)系研究。

第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五例：某有機(jī)物，元素分析結(jié)果為：C：60.00%；H：13.40%（O：26.60%）

百分含量

摩爾比

最小整數(shù)比（原子數(shù)目比）

C

60.0060.00/12.01=5.005.00/1.66=3H13.4013.40/1.008=13.2913.29/1.66=8

O26.6026.60/16.00=1.661.66/1.66=1該化合物的實(shí)驗(yàn)式：C3H8O

分子式：

（C3H8O）n=分子量（可用質(zhì)譜法、沸點(diǎn)升高法、熔點(diǎn)降低法、滲透壓法等測(cè)定）

當(dāng)分子量為60時(shí)，分子式為C3H8O。

當(dāng)分子量為120時(shí)，分子式為C6H16O2。

第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五五、有機(jī)化合物的分類1．按碳架分類1）開鏈化合物2)碳環(huán)化合物

（1）脂環(huán)化合物

第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五（2）芳香環(huán)化合物

（3）雜環(huán)化合物

第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五2．按官能團(tuán)分類

官能團(tuán)是指有機(jī)化合物分子中特別能起反應(yīng)的一些原子或原子團(tuán)。

本書的內(nèi)容編排基本上是按照官能團(tuán)分類進(jìn)行講授。第29頁，共