有机化学课件(徐寿昌)1

④能量相近的原子轨道可进行杂化，组成能量相等 的杂化轨道，使成键能力更强，成键后可达到最稳 定的分子状态。 ★有机物的碳原子结构主要有三种杂化状态，即 SP3、SP2、SP杂化，一般状态下它们分别具有四面 体、平面三角、直线型的空间形态。
2p — — — 能 量 2s — 1s —
碳原子基态的电子构型
◎(2)路易斯(L)酸碱
■路易斯(L)酸：能接受外来
电子对,具有亲电性.
在反应时, 有亲近另一分子的负电荷中心的倾向, 又叫亲电试剂.如 AlCl3
■路易斯(L)
碱：能给予电子对,具有亲核性. 在 反应时, 有亲近另一分子的正电荷中心的倾向,又 叫亲核试剂(“核”作为正电荷的同义语).如： :NH3
■在多原子组成的分子中，分子的偶极矩是分子中各个键
的偶极矩的向量和。
H—Cl
μ=1.03D
CH3—Cl
μ=1.87D
H—CC—H
μ=0
4. 共价键的断裂与反应类型 （1）共价键的断裂方式
①均裂:两个原子之间的共用电子对均匀分裂,两个 原子各保留一个电子的断裂方式。产生活泼的自 由基(游离基).
A:B A· B· + Cl : Cl (光照) Cl· Cl· + CH4 + Cl · CH3 · H : Cl +
其解离能也不相同）
◎(4)键的极性和元素的电负性——分子的偶极矩
H—H，Cl—Cl，成键电子云对称分布于两个原 子之间，这样的共价键没有极性。
两个不同原子组成共价键时，由于两原子吸引电 子的能力不同，成键电子云非对称地分布在两核 周围，使分子的一端带电荷多些，而另一端带电 荷少些，这种键具有极性。 如： H(+)Cl(-)， H3C(+) Cl(-)
例2:丁烷和异丁烷 CH3CH2CH2CH3, CH3CH(CH3)CH3
◎碳化合物含有的碳原子数和原子种类越多,它的
同分异构体也越多。如: C7H16的同分异构体数 9 个;
C8H18的同分异构体数可达18个;
C10H22的同分异构体数可达75个。
2.性质上：① 容易燃烧 ② 热稳定性差 ③ 熔点、沸点低 ④ 难溶于水； ⑤ 反应速度慢 ⑥ 副反应多 三、有机化合物中的共价键 共价键广泛存在于有机物中，也可说共 价键是有机物的结构基础。关于共价键，目前 有两种常用的理论： ◎1、价键理论 从“形成共价键的电子只处于形成共价键两原 子之间” 的定域观点出发。
★ ★
C采取sp3杂化轨道与4个H原子的s原子轨道形成4个 sp3-s 型的C-H键(CH4)比形成CH2 要稳定的多.(414×4-402)kJ/mol。 形成CH4 时仍有约1255 kJ/mol能量释放出。所以这个体系比 形成两个共价键的CH2稳定的多。
◎2. 分子轨道理论
着眼在整个分子中电子的排布规律，认为电子
其它原子所形成的两个共价键之间的夹角.
(3)键能 ——气态原子A和气态原子B结合成A-B分
子(气态)所放出的能量,也就是气态分子A-B离解 成A和B两个原子(气态)时所吸收的能量.
键能泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的
平均值.
离解能:一个共价键离解所需的能量.指离解特定
共价键的键能.（在多原子分子中，即使相同的键
2p — — —
能 量 2s —
2p — — —
2s — ————
1s —
基态
1s —
激发态 sp3杂化态
碳原子2s电子的激发和sp3杂化
一 个 2 s 电 子 激 发 至 能 量 较 高 的 2 pz 空 轨 道 只 需 要 4 0 2 kJ/mol
sp3杂化轨道的图形 这四个sp3杂化轨道的能量是相等的,每一轨道相等于1/4 s成分,3/4 p成分.
可在分子范围内分布，是一种离域的观点，而分子
轨道则由有一定条件的组成分子的原子轨道线性组
合得到。（条件是能量相近、轨道对称性匹配、能
最大重叠）。
◎3.有机化合物中共价键的性质
(1)键长——形成共价键的两个原子的原子核之间
的距离. (不同化合物中同一类型的共价键也可
能稍有不同)
(2)键角(方向性)——任何一个两价以上的原子,与
◎（3）酸碱的强弱
■在有机化学中关于酸的强弱，一般是指布伦斯特
定义的酸所给出质子能力的强弱。以酸性常数Ka 的负指数pKa表示。pKa值越低酸性越强.
■与pKa相应的有表示碱强度的pKb值，但有机碱
（例如胺类）也常常用它共轭酸的pKa值来表示碱 性的强弱。
五、 有机化合物的分类
■
1.按碳链分类
(1) 开链族化合物(脂肪族化合物): 正丁烷, 异丁烷 (2) 碳环族化合物 A:脂环族化合物: B:芳香族化合物: (3) 杂环化合物: 环戊烷, 环己烷 苯, 萘


四. 有机化学中的酸碱概念 1. 布伦斯特和路易斯酸碱定义 ◎(1) 布伦斯特(B)酸碱（泛称的酸碱概念） 凡是能给出质子 的叫酸。如：HCl、H3O+
凡是能与质子 结合的叫碱。如：Cl- 、H2O
★强酸的共轭碱必是弱碱（如：HCl和Cl-） ★弱酸（CH3COOH）的共轭碱是强碱（CH3COO -） ★酸碱的概念是相对的：如HSO4-
协同反应：有机反应过程没有明显分步的共价键均 裂或异裂,只是通过一个环状的过渡态,化学键的断 裂和新化学键的生成同时完成而得到产物.

离子型反应及自由基型反应又可分为取代反应和 加成反应等等； 离子型反应中根据反应试剂的类型又可分为亲电 反应和亲核反应。 因此离子型反应中有亲核取代反应、亲电取代反 应、亲核加成反应 和亲电加成反应等等
上还是称作无机化合物.
二、有机化合物的特点 1.结构上：存在同分异构现象 分子式相同而结构相异因而其性质也各异的不 同化合物,称为同分异构体,这种现象叫同分异构现 象。
（★产生同分异构现象的本质是在分子中原子成键
的顺序和空间排列方式不同.） 例1:乙醇和二甲醚 CH3CH2-OH, CH3-O-CH3
内容：
①如两个原子各有一个未成对电子并且自旋反平行，
就可偶合配对，形成一个共价键； ②共价键具有饱和性； ③共价键具有方向性(最大重叠原理):两个电子的原
子轨道的重叠部分越大,形成的共价键就越牢固.
共价键具有方向性(最大重叠原理):
y
1s
y
1s
2p
x
2p
x
（a）x轴方向结合成键
（b）非x轴方向重叠较小不 能形成键
★发生键均裂的反应称为均裂反应（自由基型反应）
②异裂:共价键断裂时,两原子间的共用电子对完全转 移到其中的一个原子上的断裂方式。结果产生 正 、 负离子.
A:B A+ + B(CH3)3C : Cl (CH3)3C+ + Cl★发生键异裂的反应称为异裂反应（离子型反应）。
（2）反应类型
有机反应除自由基型反应和离子型反应外，还有 一种协同反应（周环反应）。
呋喃, 吡啶
■
2. 按官能团分类
按分子中含有相同的、容易发生某些特征反应的 (1) 原子 (如卤素原子) (2) 原子团 (如:羟基 -OH 、羧基 -COOH 、硝基NO2，氨基-NH2 等) (3) 或某些特征化学键结构(如双键 >C=C< 、叁 键 - CC - )等分类.

有机化学 Organic Chemistry
教材:徐寿昌主编（第二版） 高等教育出版社
第 一 章 有机化合物的结构和性质
•要求深刻理解和熟练掌握的内容：有机化合物 的结构特征；有机化合物中的共价键；有机物 的酸碱概念
•要求一般理解和掌握的内容：有机化合物的分 类；有机化合物在国民经济中的地位和作用 •难点：杂化轨道理论
★键的极性大小主要取决于成键两原子的电负性
值之差，与外界条件无关，是永久的性质。
电负性：一个元素吸引电子的能力。
偶极矩：正电中心或负电中心的电荷与两个电荷中心之
间的距离d的乘积. (方向性:正到负,一般用符号 表示。 qd (D,德拜)
■ 在两原子组成的分子中，键的极性就是分子的极性，键
的偶极矩就是分子的偶极矩。
一.有机化合物和有机化学
◎1806年柏则里斯（Berzelius）首先提出(有机
化学)名词，以区别于其它矿物质的化学 ——
无机化学
◎1828年，魏勒（F.Wöhler）在实验室由氰酸铵
(NH4OCN)合成尿素(NH2CONH2),促进了有机化合
物的人工合成:
O NH4OCN H2N C NH2
◎1848年葛梅林（L.Gmelin)提出，有机化合物 就是含碳化合物，有机化学 是研究含碳化合 物的化学。 ◎ 1874年肖莱马（K.Schorlemmer）将有机化学 定义为研究碳氢化合物及其衍生物的化学。 ★当然,对CO、CO2 、CO32- 等简单化合物习惯