(有机化学)第一章 绪论

在有机分析和合成发展的同时，有机结构理论得到 了迅速的发展和完善。
1857年凯库勒和库帕各自独立提出——有机化合物中碳原子都是四价的， 相互结合成碳链 1861年布特列洛夫提出了化学结构，结构决定性质，性质可推出结构 1865年凯库勒提出了苯的构造式。 1874年范特霍夫和勒贝尔分别提出了碳的四面体结构，建立了分子的立 体概念，说明了旋光异构现象。 1885年拜尔提出了张力学说，至此，有机结构理论基本建立起来。 20世纪初建立了价键理论。
有机化学 （李景宁） （胡宏纹）
主讲：王素青
主要参考书
《基础有机化学（上、下册）》，邢其毅主编，高等教育出 版社。 《有机化学（上、下册）》，莫里森主编，科学出版社。 《有机化学命名原则》 ，中国化学会，科学出版社。 《有机化学》 ，王积涛主编，南开大学出版社。 《有机化学》 ，高鸿斌主编，高等教育出版社 《有机化学例题与习题－解题与水平测试》 ，冯俊材编，高 等教育出版社 《有机化学例题与题解》 ，邢其毅，裴伟伟等主编，高等教 育出版社 《有机化学解题分析与习题》 冯金城，郭生主编（华北东北 等九所高等师范院校合编），科学出版社 《基础有机化学问答》 ，袁履冰，上海科学技术出版社。 《有机化学》L. G. 韦德 JR著 万有志等译
有机化学中，有机合成占有独特的核心地位。 1989年美国Harvard大学kishi教授等完成海葵毒素(palytoxin)的全 合成。 21世纪，要实现“理想的”合成法。强调实用、环境友好、资源可 持续利用。“绿色合成”-“绿色化学” 简单原料、条件温和，经过简单步骤，快速、高选择性、高效地转 化为目标分子。 有机新材料(分子材料)化学。
20 世纪 30 年代建立了量子化学理论：化学键的 微观本质 诱导效应 、共轭效应、及共振论 20 世纪 60 年代将现代物理方法用到测定分子结 构上，确定了许多复杂有机化合物的结构：糖、蛋 白质、氨基酸、胆甾醇、血红素、叶绿素等 有机化学的各分支学科形成
药物化学、香料化学、染料化学、农药化学、环境化学、有 机新材料化学……等学科。 1901~1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的 化学奖55项，占化学奖61%。
当今世界有机化学：
1、很多复杂的分子结构被阐明，其中很多具有强烈的生理作用，为其他 学科提出了大量研究课题 2、合成与天然物完全相同的分子 3、对天然分子进行改性 4、用计算机进行有机合成的设计工作
当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。 1980年(DNA) -1997年(ATP-腺嘌呤核苷三磷酸 )与生命科学 有关的化学诺贝尔奖八项；
1781年 法国 拉瓦锡（voisier）
1830年 德国 李比希（J.Liebiy）
19世纪中期进入了煤焦油合成时代 20世纪40年代至今 石油和天然气合成时代，
合成了许多复杂的有机化合物 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2000万(主要通过人工合成 )，其中绝大多数是 有机化合物。
WÖhler给瑞典化学家J．Berzelius的信中这样写到： 我应当告诉您的是：我制造出尿素，而且不求助于肾或动 物——无论是人或犬。 1845年，柯尔伯(H.kolber) 合成醋酸；用碳、硫磺、氯气和水为 原料。1854年柏赛罗(M.berthelot) 合成了油脂、1861年布特列洛 夫合成了糖类。实现了从单质到有机物的完全合成，生命力学说 逐渐被抛弃。 有机元素分析方法 有机化合物均含有：碳和氢
SP（乙炔等）
SP2杂化（BF3 乙烯等）
sp:180o SP3杂化（CH4, CCl4, NH3, H2O）
sp2: 120 o
2、性质上的特点 A、 物理性质方面特点
1) 挥发性大，熔点、沸点低
2) 水溶性差 （大多不容或难溶于水，易溶于有机溶剂 B、化学性质方面的特点 1) 易燃烧 2) 热稳定性差，易受热分解（许多化合物在200~300度 就分解） 3) 反应速度慢
4) 反应复杂，副反应多
第二节 1．价键理论：
共价键的形成及其属性
1．组成和结构之特点
有机化合物种类繁多、数目庞大（已知有七百多万种、且 还在不但增加） 但组成元素少 （C， H， O， N ，P， S， X等）
原因：
1） C原子自身相互结合能力强
2) 结合的方式多种多样（单键、双键、三键、链状、环状） 3) 同分异构现象 （构造异构、构型异构、构象异构）普遍
例如，C2H6O就可以代表乙醇和甲醚两种不同的化合物
1、化学结构种类多； 2、 能够有目的地改变功能分子的结构，进行功能组合和集成； 3、能够在分子层次上组装功能分子，调控材料的性能。
当前研究的热点领域：
1. 具有潜在光、电、磁等功能的有机分子的合成和组装 2. 分子材料中的电子、能量转移和一些快速反应过程的研究； 3. 研究分子结构、排列方式与材料性能的关系，发展新的分子组装的方法，探 讨产生特殊光电磁现象的机制； 探索新型分子材料在光电子学和微电子学中的应用
HCl
键 键
乙烯
C、可杂化性：杂化轨道理论
核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态， 即基态。而在某些外加作用下，电子也是可以吸收能量 变为一个较活跃的状态，即激发态。在形成分子的过程 中，由于原子间的相互影响，单个原子中，具有能量相 近的两个电子亚层中，具有能量较低的电子亚层的一个 或多个电子会激发而变为激发态，进入能量较高的电子 亚层中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多 个能量较高的电子亚层。此时，这一个与多个原来处于 较低能量的电子亚层的电子所具有的能量增加到与原来 能量较高的电子亚层中的电子相同。这样，这些电子的 轨道便混杂在一起，这便是杂化，而这些电子的状态也 就是所谓的杂化态。 杂化轨道理论从电子具有波动性、波可以叠加的观点出 发，认为一个原子和其它原子形成分子时，中心电子所 用的电子轨道不是原来纯粹的s轨道或p轨道，而是若干 不同类型、能量相近的电子轨道经叠加混杂、重新分配 轨道的能量和调整空间伸展方向，组成了同等数目的能 量完全相同的新的电子轨道——杂化轨道，以满足化学 结合的需要。这一过程称为电子轨道的杂化。
学习有机化学的要求
1）、认真听课，作好笔记。 2）、勤思考、多提问，再理解的基础上记忆。
3）、学完每章，应归纳、总结。掌握该章的重点、难 点和规律。
4）、按时独立的完成作业。 5）、参阅有关的资料（参考书、杂志）。 6）、重视有机实验，以实验促进学习。
第一章 绪 论
【本章重点】 共价键的形成及共价键的属性、诱导效应。 【必须掌握的内容】 1. 有机化合物及有机化学。
简单有机小分子化合物（组成、价键、结构、性质、鉴定、 反应、合成）——复杂有机化合物（结构、鉴定、合 成） ——大分子化合物（ 结构、鉴定、合成、相互作 用） —— 超分子（分子识别、分子组装、功能） 三项内容：分离、结构、反应和合成
[
分离] 从自然界或反应产物通过蒸馏、结晶、吸附、萃取、升
华等操作孤立出单一纯净的有机物。 [结构] 对分离出的有机物进行化学和物理行为的了解，阐明 其结构和特性。 [反应和合成] 从某一有机化合物(原料)经过一系列反应转化 成一已知的或新的有机化合物(产物)。
一、共价键的形成
共价键的成键条件：成键原子的原子轨道重叠的结果（两个 成键原子都有未成键且自旋相反的电子，能够通过配对来获得最外 层电子数达到稳定的构型。）
+ 1s 1s 分子轨道 氢分子
2p +
1s
2p +
1s 1s
2p +
共#43; Cl
HCl
4H + C
CH4
B. 方向性
键
基本要点
1. 只有最外电子层中不同电子亚层中的电子可以进行轨道杂 化，且在第一层的两个电子不参与反应。 2. 不同电子亚层中的电子在进行轨道杂化时，电子会从能量 低的层跃迁到能量高的层，并且杂化以后的各电子轨道能量 相等又高于原来的能量较低的电子亚层的能量而低于原来能 量较高的电子亚层的能量。当然的，有几个原子轨道参加杂 化，杂化后就生成几个杂化轨道。 3. 杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理。 4. 杂化后的电子轨道与原来相比在角度分布上更加集中，从 而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形 成的共价键更加牢固。
二、有机化学的产生和发展
有机化学作为一门学科诞生于：19世纪初 有‘生机’之物 —— 碳化合物 —— 碳氢化合物。 十八世纪前，利用天然有机物。
我国古代对天然有机物的利用：植物染料、酿酒、制醋、中草 药（神农本草经，汉末）、造纸（汉朝）
其他国家，如古代印度、巴比伦、埃及、希腊和罗马也都在染 色、酿酒对天然有机物进行了利用。埃及人用靛蓝和茜素作木乃 伊裹布的染料，古犹太人祈祷者披巾上的蓝色是从一种地中海鱼 中提取出来的。
2000年，类基因组计划：我国科学家完成了1％的工作框架
图
有机化学的重要性
有机化学是许多现代科学技术的基础 生命科学（生物化学，分子生物学等） 医药学（药物化学，病理学，生化分析等）
农业（农业化学，农用化学品等）
石油（石油化工等） 材料科学（高分子化学，功能材料等） 食品（食品化学，营养学，添加剂等） 日用化工（染料，涂料，化装品等）
1675年法国化学家勒梅里（N.Lemery）首次提出“有机化合物” 1806年瑞典化学家贝采利乌斯（J.Berzelius）首次引用有机 化合物，提出了有机化学的概念并提出生命力学说
1828年 德国化学家 F．WÖhler (维勒) 由无机物氰酸铵 合成出有机物尿素。
NH4OCN (NH3)2CO
十八世纪中末期，分离和提纯技术的发展，分离得到 天然有机物。
瑞典化学家舍勒（Scheele，K.W） 酒石+硫酸——酒石酸晶体（1770年，第一篇论文） 柠檬——柠檬酸（1784年） 苹果——苹果酸（1785年） 酸牛奶——乳酸（1780年） 五倍子——五倍子酸（1786）——焦性没食子酸。 其他人的工作： 尿——尿素（1773年） 马尿——马尿酸（1829） 脂肪——胆固醇（1815年） 鸦片——吗啡（1805年） 植物中——生物碱、金鸡钠碱、辛可宁（1820年）