有机化学

R N N N
CH 2 N N
叠氮化合物
重氮甲烷
C
C
N
N
O
O
2. 价键式（凯库勒式） 价键式（凯库勒式） 用一根短线表示一个共价键
H H H H C C C H H H H
3. 简写式 将碳碳、碳氢之间的键线省略，双键、三键保留下来。 将碳碳、碳氢之间的键线省略，双键、三键保留下来。
CH3CH2CH3 4. 键线式
知识要点
了解有机发展简史 了解有机发展简史 了解共价键的理论，掌握共价键参数 了解共价键的理论， 了解共价键的理论 和应用 了解研究有机物的一般方法和有机物 分类 共价键参数
1.1 有机化学
1.1.1有机化学的研究对象 1.1.1有机化学的研究对象
一、有机化合物和有机化学
1、有机化合物：碳氢化合物（即烃）及其衍生物。 2、有机化学：研究有机化合物的化学。
由两个原子轨道的波函数相加组成：ψ2=φ1 -φ2 分子轨道电子填充，服从鲍里原理，能量最低原理， 洪特规则。
2、由原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件： 三个条件： 三个条件 a、对称匹配（就是对称性相同）
b、原子轨道重叠部分要最大。 C、能量相近
1.3研究有机化合物的一般步骤 研究有机化合物的一般步骤
注意：①. 要把所有的价电子都表示出来； 注意： 要把所有的价电子都表示出来； 共价键上的电子分属于所连的两个原子， ②. 共价键上的电子分属于所连的两个原子，孤电子对 属于某一个原子 每一个原子周围的电子总数与原子状态的原子比较, ③. 每一个原子周围的电子总数与原子状态的原子比较 若少一个电子在元素符号上加一个正号， 若少一个电子在元素符号上加一个正号，多一个电 子则加一个负号； 子则加一个负号；
+
2S
+
-
+
2Px
+
+
-
+
2Py
+
2Pz
基态碳原子 激发
激发态碳原子
杂化
Sp3杂化 杂化
Sp2杂化 杂化
Sp杂化 杂化
◆碳碳单键、双键和叁键 碳碳单键、 （1）碳碳单键 ）
H H
碳为sp3杂化 ①. 碳为 杂化
H C C H H H
②.σ键特点：电子云围绕 键键轴，成轴对称分布， 键特点： 键键轴， 键特点 电子云围绕σ键键轴 成轴对称分布， 可以旋转，可单独存在，较牢固。 可以旋转，可单独存在，较牢固。 立体构型： ③. 立体构型：四面体
1.4有机化合物分类 有机化合物分类
有机化合物的分类有两种方法，一种是按碳架分类， 有机化合物的分类有两种方法，一种是按碳架分类，另一 种方法是按官能团分类。 种方法是按官能团分类。 1.按碳骨架分类 按碳骨架分类 ①. 链状化合物（脂肪族化合物）例： 链状化合物（脂肪族化合物）
CH3CH2CH2CH3
C C
叁键
炔烃
X
卤素 羟基 羰基 羧基
卤代烃 醇 醛、酮 羧酸
OH
O
COOH
本章结束
③杂环化合物:有机环状化合物，组成环的原子除碳原子之外还 杂环化合物:有机环状化合物， 有杂原子，所谓杂原子是指氧、 氮等。 有杂原子，所谓杂原子是指氧、硫、氮等。这本书上 所指杂环化合物是指具有芳香性的杂环化合物。 所指杂环化合物是指具有芳香性的杂环化合物。 2. 按官能团分类 官能团：决定有机化合物特性的原子或原子团。 官能团：决定有机化合物特性的原子或原子团。 含有相同官能团的化合物都有相似的性质。 含有相同官能团的化合物都有相似的性质。例： 官能团 化合物 C C 双键 烯烃
（2）碳碳双键
H C C H
H H
①. 碳为sp2杂化 碳为sp2杂化 sp2
②.π键特点：电子云分布在平面的上下，以平面为对称， .π键特点：电子云分布在平面的上下，以平面为对称， 键特点 流动性大，易反应，不能单独存在，不能旋转。 流动性大，易反应，不能单独存在，不能旋转。 立体构型： ③. 立体构型：平面型
1828年德国化学家韦勒
1857年凯库勒和库帕提出碳原子为四价； 1865年凯库勒提出苯环的结构； 1874年荷兰科学家范特霍夫提出四面体学说； 1874年荷兰科学家范特霍夫提出四面体学说； 1930~1940年间现代价键理论、杂化理论、 共振论和分子 轨道理论。 ★有机物可来源于生物体也可由无机物转化而来。迄今已知 的化合物超过4000万(主要通过人工合成 )，其中绝大多数是 有机化合物。
有机化学是一门迅速发展的学科。 ★ 有机化学是一门迅速发展的学科。
1901~1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的 年 诺贝尔化学奖共 项 化学奖55项 占化学奖61% 化学奖 项，占化学奖
1.1.3有机化学的重要性 有机化学的重要性
（1）在有机合成方法学 有机合成方法学上，有可能出现我国独立发 有机合成方法学 展的有价值的高选择性的新反应，在有机化学工业中 特别是精细有机合成工业中出现我国发展的新流程。 （2）在天然产物研究和传统医学的基础上以及在对生 化过程深入了解后合理设计的基础上，将会出现一批 我国独立（或合作）发展的新医药、新农药 新医药、 新医药 新农药。 （3）在生物催化体系，寡糖及其缀合物的分离，结构 测定和合成，生物信息的识别和传递 生物信息的识别和传递等方面将出现有 生物信息的识别和传递 意义的结果。 （4）有机功能材料，有机电子材料和分子器件 有机功能材料， 有机功能材料 有机电子材料和分子器件等方面有 能得到有创见性的工作。
1、分离提纯 、 分离提纯的方法：重结晶、升华、蒸馏、层析法以及离子 交换法等。 2、纯度的检验 、 纯的有机物有固定的物理常数，如：熔点、沸点、 比重、折射率等。 3、实验式和分子式的确定 、 a、进行元素定性分析，找出分子中存在哪几种原子。 b、进行元素定量分析，找出各种原子的相对数目，即 决定经验式（实验式）。 c、测定分子量，确定各种原子的确实数目，给出分子 式。 4、结构式的确定 、 根据红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱等确定 结构式。
1.1.4有机化合物的来源 1.1.4有机化合物的来源
动、植物 煤 石油 甲烷水合物--可 燃
1.2 有机化学结构理论
1.2.1有机化合物的几种表示方法 1.2.1有机化合物的几种表示方法
1.路易斯电子结构式 路易斯电子结构式 用一对电子表示一个共价键
H H H H C C C H H H H
HC C CH3 H2 C CH CH3 H 3C CH2 CH 3
1.456 1.510 1.530 d、两个指定原子成键，单键的键长>双键>叁键
HC CH H 2C CH 2 H3 C CH 3
1.53
1.34
1.20
（2）键角 键角：两个共价键之间的夹角。 键角 特征：键角反映有机化合物分子的空间结构。 （3）键能 A(g)与B(g)结合成共价键A-B(g)时所放出的能量。 键能： 键能 a、键能（放热） b、一般相同类型的化学键的键长越长，键能越小 （4）键矩 = e × d 键矩： 键矩 键矩的方向：从正电荷指向负电荷
CH3CH2CH CH2
CH3CH2CH2OH
②. 碳环化合物 特点：有环、环上原子都是由碳组成。 特点：有环、环上原子都是由碳组成。 a.芳香族化合物 含有苯环） 具有芳香性。 芳香族化合物（ a.芳香族化合物（含有苯环）:具有芳香性。例：
脂环族化合物（含有碳环、但无苯环） b. 脂环族化合物（含有碳环、但无苯环）:性质上类似 脂肪族化合物。 脂肪族化合物。例：
CH2 CHCH3
HC CCH3
省略碳、氢元素符号，只写碳碳键；相邻碳键之间的夹 省略碳、氢元素符号，只写碳碳键； 角画成120° 角画成120°。注：双键、三键保留下来。 120 双键、三键保留下来。
O
O
1.2.2价键理论 1.2.2价键理论
1、价键的形成可看作是原子轨道的重叠或电子配对的结 果。 2、共价键的饱和性：原子的价键数=原子未成对电子的 数目； 3、共价键的方向性： σ-键（头碰头）
+ +
—
+ + +
—
+
π- 键（肩并肩）
—
—
—
ห้องสมุดไป่ตู้
+
+
+
1.2.3杂化轨道理论（ Pauling） 1.2.3杂化轨道理论（L. Pauling） 杂化轨道理论
+
2s
+
- +
2p
+ - - +
sp杂杂杂杂
直线型
+
2S
+
-
+
2Px
+
+
+
2Py
- - +
+
平面三角形 Sp2杂化轨道 杂化轨道 四面体形 Sp3杂化轨道 杂化轨道
（3）碳碳叁键
H C C H 碳为sp sp杂化 ①. 碳为sp杂化 立体构型： ②. 立体构型：线型分子
H H
碳碳单键 键长（nm） ） 杂化状态 S成分 0.153 sp3
1 S 4
碳碳双键 0.134 sp2
1 S 3
碳碳叁键 0.121 sp
1 S 2
◆共价键的参数
（1）键长：形成共价键的两个原子之间的距离。 键长： 键长 a、同类化合物相同共价键的键长接近常数； b、碳原子和同族元素形成键的键长随原子序数的增加而增加 C-Cl(1.76) < C-Br(1.94) < C-I(2.14) c、相同共价键的键长随中心原子的杂化状态不同而不同；
≠0
=0
（5）共价键的断裂 （1）均裂 A. + A B （2）异裂 A B