有机化学第1章_绪论
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大一有机化学 第1章 绪论
Department of Chemistry, School of Chemistry & Chemical Engineering, Fuyang Normal College
2、原子轨道 、
量子力学认为： 量子力学认为：原子中每个电子的运动状态都可以用 来描述， 称为原子轨道 原子轨道。 单电子的波函数φ来描述， φ称为原子轨道。因此电子云 的形状也可以表达为原子轨道的形状。 的形状也可以表达为原子轨道的形状。 的物理意义： 波函数φ2的物理意义：是在原子核周围的小体积之内 电子出现的概率。 越大， 电子出现的概率。 φ2越大，说明电子在原子核周围小范围 内出现的机会多， 内出现的机会多，如果计算很多很多这种φ2值，用密度不 同的点表示其大小， 同的点表示其大小，并把这些点放在与之对应的这些小体积 之内，就得到电子云的图案，也即是原子轨道的形状。 之内，就得到电子云的图案，也即是原子轨道的形状。
Department of Chemistry, School of Chemistry & Chemical Engineering, Fuyang Normal College
四 研究有机化合物的一般步骤
（一） 分离提纯 （二） 纯度的检验 （三） 实验式及分子式的确定 （四） 结构式的确定
化学方法
Department of Chemistry, School of Chemistry & Chemical Engineering, Fuyang Normal College
2 、 π键
形成：p(d)轨道侧面重叠形成 Ⅰ 形成：p(d)轨道侧面重叠形成
Ⅱ 特点 （1）电子云分布：分子平面的上下两侧 电子云分布： （2）旋转：不能自由旋转 旋转： 存在： （3）存在：不能独立存在 （4）键能较小
有机化学 第1章 绪论
有机化学
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。 2. 有机化合物构造式的表示方法。 3. 共价键的形成——价键法（sp3、sp2 sp杂化、σ键与π 键）和分子轨道法。 4. 共价键的基本属性及诱导效应。 5. 共价键的断键方式及有机反应中间体。 6. 有机化合物的酸碱概念。
2Cl·
△H = +242kJ / mol (
双原子分子键能也就是键的离解能；多原子分子 同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。
如： CH4 +435.1 ·CH +443.5 ·CH2 +443.5 ·CH +338.9 而CH
4 3
离解能△H（kJ / mol） ·CH3 + H· ·CH2 ·CH ·C ·C + H· + H· +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)。
§有机化合物的特点
有机化合物的特点通常可用五个字概括： “多、燃、低、难、慢”。
△H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol 故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。 一般来说，有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越 大，键就比较稳定。
4. 键的极性与偶极矩 由两个电负性不同的原子组成共价键时，由 于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成 键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价 键的正负电荷中心不重合形成极性键。
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。 2. 有机化合物构造式的表示方法。 3. 共价键的形成——价键法（sp3、sp2 sp杂化、σ键与π 键）和分子轨道法。 4. 共价键的基本属性及诱导效应。 5. 共价键的断键方式及有机反应中间体。 6. 有机化合物的酸碱概念。
2Cl·
△H = +242kJ / mol (
双原子分子键能也就是键的离解能；多原子分子 同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。
如： CH4 +435.1 ·CH +443.5 ·CH2 +443.5 ·CH +338.9 而CH
4 3
离解能△H（kJ / mol） ·CH3 + H· ·CH2 ·CH ·C ·C + H· + H· +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)。
§有机化合物的特点
有机化合物的特点通常可用五个字概括： “多、燃、低、难、慢”。
△H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol 故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。 一般来说，有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越 大，键就比较稳定。
4. 键的极性与偶极矩 由两个电负性不同的原子组成共价键时，由 于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成 键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价 键的正负电荷中心不重合形成极性键。
第一章 有机化学绪论
有机化学
Organic Chemistry
主讲：王红梅
有机化学绪论
一、有机化合物和有机化学
二、共价键
三、酸碱理论 四、有机化合物的分类 五、有机化合物构造式的表达方式 六、有机化合物共价键的断裂方式和反应类型
有机化合物命名 同分异构现象 各类化合物结构（杂化形式） 有机化合物性质（特别是化学性质） 各类化合物的制备方法 各类有机化合物之间的转化 立体化学概念 有机反应的机理
实际上碳原子并不直接以激发态的原子轨道参与形成共价键, 而是先杂化，再成键。形成烷烃时，碳原子取 sp3 杂化。
z
四面体结构, 轨道间夹角 为 109.5o.
x
sp3杂化
y
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
1s22(sp3)12(sp3)12 (sp3)12(sp3)1
杂化轨道电子排布
1931年，鲍林（Pauling L）提出原子 轨道杂化理论。
C： 1s22s22px12py1
相互影响、相互混合 2px 2s 2py 2pz
C:1s22s22px12py1
碳原子轨道的这种转化过程成为碳原子的杂化。
杂化轨道(hybrid orbital)：
在成键的过程中，由于原子间的相互影响，
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sp3杂化
乙烷 (CH3CH3)
σ键: 旋转不影响轨道重叠程度, 即σ 键可沿键轴“自由”转动; 重叠程度 大, 稳定性高; 键的极化度小.
头碰头重叠形成 C－Cσ键
分子中所有键角约为 109.5oC(四面体构型)
H
0p m
bond 154pm
H H H
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Organic Chemistry
主讲：王红梅
有机化学绪论
一、有机化合物和有机化学
二、共价键
三、酸碱理论 四、有机化合物的分类 五、有机化合物构造式的表达方式 六、有机化合物共价键的断裂方式和反应类型
有机化合物命名 同分异构现象 各类化合物结构（杂化形式） 有机化合物性质（特别是化学性质） 各类化合物的制备方法 各类有机化合物之间的转化 立体化学概念 有机反应的机理
实际上碳原子并不直接以激发态的原子轨道参与形成共价键, 而是先杂化，再成键。形成烷烃时，碳原子取 sp3 杂化。
z
四面体结构, 轨道间夹角 为 109.5o.
x
sp3杂化
y
激发态: 2s 1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
1s22(sp3)12(sp3)12 (sp3)12(sp3)1
杂化轨道电子排布
1931年，鲍林（Pauling L）提出原子 轨道杂化理论。
C： 1s22s22px12py1
相互影响、相互混合 2px 2s 2py 2pz
C:1s22s22px12py1
碳原子轨道的这种转化过程成为碳原子的杂化。
杂化轨道(hybrid orbital)：
在成键的过程中，由于原子间的相互影响，
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sp3杂化
乙烷 (CH3CH3)
σ键: 旋转不影响轨道重叠程度, 即σ 键可沿键轴“自由”转动; 重叠程度 大, 稳定性高; 键的极化度小.
头碰头重叠形成 C－Cσ键
分子中所有键角约为 109.5oC(四面体构型)
H
0p m
bond 154pm
H H H
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《有机化学》第一章 绪论
Sp3杂化
2P
2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp3杂化轨道
Sp2杂化
2P 2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp2杂化轨道
Sp2和sp3杂化轨道的形状大体相似，只是由于s成分的 逐渐增多，形状较胖，电负性较大。
Sp杂化
2P 2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp杂化轨道
判断杂化类型的方法（第2和3章重点讲）
第一节 有机化学（Organic chemistry)发展概况
Organic一词的意思是有机的、有生命的 ， 因此，有机化合物的最初定义是指来源于 动、植物体的物质 。
甘蔗------制取蔗糖； 大米或果汁----酿制酒精 植物油和草木灰共融--------制成肥皂 米醋------乙酸等称为有机物，形成“生命力论”
共价键 C--C C＝C C—O C—N C--Br
键能 347．3 611 359．8 305. 4 284．5
3、键角(bond angle) 有机分子中二个共价键之间的夹角，称为键角。
4、键的极性和分子的极性
当两个相同的原子或原子团形成共价键时，由 于其电负性相同，因此成键电子云对称地分布 在两个原子周围，分子的正、负电荷中心重合， 这种键称为非极性共价键。
=dq 偶极矩的单位为德拜（Debye, Debye.Peter 荷兰物理学家), 简写为D。1D=10-8cm 10-10静电单位。
双原子分子的极性就是其键的极性，多原子分子 的极性是各个价键极性的矢量和。偶极矩是矢量,方向 从正电荷中心指向负电荷中心,可书写如下：
δ＋
H
－
Cl
偶极矩 u=q•d
由于青霉素的发现和大量生产，拯救了千百万 肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命，及时 抢救了许多的伤病员。青霉素的出现，当时曾轰 动世界。为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、 钱恩、弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学和生 理学奖。
有机化学 chap1-绪论
1848年—— 含碳化合物的化学 1854年
油脂
有机物 × 无机物
1874年—— 碳氢化合物及其
衍生物的化学
维勒(德国)
2020年4月17日星期五
NH4OCN(氰酸铵)
△
O NH2–C–NH2(尿素)
《有机化学》
有机化学——碳化合物的化学
1、与人类关系密切
凭什么一个C
就能成为一门 独立学科？
2、数量众多
生命科学 材料科学 环境科学 化学生物学 能源、工业、农业 ...... 等方面
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%
2020年4月17日星期五
《有机化学》
1989年美国Harvard大学kishi教授等完成海 葵毒素(palytoxin) 的全合成。
Constitution(构造):指组成分子的原子或基团相互 连接的顺序。如C2H4Cl2有CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2
2020年4月17日星期五
《有机化学》
Configuration(构型):指组成分子的原子或基团的固 有空间排列，其排列状态的改变，必须靠共价键的断 裂和新的化学键的形成。
化合 物
醛、酮 CH3–CHO CH3-C-CH3 O 羧酸和羧酸衍生物 CH3–COOH CH3-C-Cl
生 含氮 硝基化合物 CH3–NO2
物 化合
胺
CH3–NH2
物 重氮和偶氮化合物
–+N2HSO4-
杂环化合物 O 2020年4月17日星期五
S
《有机化学》
四、有机物结构表示方式——构造式 表示无机物——分子式——组成(H2O) 构造式——分子中原子的连接方式和次序。
有机化学第一章--绪论幻灯片
研究碳氢化合物及其衍生物的化学 研究有机化合物的结构、命名、性质、合成方法、应用 以及化合物之间相互转变的理论和规律的科学
有机化合物
3600多万种
CO、CO2、CS2、HOCN 无机化合物
HCN、HSCN、碳酸盐 30－50万种
有机化合物和无机化合物在数量和种类上虽然差 异很大，但两类化合物之间并没有一条截然的界限。
OH
.
O
COOH
N H
键线构造式又称为“骨架式”或“碳架式”。此式一般适用于 环状化合物或三个碳以上的链状化合物构造的表达。
（四） 立体结构式：
有机化合物的结构
构造——指分子中各原子的排列键合顺序 构型——分子中各原子的空间排列方式
上述各种构造式只能在二维空间范围内表示分子结构的构造（有机 物分子中各原子的不同排列键合顺序），但不能表达有机物分子中各原子在 构造相同情况下的不同空间排列。因此用平面构造式有时仍然不能客观准确 地表示一种具体的有机化合物。例如，不少构造相同的化合物实际上仍有两 种或多种不同的化合物。例如：
3. 楔形虚线 “
”：表示价键所连原子或基团朝向纸平面的后方。
立体结构式既能表达有机化合物的构造又能表达其构型，是全方位 表达有机化合物结构的一种化学式。
（五）分子模型
1. Kekulé模型（球棒模型）
2. Stuart模型（比例模型）
第五节 有机化合物的分类和官能团
按碳架分类
链状化合物 环状化合物
化学式——表示化合物分子中元素组成和化学结构的式子。 分子式——表示分子中元素的种类和原子数目的一种化学式。 构造式——表示化合物分子构造的化学式。 分子构造——分子中各原子的排列键合顺序。
有机化合物的经典结构理论
《有机化学》第1章_绪论(高职高专 )
1.1 有机化合物和有机化学
一.有机化学(Organic Chemistry)的发展
① 1806年,Berzelius首先提出“有机化学” 概念；无机化学. ② 生命力学说：有机化合物只能来源于有机体（organic) 。 ③ 1828年, F.Wöhler从无机物氰酸铵人工合成了有机物尿素,突 破生命力学说约束,促进有机化学发展并成为一门单独学科。
特殊的共价键组成决定了上述特点。
石墨的晶体结构(sp2)
Graphite
金刚石的晶体结构(sp3)
足球烯erical
有机化合物结构上存在同分异构现象：
一.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。
A:B A·+ B·
例如：
Cl : Cl (光照) Cl·+ Cl· CH4 + Cl · CH3 ·+ H : Cl
例如: 乙醇和二甲醚(官能团异构）
CH3CH2OH CH3OCH3
CH3 CH3CHCH3
丁烷和异丁烷（碳链异构）
CH3CH2CH2CH3
原子数目和种类越多,同分异构体数越多.
碳架异构 构造异构 同分异构 立体异构 构型异构 位置异构
（丁烷与异丁烷） （1-丁烯与2-丁烯）
官能团异构 （二甲醚与乙醇） 构象异构
(2)键角(方向性)：任何一个两价以上的原子,与其它原 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结合成气态A-B分子 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.
(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：某个共价键离解所需能量.
有机化学第一章绪论
虽应然当归指根出到：底象可C以O看、成CO碳2、氢碳化酸合盐物等甲这烷样的一衍些生化物合，物，
但是由于它们具有典型的无机化合物的性质，所以
一般把它们列入有机化合编物辑p中pt 。
4
二、 有机化合物的特点
有机化学是化学的重要分支，为什么要把有机 化学作为化学的一个重要分支呢？其原因是： 1、有机化合物的数目庞大：
药物，他的名著《本草纲目》是世界闻名的一部规模 巨大的药物著作。
其它国家的民族如：古印度、埃及、希腊、罗马 也都在染色、酿造等方面作出了自己的贡献，然而有 机化学在认识有机化合物内在规律的基础上逐步建立 有关的理论，发展成一门真正的学科确是近100多年 才开始的，它的发展大致可分为以下几个阶段：
编辑ppt
周期表中碳元素形成的有机化合物数目非常 庞大，而且迅速增长。其他的100多种元素形成的 无机化合物数目远比它少的多，从下面的一些数据 可以看出：
年
有机化合物的数目 （万种）
无机化合物的数目 （万种）
1880 1.2
1910 1940
15
50
编辑ppt
1961 175 50
今天 1000以上
5
造成碳化合物数目特别多的原因是：
a.碳化合物结构上的特点——同分异构现象特别普遍
分子式相同（组成相同），结构相异，表现 出不同的性质，因而是不同的化合物，这种现象 叫“同分异构现象”（ex：乙醇与二甲醚，n－ 丁烷与iso－丁烷）。
可以预料：随C原子数增多，同分异构体迅速 增加。
编辑ppt
6
b.碳原子相互结合的能力特别强
一个有机分子中的C原子数，少可有一个、两个， 多则可有几百、几千甚至几十万个，这一点是周期表 中任一个元素的原子都无法比拟的。
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有机化学—研究有机化合物的结构、性能、制 备以及有关理论和方法学的科学。
CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由 于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物。
2、有机化合物的特性
数量庞大，结构复杂
易于燃烧 熔、沸点较低
H
BCNO F
难溶于水 反应速度较慢
Si P S Cl Br
反应产物复杂
有机化合物中常见的元素 I
普遍存在同分异构现象
分子式相同，结构不同
3、有机化学在医学科学中的重要性
有机化学是医学课程中的重要基础课，也是生 命科学不可缺少的化学基础；作为基础学科的 有机化学，在医学领域中几乎是无所不在；
在考察生理、病理现象时，对各种生理活性物 质和药物的研究及应用，都离不开有机化学的 理论指导和先进的有机化学实验技术。
第三节 分子的极性和分子间的作用力
1、分子的极性
在双原子分子中，共价键的极性就是分子的极性。 多原子分子的极性不仅取决于各个键的极性，也取决 于分子的形状，其偶极矩是各键的偶极矩的向量和。
μ=0 (非极性分子)
H H
H
μ=1.87 (极性分子)
2、分子间的作用力
（1）偶极—偶极作用力：这种作用力产生在 极性分子之间。使分子定向排列。这种分子间 力也称为定向力。
2、分子间的作用力
（3）范德华力：非极性分子在运动中可以产 生瞬间偶极。这种瞬间偶极所产生的相互作用 力称为范德华力（也称色散力）。范德华力不 仅存在于非极性分子中，也可存在于极性分子 中。范德华力比共价键作用力弱得多。
+ - + -+-+-
- + -+-+-+
2、分子间的作用力
（4）氢键：极性分子中，强极性键（如H-O、 H-N 或 H-F等）上的氢核，与电负性很强，并 带有孤对电子的原子（O、N或F）之间的静电 吸引力称为氢键。
（1）两个原子都有一个或多个未成对电子且 自旋方向相反时，才能配对成键； （2）成键数目等于未成对电子数目； （3）两个原子尽可能沿着原子轨道对称轴方 向重叠（重叠的程度最大）——方向性； （4）一个未成对电子最多只能和一个自旋方 向相反的未成对电子配对成键——饱和性。
H(1s)
Cl(2p)
能稳定成键 不能稳定成键 不能成键
H
Cδ+
δI-
H δ+
δ-
CI
H
Cδ+
δ-
I
HH
HH
HH
偶极-偶极作用力
2、分子间的作用力
（2）偶极—诱导偶极作用力：非极性分子与 极性分子靠近时，受到极性分子偶极矩的静电 感应，使非极性分子电子云瞬间产生暂时性的 极化（诱导偶极）。非极性分子的诱导偶极与 极性分子的永久偶极间的作用力称为偶极—诱 导偶极作用力，又叫做诱导力。
量相等的杂化轨道。
(1) SP3杂化
为了使SP3轨道彼此达到最大的距离
及个最轨小道的分干别扰指，向以正碳四原面杂s子体p化3为的中每烷心一烃，个四顶
点，轨道彼此间保持一定的角度。
(2) SP2杂化
跃迁
一个S轨道与两个P 轨道形成三个SP2轨道。三个SP2的 轨道，对称地分布在碳原子的周围，处于同一个平面 上，三者之间的夹角是120度。
OH（苯酚）
CH3CH2SH（乙硫醇） CH3NH2（甲胺） CH3NO2（硝基甲烷）
2、有机物的分类
（1）按碳链分类
有机化合物
开链化合物 CH3CH2CH2CH3 H2C CH CH CH2 CH3(CH2)16COOH
碳环化合物
脂环族化合物 芳香族化合物
OH CH3
杂环化合物 O
N
S
N
2、有机物的分类
2px
2py
2pz
3.2 碳原子轨道的杂化
理论认为：碳原子在成键时，四个原子轨道可 以“混合起来”进行“重新组合”，形成四个 能量等同的新轨道，此过程称为轨道的杂化。
不同种类原子轨道混合起来重新组合成新的 原子轨道的过程，叫做原子轨道的杂化。
形成的新的原子轨道叫做杂化轨道。 能量相近的原子轨道，可进行杂化，组成能
CH3COOH
乙醛 丙酮 乙酸
CH3CH2NH2 乙胺
2、有机物的分类
有机化学教材中，通常将以上两种分类方法结 合使用。如开链烯烃、脂肪酸、芳香胺……
本教材中，首先按碳架结构讨论各类烃，然后 按官能团的类型讨论烃的衍生物。
H C
HH
H
C H
H
H C
HH
H
C H
H
情况2：当两个不同原子成键时，由于电负性 不同，使共用电子对发生偏移，一方原子带部 分负电荷，另一方带部分正电荷。这种成键电 子云不是平均分配在两个成键原子核之间的共 价键称为极性(共价)键。
CH3δ+→Clδ-
键的极性大小取决于成键原子的电负性差, 电 负性差越大键的极性越大。
共价键是由成键原子双方各自提供外层单电子 组成共用电子对而形成；
形成共价键后，成键原子一般都达到稀有气体 的外层电子组态（八电子），因而稳定。
Lewis 结构式
简化的Lewis结构式
写出下列化合物的简化Lewis结构式。
CH3CH2OH
O
H3C C OH
CH3C N
2、现代共价键理论
建立于对原子结构的阐明和量子力学理论的运用
p 键p能较小，在化学反应中易断裂；具 有较强化学活性，存在于不饱和键中。
3、碳原子的价键特点和杂化轨道
3.1 碳原子的价键特点
有机化合物中碳原子是四价的。与其它原子或自身结 合时，可以形成单键、双键或叁键。
碳原子在基态时，核外电子排布为：1s22s22px12py1。
碳原子在基态时，只有两个未成对电子，碳原子应是 两价的。而在有机化合物中，碳均为四价。
1828年，德国化学家维勒（ F.Wöhler ），在 研究氰酸与氨水作用时，得到了有机物尿素。
O
NH4 OCN 加热 H2N C NH2
氰酸铵
尿素
此后，乙酸等有机化合物相继被合成，“生命 力”学说才逐渐被人们抛弃，“有机化学”这 一名词却沿用至今。不过“有机”两个字描述 的有机物和有机化学，其含义与早期“有机” 的含义已完全不同。
“二元说”：
“类型说”：
1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库柏等提出 “价键”的概念，并第一次用短划“-”表示“键”。
复习：价键的本质是什么？ 复习：价键的基本类型有哪些？ 复习：价键是如何形成的？
有机化合物分子中的原子主要是以共价键相结合的， 所以在有机化学中重点讨论的是共价键。
1、路易斯共价键理论（八隅律）
复习：原子结构与基态时碳原子的电子组态。
1s 2s
2p
电子的运动状态通常由n，l，m以及s四个量子数组成； 基态时，原子中的电子都按能量最低原理、互不相容原理和 洪特规则排布在原子轨道中； 每一个原子轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子。
价键理论：两个原子间形成的共价键可以看作 是两个原子的原子轨道的重叠或电子的配对。
3.2 碳原子轨道的杂化
激发态的四个原子轨道，它们的能量及形状是不完全 等同的。若用这四个原子轨道成键，碳原子的四个价 键不可能是等同的。
1931年，Pauling提出原子轨道杂化理论。
1s
2s
1s
2s
激发态： 2s1+2px1+2py1+2pz1
2px
2py
2pz
基态： 2s2+2px1+2py1+2pz0
共价键的类型：σ键和π键。
两个成键原子轨道沿对称轴方向相互重叠（“头碰头 ”方式重叠）而形成的共价键叫σ键；
HH
键比较牢固，在化学反应中比较稳定，
不易断裂；存在于一切共价键中。
Cl Cl
H Cl
σ键和π键：按成键原子轨道重叠方式区分。
两个成键原子轨道对称轴相互平行，彼此重叠（P轨道 “肩并肩”方式重叠）而形成的共价键叫π键；
三峡大学医学院2011年春季学期
医用有机化学
主讲教师：何毓敏（讲师） 医用化学教研室S-2512
学习参考资料
❖ 江佩芬等《有机化学》，学苑出版社 ❖ 邢其毅等《基础有机化学》（第二版），高等教育出版社 ❖ 莫里森等 ［美］《有机化学》（第二版），科学出版社 ❖ 荣国斌等 《大学有机化学基础》，华东理工大学出版社 ❖ 初玉霞等 《有机化学》，化学工业出版社 ❖ 国家精品课程资源网 /index ❖ 有机化学网 / ❖ 化学学科信息门户（ChIN） / ❖ 化学在线 /
弗里德里希·维勒（1800－1882） 德国化学家，主要从事有机合成和无机物研究。
有机化合物与无机化合物的区别：有机化合物 均含有碳元素，绝大多数含氢元素，很多的有 机化合物还含氧、硫、氮等元素。
葛美林（Gmelin.L）和凯库勒（KeKule .A）认为碳是 有机化合物的基本元素，把“碳化合物称为有机化合 物”，“有机化学定义为碳化合物的化学”。
一些常见的官能团及其名称
名称 羧基 磺酸基 氰基 醛基 羰基
羟基
巯基 氨基 硝基
结构 化合物名称
O C
OH 羧酸
SO3H 磺酸
CN 腈
醛 O
CH
O
酮
C
OH 醇、酚
SH 硫醇、硫酚
NH2 胺 NO2 硝基化合物
实例
CH3COOH（乙酸） SO3H（苯磺酸）
CH3CN（乙腈） CH3CHO（乙醛） CH3COCH3（丙酮） CH3OH（甲醇）
sp2
杂化
烯烃
杂化轨道可形成σ键，未参与杂化的p轨道可形成π键。
(3) SP杂化
CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由 于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物。
2、有机化合物的特性
数量庞大，结构复杂
易于燃烧 熔、沸点较低
H
BCNO F
难溶于水 反应速度较慢
Si P S Cl Br
反应产物复杂
有机化合物中常见的元素 I
普遍存在同分异构现象
分子式相同，结构不同
3、有机化学在医学科学中的重要性
有机化学是医学课程中的重要基础课，也是生 命科学不可缺少的化学基础；作为基础学科的 有机化学，在医学领域中几乎是无所不在；
在考察生理、病理现象时，对各种生理活性物 质和药物的研究及应用，都离不开有机化学的 理论指导和先进的有机化学实验技术。
第三节 分子的极性和分子间的作用力
1、分子的极性
在双原子分子中，共价键的极性就是分子的极性。 多原子分子的极性不仅取决于各个键的极性，也取决 于分子的形状，其偶极矩是各键的偶极矩的向量和。
μ=0 (非极性分子)
H H
H
μ=1.87 (极性分子)
2、分子间的作用力
（1）偶极—偶极作用力：这种作用力产生在 极性分子之间。使分子定向排列。这种分子间 力也称为定向力。
2、分子间的作用力
（3）范德华力：非极性分子在运动中可以产 生瞬间偶极。这种瞬间偶极所产生的相互作用 力称为范德华力（也称色散力）。范德华力不 仅存在于非极性分子中，也可存在于极性分子 中。范德华力比共价键作用力弱得多。
+ - + -+-+-
- + -+-+-+
2、分子间的作用力
（4）氢键：极性分子中，强极性键（如H-O、 H-N 或 H-F等）上的氢核，与电负性很强，并 带有孤对电子的原子（O、N或F）之间的静电 吸引力称为氢键。
（1）两个原子都有一个或多个未成对电子且 自旋方向相反时，才能配对成键； （2）成键数目等于未成对电子数目； （3）两个原子尽可能沿着原子轨道对称轴方 向重叠（重叠的程度最大）——方向性； （4）一个未成对电子最多只能和一个自旋方 向相反的未成对电子配对成键——饱和性。
H(1s)
Cl(2p)
能稳定成键 不能稳定成键 不能成键
H
Cδ+
δI-
H δ+
δ-
CI
H
Cδ+
δ-
I
HH
HH
HH
偶极-偶极作用力
2、分子间的作用力
（2）偶极—诱导偶极作用力：非极性分子与 极性分子靠近时，受到极性分子偶极矩的静电 感应，使非极性分子电子云瞬间产生暂时性的 极化（诱导偶极）。非极性分子的诱导偶极与 极性分子的永久偶极间的作用力称为偶极—诱 导偶极作用力，又叫做诱导力。
量相等的杂化轨道。
(1) SP3杂化
为了使SP3轨道彼此达到最大的距离
及个最轨小道的分干别扰指，向以正碳四原面杂s子体p化3为的中每烷心一烃，个四顶
点，轨道彼此间保持一定的角度。
(2) SP2杂化
跃迁
一个S轨道与两个P 轨道形成三个SP2轨道。三个SP2的 轨道，对称地分布在碳原子的周围，处于同一个平面 上，三者之间的夹角是120度。
OH（苯酚）
CH3CH2SH（乙硫醇） CH3NH2（甲胺） CH3NO2（硝基甲烷）
2、有机物的分类
（1）按碳链分类
有机化合物
开链化合物 CH3CH2CH2CH3 H2C CH CH CH2 CH3(CH2)16COOH
碳环化合物
脂环族化合物 芳香族化合物
OH CH3
杂环化合物 O
N
S
N
2、有机物的分类
2px
2py
2pz
3.2 碳原子轨道的杂化
理论认为：碳原子在成键时，四个原子轨道可 以“混合起来”进行“重新组合”，形成四个 能量等同的新轨道，此过程称为轨道的杂化。
不同种类原子轨道混合起来重新组合成新的 原子轨道的过程，叫做原子轨道的杂化。
形成的新的原子轨道叫做杂化轨道。 能量相近的原子轨道，可进行杂化，组成能
CH3COOH
乙醛 丙酮 乙酸
CH3CH2NH2 乙胺
2、有机物的分类
有机化学教材中，通常将以上两种分类方法结 合使用。如开链烯烃、脂肪酸、芳香胺……
本教材中，首先按碳架结构讨论各类烃，然后 按官能团的类型讨论烃的衍生物。
H C
HH
H
C H
H
H C
HH
H
C H
H
情况2：当两个不同原子成键时，由于电负性 不同，使共用电子对发生偏移，一方原子带部 分负电荷，另一方带部分正电荷。这种成键电 子云不是平均分配在两个成键原子核之间的共 价键称为极性(共价)键。
CH3δ+→Clδ-
键的极性大小取决于成键原子的电负性差, 电 负性差越大键的极性越大。
共价键是由成键原子双方各自提供外层单电子 组成共用电子对而形成；
形成共价键后，成键原子一般都达到稀有气体 的外层电子组态（八电子），因而稳定。
Lewis 结构式
简化的Lewis结构式
写出下列化合物的简化Lewis结构式。
CH3CH2OH
O
H3C C OH
CH3C N
2、现代共价键理论
建立于对原子结构的阐明和量子力学理论的运用
p 键p能较小，在化学反应中易断裂；具 有较强化学活性，存在于不饱和键中。
3、碳原子的价键特点和杂化轨道
3.1 碳原子的价键特点
有机化合物中碳原子是四价的。与其它原子或自身结 合时，可以形成单键、双键或叁键。
碳原子在基态时，核外电子排布为：1s22s22px12py1。
碳原子在基态时，只有两个未成对电子，碳原子应是 两价的。而在有机化合物中，碳均为四价。
1828年，德国化学家维勒（ F.Wöhler ），在 研究氰酸与氨水作用时，得到了有机物尿素。
O
NH4 OCN 加热 H2N C NH2
氰酸铵
尿素
此后，乙酸等有机化合物相继被合成，“生命 力”学说才逐渐被人们抛弃，“有机化学”这 一名词却沿用至今。不过“有机”两个字描述 的有机物和有机化学，其含义与早期“有机” 的含义已完全不同。
“二元说”：
“类型说”：
1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库柏等提出 “价键”的概念，并第一次用短划“-”表示“键”。
复习：价键的本质是什么？ 复习：价键的基本类型有哪些？ 复习：价键是如何形成的？
有机化合物分子中的原子主要是以共价键相结合的， 所以在有机化学中重点讨论的是共价键。
1、路易斯共价键理论（八隅律）
复习：原子结构与基态时碳原子的电子组态。
1s 2s
2p
电子的运动状态通常由n，l，m以及s四个量子数组成； 基态时，原子中的电子都按能量最低原理、互不相容原理和 洪特规则排布在原子轨道中； 每一个原子轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子。
价键理论：两个原子间形成的共价键可以看作 是两个原子的原子轨道的重叠或电子的配对。
3.2 碳原子轨道的杂化
激发态的四个原子轨道，它们的能量及形状是不完全 等同的。若用这四个原子轨道成键，碳原子的四个价 键不可能是等同的。
1931年，Pauling提出原子轨道杂化理论。
1s
2s
1s
2s
激发态： 2s1+2px1+2py1+2pz1
2px
2py
2pz
基态： 2s2+2px1+2py1+2pz0
共价键的类型：σ键和π键。
两个成键原子轨道沿对称轴方向相互重叠（“头碰头 ”方式重叠）而形成的共价键叫σ键；
HH
键比较牢固，在化学反应中比较稳定，
不易断裂；存在于一切共价键中。
Cl Cl
H Cl
σ键和π键：按成键原子轨道重叠方式区分。
两个成键原子轨道对称轴相互平行，彼此重叠（P轨道 “肩并肩”方式重叠）而形成的共价键叫π键；
三峡大学医学院2011年春季学期
医用有机化学
主讲教师：何毓敏（讲师） 医用化学教研室S-2512
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弗里德里希·维勒（1800－1882） 德国化学家，主要从事有机合成和无机物研究。
有机化合物与无机化合物的区别：有机化合物 均含有碳元素，绝大多数含氢元素，很多的有 机化合物还含氧、硫、氮等元素。
葛美林（Gmelin.L）和凯库勒（KeKule .A）认为碳是 有机化合物的基本元素，把“碳化合物称为有机化合 物”，“有机化学定义为碳化合物的化学”。
一些常见的官能团及其名称
名称 羧基 磺酸基 氰基 醛基 羰基
羟基
巯基 氨基 硝基
结构 化合物名称
O C
OH 羧酸
SO3H 磺酸
CN 腈
醛 O
CH
O
酮
C
OH 醇、酚
SH 硫醇、硫酚
NH2 胺 NO2 硝基化合物
实例
CH3COOH（乙酸） SO3H（苯磺酸）
CH3CN（乙腈） CH3CHO（乙醛） CH3COCH3（丙酮） CH3OH（甲醇）
sp2
杂化
烯烃
杂化轨道可形成σ键，未参与杂化的p轨道可形成π键。
(3) SP杂化