有機(jī)化學(xué)課件 緒論

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1、第一章第一章 緒論緒論 廣東海洋大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系廣東海洋大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) Organic Chemistry教材教材: :有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)( (第二版）第二版） 趙建莊趙建莊 張金桐主編張金桐主編 高等教育出版社高等教育出版社1806年柏則里（年柏則里（Berzelius）首先提出）首先提出(有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué))名詞名詞有機(jī)化學(xué)奠基于有機(jī)化學(xué)奠基于18世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉生命力學(xué)說(shuō)生命力學(xué)說(shuō)1828年年F.Whler在實(shí)驗(yàn)室由氰酸銨在實(shí)驗(yàn)室由氰酸銨(NH4OCN)合成合成尿素尿素(NH2CONH2),促進(jìn)了有機(jī)化合物的人工合成促進(jìn)了有機(jī)化合物的人工合成:NH4OCNH2NCNH2O1.1

2、 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)一一.有機(jī)化學(xué)的發(fā)展有機(jī)化學(xué)的發(fā)展1845年年Kolbe合成了醋酸；合成了醋酸；1854年，柏賽羅年，柏賽羅(M.berthelot)合成油脂類(lèi)化合物等。合成油脂類(lèi)化合物等。19世紀(jì)下半葉世紀(jì)下半葉,有機(jī)合成得到了快速發(fā)展有機(jī)合成得到了快速發(fā)展,20世紀(jì)初世紀(jì)初開(kāi)始建立了以開(kāi)始建立了以煤焦油煤焦油為原料合成染料、藥物和炸藥為為原料合成染料、藥物和炸藥為主的有機(jī)化學(xué)工業(yè)主的有機(jī)化學(xué)工業(yè).20世紀(jì)世紀(jì)40年代開(kāi)始發(fā)展了以年代開(kāi)始發(fā)展了以石油石油為主要原料的有機(jī)為主要原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè),特別是生產(chǎn)合成纖維特別是生產(chǎn)合成纖維 、合成橡膠、合成橡膠 、合

3、成樹(shù)、合成樹(shù)脂和塑料為主的有機(jī)合成材料工業(yè)脂和塑料為主的有機(jī)合成材料工業(yè).有機(jī)化合物的主要特征有機(jī)化合物的主要特征:都含有碳原子都含有碳原子,即都是含碳即都是含碳化合物化合物. 二二.有機(jī)化學(xué)的定義有機(jī)化學(xué)的定義 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)就是研究就是研究含碳含碳化合物的化學(xué)化合物的化學(xué). Organic Chemistry is the Chemistry of Carbon Compounds 絕大多數(shù)有機(jī)化合物也都含有氫絕大多數(shù)有機(jī)化合物也都含有氫,從結(jié)構(gòu)上看從結(jié)構(gòu)上看,所有所有的有機(jī)化合物都可以看作碳?xì)浠衔镆约皬奶細(xì)浠系挠袡C(jī)化合物都可以看作碳?xì)浠衔镆约皬奶細(xì)浠衔镅苌玫幕衔?。物衍生?/p>

4、得的化合物。 當(dāng)然當(dāng)然,對(duì)對(duì)CO、CO2、CO32-、CN- 等簡(jiǎn)單化合物習(xí)等簡(jiǎn)單化合物習(xí)慣上還是稱(chēng)作無(wú)機(jī)化合物慣上還是稱(chēng)作無(wú)機(jī)化合物.有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 就是研究就是研究碳?xì)涮細(xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)化合物及其衍生物的化學(xué).自自然然界界中中碳碳的的循循環(huán)環(huán) 絕大多數(shù)有機(jī)物只是由碳，氫，氧，鹵素，硫和絕大多數(shù)有機(jī)物只是由碳，氫，氧，鹵素，硫和 磷等少數(shù)元素組成磷等少數(shù)元素組成,但種類(lèi)繁多。但種類(lèi)繁多。 碳元素碳元素:核外電子排布核外電子排布 1s22s22p2 碳原子相互結(jié)合能力很強(qiáng)（碳鏈和碳環(huán)）碳原子相互結(jié)合能力很強(qiáng)（碳鏈和碳環(huán)） 碳的同素異形體碳的同素異形體: (1)石墨石墨 (2)金剛石金

5、剛石 (3)足球烯足球烯 （富勒烯）（富勒烯）（C60/C70）1.2 有機(jī)化合物的特點(diǎn)有機(jī)化合物的特點(diǎn)石墨的晶體結(jié)構(gòu)石墨的晶體結(jié)構(gòu) (SP2)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)( SP3)足球烯足球烯(富勒烯富勒烯)(Footballene):單純單純由碳元素結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，具由碳元素結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，具有有60個(gè)頂點(diǎn)和個(gè)頂點(diǎn)和32個(gè)面，其中個(gè)面，其中12個(gè)面?zhèn)€面為正五邊形，為正五邊形，20個(gè)面為正六邊形，個(gè)面為正六邊形，整個(gè)分子形似足球。具有整個(gè)分子形似足球。具有芳香性芳香性。 C60 / C70中中的碳原子處于的碳原子處于 (SP2- SP3) 中間中間過(guò)渡態(tài)。過(guò)渡態(tài)。含碳化合物的轉(zhuǎn)

6、化含碳化合物的轉(zhuǎn)化 CH4 CH3Cl . CCl4 C金剛石金剛石 不同化合物之間的轉(zhuǎn)化（官能團(tuán)）、碳鏈的增加和不同化合物之間的轉(zhuǎn)化（官能團(tuán)）、碳鏈的增加和 減少減少 分子式相同而結(jié)構(gòu)相異因而其性質(zhì)也各異的分子式相同而結(jié)構(gòu)相異因而其性質(zhì)也各異的不同不同化合物化合物,稱(chēng)為同分異構(gòu)體稱(chēng)為同分異構(gòu)體,這種現(xiàn)象叫同分異構(gòu)現(xiàn)象這種現(xiàn)象叫同分異構(gòu)現(xiàn)象.例例1:乙醇乙醇和二甲醚和二甲醚 CH3CH2-OH, CH3-O-CH3例例2:丁丁烷烷和和異丁烷異丁烷 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH31.2.1 有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn):同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象一一.同

7、分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象 碳化合物含有的碳原子數(shù)和原子種類(lèi)越多碳化合物含有的碳原子數(shù)和原子種類(lèi)越多,它的同它的同分異構(gòu)體也越多分異構(gòu)體也越多.如如: C7H16的的同分異構(gòu)體數(shù)同分異構(gòu)體數(shù) 9 個(gè)個(gè). C8H18的的同分異構(gòu)體數(shù)可達(dá)同分異構(gòu)體數(shù)可達(dá)18個(gè)個(gè). C10H22的的同分異構(gòu)體數(shù)可達(dá)同分異構(gòu)體數(shù)可達(dá)75個(gè)個(gè). 象丁烷和異丁烷異構(gòu)象丁烷和異丁烷異構(gòu),只是分子中各原子間相互結(jié)只是分子中各原子間相互結(jié)合的順序不同而引起的合的順序不同而引起的,只是只是構(gòu)造構(gòu)造不同而導(dǎo)致的異構(gòu)現(xiàn)不同而導(dǎo)致的異構(gòu)現(xiàn)象象,又叫做構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象又叫做構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象. 此外此外,有機(jī)化合物還可由于有機(jī)化合物還可由于構(gòu)型（順、

8、反；構(gòu)型（順、反；Z、E；R、S）和和構(gòu)象構(gòu)象不同而造成異構(gòu)現(xiàn)象不同而造成異構(gòu)現(xiàn)象. 是指是指:分子中原子間的排列次序分子中原子間的排列次序,原子相互間的立原子相互間的立體位置體位置,化學(xué)鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的分布狀態(tài)化學(xué)鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的分布狀態(tài)等各項(xiàng)內(nèi)容在內(nèi)的總稱(chēng)等各項(xiàng)內(nèi)容在內(nèi)的總稱(chēng).二二. 構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象三三. 化合物的結(jié)構(gòu)化合物的結(jié)構(gòu)與無(wú)機(jī)物與無(wú)機(jī)物,無(wú)機(jī)鹽相比無(wú)機(jī)鹽相比,有機(jī)化合物一般有以下特點(diǎn)有機(jī)化合物一般有以下特點(diǎn):(1) 大多數(shù)有機(jī)化合物可以燃燒大多數(shù)有機(jī)化合物可以燃燒( (如汽油如汽油) ). . (2) 一般有機(jī)化合物熱穩(wěn)定性較差一般有機(jī)化合物熱穩(wěn)

9、定性較差, ,易受熱分解易受熱分解. 許多有機(jī)化合物在許多有機(jī)化合物在200300時(shí)就逐漸分解時(shí)就逐漸分解.(3) 許多有機(jī)化合物在常溫下為氣體許多有機(jī)化合物在常溫下為氣體 、液體、液體. 常溫下為固體的有機(jī)化合物常溫下為固體的有機(jī)化合物,其熔點(diǎn)一般也很低其熔點(diǎn)一般也很低,一一 般很少超過(guò)般很少超過(guò)300,因?yàn)橛袡C(jī)化合物晶體一般是由較因?yàn)橛袡C(jī)化合物晶體一般是由較 弱的分子間力維持所致弱的分子間力維持所致.1.2.2 有機(jī)化合物性質(zhì)上的特點(diǎn)有機(jī)化合物性質(zhì)上的特點(diǎn)(4) 一般有機(jī)化合物的極性較弱或沒(méi)有極性一般有機(jī)化合物的極性較弱或沒(méi)有極性. 水是極性強(qiáng)水是極性強(qiáng),介電常數(shù)很大的液體介電常數(shù)很大的液

10、體,一般有機(jī)物難溶一般有機(jī)物難溶于水或不溶于水于水或不溶于水.而易溶于某些有機(jī)溶劑而易溶于某些有機(jī)溶劑(苯、乙醚、苯、乙醚、丙酮丙酮 、石油醚、石油醚).但一些極性強(qiáng)的有機(jī)物但一些極性強(qiáng)的有機(jī)物,如低級(jí)醇如低級(jí)醇 、羧酸羧酸 、磺酸等也溶于水、磺酸等也溶于水.(5) 有機(jī)物的反應(yīng)多數(shù)不是離子反應(yīng)有機(jī)物的反應(yīng)多數(shù)不是離子反應(yīng), ,而是分子而是分子間的反應(yīng)間的反應(yīng). .除自由基型反應(yīng)外除自由基型反應(yīng)外, ,大多數(shù)反應(yīng)需要大多數(shù)反應(yīng)需要一定的時(shí)間一定的時(shí)間. 為加速反應(yīng)為加速反應(yīng),往往需要加熱、加催化劑或光照等手往往需要加熱、加催化劑或光照等手段來(lái)增加分子動(dòng)能、降低活化能或改變反應(yīng)歷程來(lái)段來(lái)增加分子

11、動(dòng)能、降低活化能或改變反應(yīng)歷程來(lái)縮短反應(yīng)時(shí)間縮短反應(yīng)時(shí)間.(6) 有機(jī)反應(yīng)往往不是單一反應(yīng)有機(jī)反應(yīng)往往不是單一反應(yīng).(.(主反應(yīng)和副主反應(yīng)和副反應(yīng)反應(yīng)) ). 碳元素碳元素:核外電子排布核外電子排布 1S22S22P2,不易獲得或不易獲得或失去價(jià)電子失去價(jià)電子,易形成共價(jià)鍵易形成共價(jià)鍵.(1) 路易斯結(jié)構(gòu)式路易斯結(jié)構(gòu)式: 用共用電子的點(diǎn)來(lái)表示共價(jià)用共用電子的點(diǎn)來(lái)表示共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)式鍵的結(jié)構(gòu)式.(2) 凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式: 用一根短線代表一個(gè)共價(jià)鍵用一根短線代表一個(gè)共價(jià)鍵.路易斯結(jié)構(gòu)式路易斯結(jié)構(gòu)式凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式1.3 有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵 C + 4H C HH

12、HHCHHHH原子軌道原子軌道原子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以用原子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以用一個(gè)單電子的波函數(shù)一個(gè)單電子的波函數(shù) （x，y，z）來(lái)描述來(lái)描述. 稱(chēng)為原稱(chēng)為原子軌道子軌道,因此電子云的形狀也可以表達(dá)為軌道的形狀因此電子云的形狀也可以表達(dá)為軌道的形狀.（1）價(jià)鍵的形成可看作是原子軌道的重疊價(jià)鍵的形成可看作是原子軌道的重疊(交蓋交蓋)或電或電子子(自旋相反自旋相反)配對(duì)的結(jié)果。配對(duì)的結(jié)果。（2）共價(jià)鍵具有飽和性共價(jià)鍵具有飽和性一個(gè)未成對(duì)的電子既經(jīng)配一個(gè)未成對(duì)的電子既經(jīng)配對(duì)成鍵對(duì)成鍵,就不能與其它未成對(duì)電子偶合就不能與其它未成對(duì)電子偶合.（3）共價(jià)鍵具有方向性共價(jià)鍵具有方向性(最大重

13、疊原理最大重疊原理):兩個(gè)電子的兩個(gè)電子的原子軌道的重疊部分越大原子軌道的重疊部分越大,形成的共價(jià)鍵就越牢固形成的共價(jià)鍵就越牢固.一一 、量子化學(xué)的價(jià)鍵理論量子化學(xué)的價(jià)鍵理論:方向性方向性決定分子空間構(gòu)型，因而影響分子性質(zhì)決定分子空間構(gòu)型，因而影響分子性質(zhì).原子軌道的概念原子軌道的概念原子軌道示意圖原子軌道示意圖 ： 價(jià)鍵理論認(rèn)為共價(jià)鍵的形成是價(jià)鍵理論認(rèn)為共價(jià)鍵的形成是原子軌道重疊或電子云交蓋原子軌道重疊或電子云交蓋的的結(jié)果。結(jié)果。H+ H=HH價(jià)鍵理論的三個(gè)要點(diǎn)：價(jià)鍵理論的三個(gè)要點(diǎn)：定域性定域性飽和性飽和性方向性方向性 + 4HCHCHHHCHHHH+H(1s)Cl(2p)重疊最大穩(wěn)定結(jié)合不

14、穩(wěn)定結(jié)合（1）（3）不能結(jié)合（2）重疊較小ClClClHHH共價(jià)鍵具有方向性共價(jià)鍵具有方向性(最大重疊原理最大重疊原理):2p1syx1s2pyx（a a）x x軸方向結(jié)合成鍵軸方向結(jié)合成鍵（b b）非非x x軸方向重疊較小軸方向重疊較小不能形成鍵不能形成鍵(1)(1)當(dāng)原子組成分子時(shí)當(dāng)原子組成分子時(shí), ,形成共價(jià)鍵的電子即運(yùn)動(dòng)形成共價(jià)鍵的電子即運(yùn)動(dòng)于整個(gè)分子區(qū)域于整個(gè)分子區(qū)域;(2) 分子中價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分子中價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即分子軌道即分子軌道,用波函數(shù)用波函數(shù) 來(lái)來(lái)描述描述;(薛定諤方程的解薛定諤方程的解)(3) 分子軌道由原子軌道線性組合形成分子軌道由原子軌道線性組合形成(LCAO

15、) ,形形成的軌道數(shù)與參與成鍵的原子軌道數(shù)相等成的軌道數(shù)與參與成鍵的原子軌道數(shù)相等. 1= 1 + 2 (符號(hào)相同符號(hào)相同,即即:波相相同波相相同.成鍵軌道成鍵軌道) 2= 1 - 2 (符號(hào)不同符號(hào)不同,即即:波相相反波相相反.反鍵軌道反鍵軌道)二二 、分子軌道理論、分子軌道理論 每個(gè)分子軌道只能容納兩個(gè)自旋相反的電子每個(gè)分子軌道只能容納兩個(gè)自旋相反的電子. 電子總是首先進(jìn)入能量低的分子軌道電子總是首先進(jìn)入能量低的分子軌道.2個(gè)氫原子軌道組成個(gè)氫原子軌道組成2個(gè)氫分子軌道個(gè)氫分子軌道成鍵軌道1=1 + 2 成鍵軌道1=1 + 2 反鍵軌道2=1 - 2 三三 、雜化軌道理論、雜化軌道理論（h

16、ybrid orbital theory） 2p 2s 1s 能能 量量碳原子基態(tài)的電子構(gòu)型碳原子基態(tài)的電子構(gòu)型2p 2s 1s 一個(gè)一個(gè)2s電子激發(fā)至能量較高的電子激發(fā)至能量較高的2pz空軌道只需要空軌道只需要402 kJ/mol能能 量量2p 2s 1s 基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)sp3雜化態(tài)雜化態(tài)碳原子碳原子2s電子的激發(fā)和電子的激發(fā)和sp3雜化雜化 C采取采取sp3雜化軌道與雜化軌道與4個(gè)個(gè)H原子的原子的s原子軌道形成原子軌道形成4個(gè)個(gè) sp3-s型的型的C-H鍵鍵(CH4)比比形成形成CH2要要穩(wěn)定的多穩(wěn)定的多.(4144-402)kJ/mol。形成形成CH4 時(shí)仍有約時(shí)仍有約1255 k

17、J/mol能量能量釋放出。釋放出。所以這個(gè)體系比形成兩個(gè)共價(jià)鍵的所以這個(gè)體系比形成兩個(gè)共價(jià)鍵的CH2穩(wěn)定穩(wěn)定的多。的多。 這四個(gè)這四個(gè)sp3雜化軌道的能量是相等的雜化軌道的能量是相等的,每一軌道相等于每一軌道相等于 1/4 s成分成分,3/4 p成分成分.sp3雜化軌道的圖形雜化軌道的圖形1931年，鮑林（年，鮑林（Pauling L）提出了原子軌道雜化理論。提出了原子軌道雜化理論。 碳原子核外共有碳原子核外共有6 6個(gè)電子，其正常狀態(tài)下的核外電子排布個(gè)電子，其正常狀態(tài)下的核外電子排布是：是：1S1S2 22S2S2 22P2P2 2雜化光 或2P2P2SSP32S基態(tài)激發(fā)態(tài)雜化態(tài)激發(fā) 雜化后

18、形成四個(gè)能量相等的新軌道稱(chēng)為雜化后形成四個(gè)能量相等的新軌道稱(chēng)為SPSP3 3軌道軌道，這種，這種雜化方式稱(chēng)為雜化方式稱(chēng)為SPSP3 3雜化雜化，每一個(gè)，每一個(gè)SPSP3 3雜化軌道都含有雜化軌道都含有1/4 S1/4 S成分和成分和3/4 P3/4 P成分成分 。雜化與雜化軌道：雜化與雜化軌道：雜化是指在形成分子時(shí)，由于原子間的相雜化是指在形成分子時(shí)，由于原子間的相互影響，若干不同類(lèi)型而能量相近的原子軌道混合起來(lái)互影響，若干不同類(lèi)型而能量相近的原子軌道混合起來(lái)，重新組合成一組新軌道的過(guò)程，所形成的新軌道稱(chēng)為，重新組合成一組新軌道的過(guò)程，所形成的新軌道稱(chēng)為雜化軌道。雜化軌道。注意：注意：孤立的原

19、子不可能發(fā)生雜化孤立的原子不可能發(fā)生雜化，只有在形成分子的過(guò)程中才只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)發(fā)生。會(huì)發(fā)生。雜化前后，原子軌道的總數(shù)目保持不變雜化前后，原子軌道的總數(shù)目保持不變。條件不同，雜化軌道的類(lèi)型可能不同。條件不同，雜化軌道的類(lèi)型可能不同。(1).SP(1).SP3 3 雜化：雜化：碳原子的雜化類(lèi)型：碳原子的雜化類(lèi)型：1S + 3P = 4SP1S + 3P = 4SP3 3 109.5 109.5。正四面體構(gòu)型正四面體構(gòu)型 價(jià)鍵一般為價(jià)鍵一般為單鍵如烷烴。單鍵如烷烴。與基態(tài)軌道相比，雜化軌道具有以下特點(diǎn)：與基態(tài)軌道相比，雜化軌道具有以下特點(diǎn)：a). a). 能量相等，成分相同（能量相等，

20、成分相同（1/4s1/4s軌道和軌道和3/4p3/4p軌道）；軌道）；b). b). 雜化軌道的電子云分布更集中，有利于成鍵軌道間的最雜化軌道的電子云分布更集中，有利于成鍵軌道間的最大重疊，成鍵能力增強(qiáng)；大重疊，成鍵能力增強(qiáng)；c). sp3 c). sp3 雜化軌道在空間盡量伸展，呈最穩(wěn)定正四面雜化軌道在空間盡量伸展，呈最穩(wěn)定正四面體型，軌道夾角體型，軌道夾角1091092828。 sp3 sp3 雜化又稱(chēng)為正四面雜化又稱(chēng)為正四面體雜化。體雜化。(2). sp(2). sp2 2 雜化雜化1S1S + 2P = 3SP2 120。 平面三角形平面三角形 價(jià)鍵一般為雙鍵價(jià)鍵一般為雙鍵如烯烴如烯烴

21、 。(3)(3). sp sp 雜化雜化：1S + 1P = 2SP 180。 直線構(gòu)形直線構(gòu)形 價(jià)鍵一般為三鍵如炔烴價(jià)鍵一般為三鍵如炔烴。原子軌道的成鍵能力比較：原子軌道的成鍵能力比較：SP3 SP2 SP 未雜化原子軌道未雜化原子軌道鍵鍵：“頭碰頭頭碰頭”，沿原子軌道對(duì)稱(chēng)軸方向相互重疊形成的，沿原子軌道對(duì)稱(chēng)軸方向相互重疊形成的鍵，可旋，穩(wěn)定，如鍵，可旋，穩(wěn)定，如 CHCH4 4 分子中的分子中的C-HC-H鍵鍵 。 共價(jià)鍵的分類(lèi)共價(jià)鍵的分類(lèi)鍵鍵：“肩并肩肩并肩”，P P軌道平行，側(cè)面重疊成鍵，不可旋軌道平行，側(cè)面重疊成鍵，不可旋轉(zhuǎn)，易斷裂，如轉(zhuǎn)，易斷裂，如 C C2 2H H4 4 分子中

22、的分子中的C=CC=C鍵。鍵。鍵必須與鍵必須與鍵共存鍵共存(1)鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)（bond length） 形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子的原子核之間的距離的原子核之間的距離. (不同化合物中同一類(lèi)型的共不同化合物中同一類(lèi)型的共價(jià)鍵也可能稍有不同價(jià)鍵也可能稍有不同,平均鍵長(zhǎng)平均鍵長(zhǎng)) (2)鍵角鍵角（bond angle） 任何一個(gè)兩價(jià)以上的原子任何一個(gè)兩價(jià)以上的原子,與其它原子所形成的兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角與其它原子所形成的兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角.(3)鍵能鍵能（bond energy） 氣態(tài)原子氣態(tài)原子A和和氣態(tài)氣態(tài)原子原子B結(jié)合成結(jié)合成A-B分子分子(氣態(tài)氣態(tài))所放出的能量所放出的能量,也

23、就是氣態(tài)分也就是氣態(tài)分子子A-B理解成理解成A和和B兩個(gè)原子兩個(gè)原子(氣態(tài)氣態(tài))時(shí)所吸收的能量時(shí)所吸收的能量. 泛指多原子分子中幾個(gè)同類(lèi)型鍵的離解能的平均值泛指多原子分子中幾個(gè)同類(lèi)型鍵的離解能的平均值. 離解能離解能一個(gè)共價(jià)鍵離解所需的能量一個(gè)共價(jià)鍵離解所需的能量.指離解特指離解特定共價(jià)鍵的鍵能定共價(jià)鍵的鍵能.注意鍵能與離解能在概念上的區(qū)別注意鍵能與離解能在概念上的區(qū)別 ！1.4 有機(jī)化合物中共價(jià)鍵的性質(zhì)有機(jī)化合物中共價(jià)鍵的性質(zhì) (4)鍵的極性鍵的極性（bond polarity）和元素的電負(fù)性和元素的電負(fù)性分子的偶極矩分子的偶極矩HH，ClCl，成鍵電子云對(duì)稱(chēng)分布于兩個(gè)原子之間，這樣的成鍵電

24、子云對(duì)稱(chēng)分布于兩個(gè)原子之間，這樣的共價(jià)鍵沒(méi)有極性。下列化合物有極性：共價(jià)鍵沒(méi)有極性。下列化合物有極性： H( +)Cl( -)， H3C( +) Cl( -)部分負(fù)電荷（部分負(fù)電荷（ -）部分正電荷（部分正電荷（ +）CH3CH2CH2Cl誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)電負(fù)性電負(fù)性一個(gè)元素吸引電子的能力。一個(gè)元素吸引電子的能力。偶極矩偶極矩正電中心或負(fù)電中心的電荷與兩個(gè)電荷正電中心或負(fù)電中心的電荷與兩個(gè)電荷中心之間的距離中心之間的距離d的乘積的乘積. (方向性方向性:正到負(fù)正到負(fù),一般用符號(hào)一般用符號(hào) 表示。表示。 q d (D,德拜德拜) 在雙原子分子中，鍵的極性就是分子的極性，鍵的在雙原子分子中，鍵的極

25、性就是分子的極性，鍵的偶極矩就是分子的偶極矩。偶極矩就是分子的偶極矩。 在多原子組成的分子中，分子的偶極矩是分子中各在多原子組成的分子中，分子的偶極矩是分子中各個(gè)鍵的偶極矩的向量和。個(gè)鍵的偶極矩的向量和。HCl CH3Cl HC CH=1.03D=1.87D=0(1)均裂均裂: A:B A + B Cl : Cl (光照光照) Cl + Cl CH4 + Cl CH3 + H : Cl 定義定義:兩個(gè)原子之間的共用電子對(duì)均勻分裂兩個(gè)原子之間的共用電子對(duì)均勻分裂,兩個(gè)原子兩個(gè)原子各保留一個(gè)電子的斷裂方式各保留一個(gè)電子的斷裂方式.產(chǎn)生活潑的產(chǎn)生活潑的自由基自由基(游離游離基基).1.5 共價(jià)鍵的斷

26、裂共價(jià)鍵的斷裂-均裂與異裂均裂與異裂A:B AA:B A + B + B 自由基自由基(2)異裂異裂: A:B A+ + B- (CH3)3C : Cl (CH3)3C+ + Cl- 定義定義:共價(jià)鍵斷裂時(shí)共價(jià)鍵斷裂時(shí), ,兩原子間的共用電子對(duì)完全轉(zhuǎn)移兩原子間的共用電子對(duì)完全轉(zhuǎn)移到其中的一個(gè)原子上的斷裂方式到其中的一個(gè)原子上的斷裂方式. .結(jié)果產(chǎn)生正結(jié)果產(chǎn)生正 、負(fù)離負(fù)離子子. .(3)協(xié)同反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)有些有機(jī)反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有明顯分步的共有些有機(jī)反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有明顯分步的共價(jià)鍵均裂或異裂價(jià)鍵均裂或異裂, ,只是通過(guò)一個(gè)環(huán)狀的過(guò)渡態(tài)只是通過(guò)一個(gè)環(huán)狀的過(guò)渡態(tài), ,化學(xué)鍵化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成同時(shí)完成

27、而得到產(chǎn)物的斷裂和新化學(xué)鍵的生成同時(shí)完成而得到產(chǎn)物. .1.6 有機(jī)化合物構(gòu)造式的表示方法有機(jī)化合物構(gòu)造式的表示方法1.1.電子式電子式CCHHHH2.2.平面投影式平面投影式 （簡(jiǎn)化式（簡(jiǎn)化式 縮寫(xiě)式）縮寫(xiě)式）CHHHCCHHHHHCH3CH2CH3CH3CH2CH33.3.折線式折線式OOH4.透視式（前）透視式（前）（后兩者為（后兩者為投影式）投影式）CHClHClCCHHClClHHClCl 凡是能給出凡是能給出質(zhì)子質(zhì)子的叫酸的叫酸,凡是能與質(zhì)子結(jié)合的叫堿凡是能與質(zhì)子結(jié)合的叫堿.在有機(jī)化學(xué)中的酸堿一般指此類(lèi)在有機(jī)化學(xué)中的酸堿一般指此類(lèi). HCl Cl- (共軛酸堿共軛酸堿) HSO4-

28、 (既是酸既是酸,也是堿也是堿)1.7 有機(jī)化學(xué)中的酸堿概念有機(jī)化學(xué)中的酸堿概念1.7.1 布倫斯特和路易斯酸堿定義布倫斯特和路易斯酸堿定義(1) 布倫斯特布倫斯特(B)酸堿酸堿 強(qiáng)酸的共軛堿必是弱堿（如：強(qiáng)酸的共軛堿必是弱堿（如：HCl和和Cl-） 弱酸（弱酸（CH3COOH）的共軛堿是強(qiáng)堿（的共軛堿是強(qiáng)堿（CH3COO -） 酸堿的概念是相對(duì)的：如酸堿的概念是相對(duì)的：如HSO4-布布倫倫斯特的斯特的酸堿酸堿概念概念酸：能釋放質(zhì)子的物質(zhì)（分子或離子）酸：能釋放質(zhì)子的物質(zhì)（分子或離子）堿：能接受質(zhì)子的物質(zhì)（分子或離子）堿：能接受質(zhì)子的物質(zhì)（分子或離子）HClHCl + H + H2 2O =

29、HO = H3 3O O+ + + + ClCl- -酸酸 堿堿 共軛酸共軛酸 共軛堿共軛堿酸的酸的pKapKa與其共軛堿的與其共軛堿的pKpKb b之和是之和是1414。 凡是能接受外來(lái)凡是能接受外來(lái)電子對(duì)電子對(duì)的都叫做酸的都叫做酸,凡是能給予電子凡是能給予電子對(duì)的都叫做堿對(duì)的都叫做堿.(2)路易斯路易斯(L)酸堿酸堿路易斯的電子論概念路易斯的電子論概念酸：接受電子對(duì)的物質(zhì)酸：接受電子對(duì)的物質(zhì)堿：供給電子對(duì)的物質(zhì)堿：供給電子對(duì)的物質(zhì)A +BBA 酸酸 堿堿 酸堿配合物酸堿配合物路易斯電子論的酸堿概念擴(kuò)大了酸堿范圍。路易斯電子論的酸堿概念擴(kuò)大了酸堿范圍。 B的核外電子排布的核外電子排布:1s2

30、2s22p1; Al 的核外電子排布的核外電子排布:3s23p1 BF3(酸酸) + : NH3 (堿堿) F3B-NH3 sp3 AlCl3 (酸酸) + : Cl- (堿堿) Cl3Al-Cl = AlCl4- 注意注意缺電子化合物缺電子化合物: 共價(jià)性高共價(jià)性高,有空軌道有空軌道. 路易斯路易斯(L)酸酸：能接受外來(lái)電子對(duì)能接受外來(lái)電子對(duì),具有親電性具有親電性.在反應(yīng)時(shí)在反應(yīng)時(shí), 有親近另一分子的負(fù)電荷中心的傾向有親近另一分子的負(fù)電荷中心的傾向,又叫又叫親電試劑親電試劑. 路易斯路易斯(L) 堿堿：能給予電子對(duì)能給予電子對(duì),具有親核性具有親核性. 在在反應(yīng)時(shí)反應(yīng)時(shí), 有親近另一分子的正電

31、荷中心的傾向有親近另一分子的正電荷中心的傾向,又又叫叫親核試劑親核試劑(“(“核核”作為正電荷的同義語(yǔ)作為正電荷的同義語(yǔ)) ). 如：如：(3)親電性與親電試劑親電性與親電試劑HO - + CH3I CH3OH + I- +-(1) 酸的強(qiáng)弱酸的強(qiáng)弱 HA + H2O H3O+ + A- Keq = H3O+ A-/HAH2O 在稀水溶液中在稀水溶液中: Ka=KeqH2O=H3O+ A-/HA Ka 為酸性常數(shù)為酸性常數(shù). 一般以一般以 Ka 值的負(fù)對(duì)數(shù)值的負(fù)對(duì)數(shù) pKa 來(lái)表示酸的強(qiáng)弱來(lái)表示酸的強(qiáng)弱. pKa = -lgKa pKa值越低酸性越強(qiáng)值越低酸性越強(qiáng).1.7.2 酸堿的強(qiáng)弱和酸堿

32、反應(yīng)酸堿的強(qiáng)弱和酸堿反應(yīng) 在有機(jī)化學(xué)中關(guān)于酸堿的強(qiáng)弱一般也是指在有機(jī)化學(xué)中關(guān)于酸堿的強(qiáng)弱一般也是指布倫斯特布倫斯特 定義的酸堿定義的酸堿.(2) 堿的強(qiáng)弱堿的強(qiáng)弱 同理堿強(qiáng)度以同理堿強(qiáng)度以 pKb表示表示,也常用其共軛酸的也常用其共軛酸的 pKa 值來(lái)值來(lái)表示表示. 共軛酸強(qiáng)則其共軛堿是個(gè)弱堿共軛酸強(qiáng)則其共軛堿是個(gè)弱堿.（3）酸堿反應(yīng)）酸堿反應(yīng) 利用各化合物的利用各化合物的pKa值來(lái)預(yù)測(cè)酸堿反應(yīng)的進(jìn)行值來(lái)預(yù)測(cè)酸堿反應(yīng)的進(jìn)行,例例: CH3COOH + OH- - CH3COO- - + H- -OH乙酸乙酸(pKa=4.72) 共軛共軛堿堿(強(qiáng)強(qiáng)) 共軛共軛堿堿(弱弱) 水水(pKa=15.7

33、4) 乙酸的酸性比水強(qiáng)乙酸的酸性比水強(qiáng) 質(zhì)子的轉(zhuǎn)移總是由弱堿轉(zhuǎn)移到強(qiáng)堿質(zhì)子的轉(zhuǎn)移總是由弱堿轉(zhuǎn)移到強(qiáng)堿 反應(yīng)向右進(jìn)行反應(yīng)向右進(jìn)行.(1) 開(kāi)鏈族化合物開(kāi)鏈族化合物(脂肪族化合物脂肪族化合物): 正丁烷正丁烷, 異丁烷異丁烷(2) 碳環(huán)族化合物碳環(huán)族化合物 A:脂環(huán)族化合物脂環(huán)族化合物: 環(huán)戊烷環(huán)戊烷, 環(huán)己烷環(huán)己烷 B:芳香族化合物芳香族化合物: 苯苯, 萘萘(3) 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物: 呋喃呋喃, 吡啶吡啶1.8 有機(jī)化合物的分類(lèi)有機(jī)化合物的分類(lèi)一一.按碳鏈分類(lèi)按碳鏈分類(lèi) 按分子中含有相同的、容易發(fā)生某些特征反應(yīng)的按分子中含有相同的、容易發(fā)生某些特征反應(yīng)的(1) 原子原子 (如鹵素原子如鹵素

34、原子)(2) 原子團(tuán)原子團(tuán) (如如:羥基羥基 - -OH 、羧基羧基 - -COOH 、硝基硝基- -NO2， 氨基氨基- -NH2 等等) (3) 或某些特征化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)或某些特征化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)(如雙鍵如雙鍵 C=C 、 叁鍵叁鍵 - - C C - - )等分類(lèi)等分類(lèi).二二. 按官能團(tuán)分類(lèi)按官能團(tuán)分類(lèi)1.9 有機(jī)化學(xué)的發(fā)展及學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的重要性有機(jī)化學(xué)的發(fā)展及學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的重要性 有機(jī)化學(xué)是一門(mén)迅速發(fā)展的學(xué)科有機(jī)化學(xué)是一門(mén)迅速發(fā)展的學(xué)科 。是重要的基礎(chǔ)課。是重要的基礎(chǔ)課。有機(jī)合成化學(xué)天然有機(jī)化學(xué)生物有機(jī)化學(xué)金屬與元素有機(jī)化學(xué)物理有機(jī)化學(xué)有機(jī)分析化學(xué)藥物化學(xué)香料化學(xué)農(nóng)藥化學(xué)有機(jī)新材料化學(xué) 等學(xué)科生

35、命科學(xué)材料科學(xué)環(huán)境科學(xué)化學(xué)生物學(xué)能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè) 等方面.當(dāng)代有機(jī)化學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)：當(dāng)代有機(jī)化學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)：與生命科學(xué)的結(jié)合與生命科學(xué)的結(jié)合。 預(yù)習(xí)；預(yù)習(xí)； 認(rèn)真聽(tīng)課（補(bǔ)充內(nèi)容的筆記）；認(rèn)真聽(tīng)課（補(bǔ)充內(nèi)容的筆記）； 再獨(dú)立完成作業(yè)（勤翻書(shū)本）再獨(dú)立完成作業(yè)（勤翻書(shū)本） ； 做完作業(yè)后的單元（總結(jié)）復(fù)習(xí)；做完作業(yè)后的單元（總結(jié)）復(fù)習(xí)； 適當(dāng)做些課外參考書(shū)上的習(xí)題。適當(dāng)做些課外參考書(shū)上的習(xí)題。2.0 如何學(xué)好有機(jī)化學(xué)如何學(xué)好有機(jī)化學(xué) 研究生考試研究生考試 化學(xué)化學(xué)(農(nóng)農(nóng)) 2009年大綱內(nèi)容年大綱內(nèi)容 考試形式和試卷結(jié)構(gòu)考試形式和試卷結(jié)構(gòu) 一、試卷滿(mǎn)分及考試時(shí)間一、試卷滿(mǎn)分及考試時(shí)間

36、 本試卷滿(mǎn)分為本試卷滿(mǎn)分為150分，考試時(shí)間為分，考試時(shí)間為180分鐘。分鐘。 二、答題方式二、答題方式 答題方式為閉卷、筆試。答題方式為閉卷、筆試。 三、試卷內(nèi)容結(jié)構(gòu)三、試卷內(nèi)容結(jié)構(gòu) 無(wú)機(jī)及分析化學(xué)無(wú)機(jī)及分析化學(xué) 50% 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 50% 四、試卷題型結(jié)構(gòu)四、試卷題型結(jié)構(gòu) 單項(xiàng)選擇題單項(xiàng)選擇題 30小題，每小題小題，每小題2分，共分，共60分分 填空題填空題 35空，每空空，每空1分，共分，共35分分 計(jì)算、分析與合成題計(jì)算、分析與合成題 8小題，共小題，共55分分 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 有機(jī)化學(xué)考試內(nèi)容主要包括：有機(jī)化合物有機(jī)化學(xué)考試內(nèi)容主要包括：有機(jī)化合物的命名、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)

37、性質(zhì)、合的命名、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、合成方法及其應(yīng)用；有機(jī)化合物各種類(lèi)型的成方法及其應(yīng)用；有機(jī)化合物各種類(lèi)型的異構(gòu)現(xiàn)象；有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)與理化性異構(gòu)現(xiàn)象；有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)之間的關(guān)系，典型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。質(zhì)之間的關(guān)系，典型有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。要求考生掌握有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本要求考生掌握有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，具有獨(dú)立分析解決有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的理論，具有獨(dú)立分析解決有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的能力。能力。 研究生考試研究生考試 化學(xué)化學(xué)(農(nóng)農(nóng))有機(jī)化學(xué)部分考查范圍有機(jī)化學(xué)部分考查范圍 一、有機(jī)化學(xué)概論一、有機(jī)化學(xué)概論 考試內(nèi)容考試內(nèi)容 有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué) 化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu) 有機(jī)化合有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與反應(yīng)特性物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與反應(yīng)特性 考試要求考試要求 1掌握有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵，碳原子的雜化軌道，掌握有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵，碳原子的雜化軌道，鍵和鍵和鍵，碳原子的特性及有機(jī)化合物分子的立體形象鍵，碳原子的特性及有機(jī)化合物分子的立體形象。 2掌握有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的關(guān)系。掌握有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的關(guān)系。 3了解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)特征及基本類(lèi)型。了解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)特征及基本類(lèi)型。