第一章 绪论

第一章绪论●教学基本要求1、了解有机化学的研究对象及其重要性；2、在复习价键理论的基础上，初步掌握有机结构理论的基本要点；3、了解有机化合物的分类方法；4、初步掌握电子效应。

●教学重点有机结构理论的基本要点。

●教学难点有机结构理论的基本要点。

●教学时数：●教学方法与手段1、讲授与练习相结合；2、传统教学方法与与现代教学手段相结合；3、启发式教学。

●教学内容第一节有机化学的研究对象有机化学作为一门学科诞生于19世纪初期，是化学最早的两个学科之一。

有机化学的研究对象是有机化合物。

1.1 有机化合物和有机化学1、有机化合物的定义◆本来含义有机化合物简称有机物。

有机物的本来含义是“有生机的物质”或“有生命的物质”。

当时人们普遍认为，人工能合成的只是无机物（从无生命的矿物中得到的化合物），植物和动物体内存在的化合物即有机物是在生命力的作用下形成的，是不能由人工方法合成的。

当时坚持这一观点的代表人物之一就是德国化学家贝齐利乌斯（Berzelius）。

1828年，他的学生德国化学家武勒（Wohler）使用无机物氰酸铵，在蒸发其水溶液时得到了动物代谢的产物----尿素，打破了从无机物不能得到有机物的人为制造的神话，这是世界上第一次在实验室的玻璃器皿中从无机物制得有机物。

NH4OCNOH2N-NH2AgOCN+NH4Cl4OCN+AgClWohler Kekule 此后，人们相继由无机物合成了许多有机物。

从此，有机物的合成再也不需要生命力了，人工的方法也能合成有机物，有机物不再具有传统的意义了。

既然有机物和无机物都可由人工来制备，那么怎样来重新定义有机物呢？这便成了人们研究的课题。

◆Kekule定义自从法国化学家拉瓦锡（Lavoisier）以及德国有机化学家李比希（Liebig）创立和发展了有机化合物的元素分析方法之后，经研究分析发现，有机物都含有碳元素，并且绝大多数有机物都含有氢，此外还含有N、P、O、S、X等元素，而无机物一般都不含碳元素。

于是，1851年由德国化学家凯库勒（Kekule）把有机物定义为碳化合物。

◆Schorlemmer定义1874年，肖莱马（Schorlemmer）在此基础上又发展了这一定义，把有机物定义为：有机物就是碳氢化合物及其衍生物．．．．．．．．．．。

在化学上，通常把仅含有碳氢两种元素的化合物统称为烃。

因此，有机化合物就是烃及其衍生物．．．．．．。

但是这样的定义，无论是从当时或现在的认识来看，都是不够理想的，都是只从分析或合成的立场把它定义为一种或两种元素的化合物，这样就忽略了有机物本身的特性。

正如Kekule所说：这个定义没有表示出无机物与有机物的真正区别。

那么，怎样认识和定义有机物，仍然是一个需要探讨的课题。

【启示】透过对有机物定义的认识和发展，让我们认识到，真理不是绝对的，而是相对的，是需要随着社会的发展而不断接受检验和修正的。

2、有机化学的定义◆Kekule定义：有机化学就是研究碳化合物的化学。

◆Schorlemmer定义：有机化学就是研究碳氢化合物（烃）及其衍生物的化学。

1.2 有机物的特点有机化学作为一门独立的学科，其研究的对象有机化合物与无机化合物在性质上存在着一定的差异。

有机化合物一般具有如下特性：1、种类繁多据有关资料统计至1990年，世界上有机化合物的数目已达1千万种以上，而且近年来仍在以指数形式的速率迅速增长。

而无机物总共不超过几十万种。

正因为如此，有机化学作为一门独立的学科来研究很有必要。

究其原因，构成有机物的主体碳原子间相互结合能力很强，连接的方式多种多样。

如碳原子间可形成C-C、C=C、C≡C，另外多个碳原子间可以相互连结成链状、环状等。

同分异构现象是有机化学中极为普遍而又很重要的问题，也是造成有机化合物数目繁多的主要原因之一。

所谓同分异构现象是指具有相同分子式，但结构不同，从而性质各异的现象。

例如，乙醇和甲醚，分子式均为C2H6O，但它们的结构不同，因而物理和化学性质也不相同。

乙醇和甲醚互为同分异构体。

乙醇 b.p.78.5℃ 甲醚 b.p.-25℃由于在有机化学中普遍存在同分异构现象，故在有机化学中不能只用分子式来表示某一有机化合物，必须使用构造式，构造是指组成一定的分子中原子之间的连接方式和次序。

乙醇和甲醚属于构造异构体。

2、易燃烧除少数例外，一般有机化合物都含有碳和氢两种元素，因此容易燃烧，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热量。

大多数无机化合物，如酸、碱、盐、氧化物等都不能燃烧。

因而有时采用灼烧试验可以区别有机物和无机物。

3、熔点、沸点低在室温下，绝大多数无机化合物都是高熔点的固体，而有机化合物通常为气体、液体或低熔点的固体。

例如，氯化钠和丙酮的相对分子质量相当，但二者的熔、沸点相差很大。

NaCl （氯化钠） CH 3COCH 3 （丙酮） 相对分子质量 58.44 58.08熔点∕℃ 801 -95.35沸点∕℃ 1413 56.2大多数有机化合物的熔点一般在400o C 以下，而且它们的熔点、沸点随着相对分子质量的增加而逐渐增加。

一般地说，纯粹的有机化合物都有固定的熔点和沸点。

因此，熔点和沸点是有机化合物的重要物理常数，人们常利用熔点和沸点的测定来鉴定有机化合物。

4、难溶于水，易溶于有机溶剂水是一种强极性物质，所以以离子键结合的无机化合物大多易溶于水，不易溶于有机溶剂。

而有机化合物一般都是共价键型化合物，极性很小或无极性，所以大多数有机化合物在水中的溶解度都很小，但易溶于极性小的或非极性的有机溶剂（如乙醚、苯、烃、丙酮等）中，这就是“相似相溶”的经验规律。

正因为如此，有机反应常在有机溶剂中进行。

5、有机反应速度慢无机反应是离子型反应，一般反应速度都很快。

如H +与OH -的反应，Ag +与Cl -生成AgCl 沉淀的反应等都是在瞬间完成的。

有机反应大部分是分子间的反应，反应过程中包括共价键旧键的断裂和新键的形成，所以反应速度比较慢。

一般需要几小时，甚至几十小时才能完成。

为了加速有机反应的进行，常采用加热、光照、搅拌或加催化剂等措施。

随着新的合成方法的出现，改善反应条件，促使有机反应速度的加快也是很有希望的。

6、有机反应副反应多，产物复杂有机化合物的分子大多是由多个原子结合而成的复杂分子，所以在有机反应中，反应中心往往不局限于分子的某一固定部位，常常可以在不同部位同时发生反应，得到多种产物。

反应生成的初级产物还可继续发生反应，得到进一步的产物。

因此在有机反应中，除了生成主要产物以外，还常常有副产物生成。

正因为如此，书写有机反应方程式时常用“→”，而不用“=”，一般只写出主要反应及其产物，不配平，但应注明反应条件。

H-C-C-O-H H H H H H H-C-O-C-HHHH为了提高主产物的收率，控制好反应条件是十分必要的。

由于得到的产物是混合物，故需要经分离、提纯的步骤，以获得较纯净的物质。

[小结]归纳比较有机物与无机物典型的特点。

1.3 研究有机物的一般步骤研究一个新的有机物一般要经过下列步骤：1、分离提纯。

研究一个新的有机物首先要把它分离提纯，保证达到应有的纯度。

分离提纯的方法很多，常见的方法有：重结晶法、升华法、蒸馏法、分馏法、萃取法、分液法、过滤法、洗气法、吸附法、色谱分析法、离子交换法、渗析法、盐析法，等等。

2、纯度的检定。

纯有机物有固定的物理常数，如熔点、沸点、相对密度、折光率等。

测定有机物的物理常数，与已知纯物质比较，就可以断定其纯度。

纯的有机物的熔点距很小，不纯的则没有恒定的熔点。

3、确定实验式和分子式。

提纯后的有机物，就可以进行元素定性分析，确定它是由哪些元素组成的，接着做元素定量分析，求出各元素的质量比，通过计算就能得出它的实验式。

再进一步测定其相对分子质量，从而确定分子式。

4、确定结构式。

应用现代物理方法如X 衍射、各种光谱法、核磁共振谱和质谱，能够准确、迅速地确定有机物的结构，进而确定其结构式。

[课后作业]分离提纯物质的常用方法（论文形式）。

1.4 有机物的分类有机物的数目众多，为便于系统学习和研究，对有机物进行科学的分类是很有必要的。

有机物的分类，一种是按碳架不同分类，一种是按官能团分类。

根据碳架不同分类1、开链化合物在开链化合物中，碳原子互相结合形成链状。

因为这类化合物最初是从脂肪中得到的，所以又称脂肪族化合物。

如：CH 3CH 2CH 3 CH 3CH=CH 2 CH 2=CH-CH=CH 2 CH 3CH 2OH CH 3CH 2OCH 2CH 3丙烷 丙烯 1,3-丁二烯 乙醇 乙醚2、碳环化合物碳环化合物分子中含有由碳原子组成的碳环。

它们又可分为两类：（1）脂环化合物 它们的化学性质与脂肪族化合物相似，因此称脂环族化合物。

如：甲基环丙烷 环丁烷环戊烷 环己烷 1,3-环戊二烯（2）芳香族化合物 这类化合物大多数都含有芳环，它们具有与开链化合物和脂环化合物不同的化学特性。

如：苯 甲苯 1,2-二甲苯萘 2-甲基萘（3）杂环化合物 在这类化合物分子中，组成环的元素除碳原子以外还含CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3有其它元素的原子（如氧、硫、氮），这些原子通常称为杂原子。

如：呋喃 噻吩 吡咯 吡啶 3-甲基吡啶根据官能团不同分类 能决定化合物的特性的原子或原子团称为官能团（functional group)。

官能团是指分子中比较活泼而又易起化学反应的部分，可以是原子，也可以是基团或重键，等等。

它决定化合物的主要化学性质。

具有相同官能团的化合物在化学性质上基本是相同的，可把它们视作一类化合物。

例如，含羟基的分子可归为醇类或酚类。

因此，只要研究该类化合物中的一个或几个化合物的性质后，就可了解该类其它化合物的性质。

按照所含的官能团，有机化合物可以分为：烃，卤代烃，醇，酚，醚，醛，酮，羧酸，等等。

第二节 共价键的一些基本概念有机物中的原子都是用共价键结合起来的。

2.1共价键的形成在讨论共价键理论之前，先简单地介绍原子轨道。

1、原子轨道原子是由原子核和核外电子两部分组成的，电子绕核作高速运动。

化学反应主要涉及原子外层电子运动状态的改变。

核外电子作为一种微观粒子，它的运动具有粒子性和波动性，即它的运动是量子化的，对这种微观粒子的运动规律必须用量子力学来描述。

常用小黑点的密度大小来表示电子出现的几率大小。

电子在核外的分布就好像云雾一样，因此把这种分布形象地称为电子云。

这种电子在空间可能出现的区域称为原子轨道，通常用1s 轨道、2s 轨道、2p 轨道、3s轨道、3p 轨道……来表示。

2、价键理论 价键理论认为，共价键的形成可以看作是原子轨道的重叠或电子配对的结果。

成键的电子只处于化学键相连的原子之间（定域的）。

两个原子如果都有未成键的电子，且自旋方向相反，就能配对，也就是原子轨道可重叠形成共价键。