有机化学：1绪论2
有机化学 绪论2
39
• 有机物的分子结构描述：分子中的组成原子
和原子团的连接顺序和空间排列次序，包括：
–分子构造：分子中的组成原子和原子团的连接顺
序；
–分子构型：由于分子不对称而产生的分子中的组
成原子和原子团的空间排列次序特征；
–分子构象：由于键的旋转而产生的分子中的组
成原子和原子团的空间排列特征；
C
杂化
19
• 轨道杂化是电子以新轨道运动的一种方式 • 相比未经杂化的轨道，杂化轨道具有电子密
度分布的方向性更强、各杂化轨道分布的对 称性更高，因此成键能力更强； • 是否形成了杂化轨道有时可以通过分子的立 体结构推断，如碳原子是sp2杂化的则必通过 分子中的平面结构得到反映； • 碳原子的杂化轨道很好地表达了有机物分子 的立体结构；
H
H
109.5o
CH
H
CH3
C
112o
H
H
O C
121o
H
H
H
C C 118o
H
CH3
120o
H
H
32
• 键能（平均解离能）： –拉断共价键所需能量或形成共价键释放的能 量； –双原子分子的键能是在一定条件下，气态分 子离解成两个气态原子所需的能量； –多原子分子中，即使是相同共价键的离解能 也是不同的，相同键的键能是各个键离解能 的平均值；
二甲醚 同分异构体
乙醇
bp -23.7 C
bp 78.5 C
43
–官能团位置异构：分子组成相同，但官能团在
碳链上的位置不同而形成了不同的化合物；例如：
CH3CH2CH CH2
CH3CH CHCH3
1-丁烯
有机化学课件：有机化学绪论
二、碳原子轨道的杂化
碳的原子序
数为6， 能
电子排布式
为：
量
1s22s22p2
2p — — — 2s — 1s —
碳原子基态的电子构型
1. sp3杂化
2p — — — 能
2s — 量
1s —
2p — — — 2s — 1s —
————
基态
激发态
sp3杂化态
碳原子2s电子的激发和sp3杂化
轨道式表示杂化方式为：
有机化合物：
含碳的化合物或碳氢化合物及其衍生物。
3、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”。
（1）结构特点
有机化合物主要由C和H组成，有些有机化合物也含有O、S、
P、N、X、Mg、Ag等。尽管组成有机物的元素不是很多，但 是由于碳原子之间相互以共价键结合，分子组成复杂，加之 立体构型不同，因而有机物的数量繁多。而由众多元素组成 的无机物的数目只有六万种。
O H2N C NH2
自 然 界 中 碳 的 循 环
通过对众多有机化合物结构的研究发现,有 机化合物均含有碳和氢两种元素，有的还含有氧、 氮、硫、磷和卤素。这些元素的种类虽然远不如 无机化合物所含的多，但是有机化合物的种类却 远比无机化合物繁多，性质也有较大的差异。有 机化合物的种类不仅因元素组成而异，即使元素 组成相同，它们也往往呈现不同的性质。
有机化学→有生机的化学，这一僵化的观点便是历史上显赫一 时的“生命力”学说。
1828年Berzelius.J的学生，一个法国青年科学家F.Wöhler在 实化合验物室的由人氰工酸合铵成(N:H4OCN)合成尿素(NH2CONH2),促进了有机
O
有机化学 绪论
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§1-2 共价键
有机化合物分子中各原子之间一般是以共价键连接起来 的。对于共价键形成的理论解释，常用的有两种方法。
价键理论 分子轨道论
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标志着有机化合物与无机化合物之间并没有绝然的界线 。它们遵从着同一规律，因此，有机化合物和有机化学就 失去了它原来的含义。
■ 19世纪中期至末期——有机化学逐渐形成为一门学科。 为了研究有机化合物，需要进行分子结构的研究。
● 1858年德国化学家凯库勒（F·A·Kekule）和英国有机 化学家库帕（A·S·Couper）分别提出了“碳的四价概 念”和“碳碳可以相互结合成键”的学说。为有机
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三、有机化学的重要性
有机化学是涉及大量天然物质和合成物质的独特的学科 ，这些物质直接关系到人类的衣、食、住、行。
组成人体器官的物质、供给人体营养的食物以及人体中 发生的反应——实质上也是有机物质和有机反应。
构成动、植物结构组织的蛋白质和纤维素、水果和花的 香气等也是有机化学的研究范围之内。
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1851年葛美林（Gmelin.L. 1788－1853）和 凯库勒 （Kekule.A. 1829－1896）等：——“含碳的化合物 称为有机化合物”
但CO、CO2、Na2CO3、KCN 等为无机化合物。 所以含碳化合物不一定是有机化合物，但有机化 合物一定是含碳化合物
1874年肖莱马（Schorlemmer.C. 1834－1892）： —— 将有机化合物定义为“碳氢化合物及其衍生物 ” 有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支。
有机化学(第二版)课后答案
有机化学（第二版）课后习题参考答案第一章绪论1-1 扼要解释下列术语.(1)有机化合物(2) 键能、键的离解能(3) 键长(4) 极性键(5) σ键(6)π键(7) 活性中间体(8) 亲电试剂(9) 亲核试剂(10)Lewis碱(11)溶剂化作用(12) 诱导效应(13)动力学控制反应(14) 热力学控制反应答：(1)有机化合物-碳氢化合物及其衍生物(2) 键能：由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。
)键的离解能：共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。
以双原子分子AB为例，将1mol 气态的AB拆开成气态的A和B原子所需的能量，叫做A—B键的离解能。
应注意的是，对于多原子分子，键能与键的离解能是不同的。
分子中多个同类型的键的离解能之平均值为键能E。
(3) 键长：形成共价键的两个原子核之间距离称为键长。
(4) 极性键: 两个不同原子组成的共价键，由于两原子的电负性不同, 成键电子云非对称地分布在两原子核周围，在电负性大的原子一端电子云密度较大，具有部分负电荷性质，另一端电子云密度较小具有部分正电荷性质，这种键具有极性，称为极性共价键。
(5) σ键：原子轨道沿着轨道的对称轴的方向互相交叠时产生σ分子轨道, 所形成的键叫σ键。
(6) π键：由原子轨道侧面交叠时而产生π分子轨道，所形成的键叫π键。
(7) 活性中间体：通常是指高活泼性的物质，在反应中只以一种”短寿命”的中间物种存在,很难分离出来，,如碳正离子, 碳负离子等。
(8) 亲电试剂：在反应过程中，如果试剂从有机化合物中与它反应的那个原子获得电子对并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲电试剂。
、(9) 亲核试剂：在反应过程中，如果试剂把电子对给予有机化合物与它反应的那个原子并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲核试剂。
(10) Lewis碱：能提供电子对的物种称为Lewis碱。
(11)溶剂化作用：在溶液中，溶质被溶剂分子所包围的现象称为溶剂化作用。
有机化学期末复习重点
第1 章 绪 论 1. 有机化合物与有机化学的定义2．有机化合物的特点（了解）3．共价键的特性和属性。
注意：分子的极性与键的极性和分子的对称性有关。
4．共价键的断裂和有机化学反应的基本类型(1) 共价键的断裂方式分为均裂和异裂，根据共价键的断裂和形成的方式不同，可把有机反应机理分为：游离基反应、离子型反应和协同反应等 3 大类。
5．有机反应中“离子型”反应根据反应试剂类型不同，分为亲电反应与亲核反应两类：(1) 亲电试剂与亲电反应：由缺电子的试剂进攻部分负电荷的碳原子而发生的，这类十分需要电子的试剂称为亲电试剂。
如含有 H +、Cl +、Br +、NO 2+、RN 2+、R 3C +等正离子的试剂。
由亲电试剂的进攻而引起的反应称为亲电反应。
(2) 亲核试剂和亲核反应：由能供给电子的试剂进攻具有部分正电荷的碳原子而发生的，这类能供给电子的试剂称亲核试剂，如 H 2O、ROH、OH -、RO -、Br -、NH 3、RNH 2、CN -等。
由亲核试剂的进攻而引起的反应称为亲核反应。
注意：有机反应中，加成反应分为亲电加成（烯烃与卤素的反应）、亲核加成（羰基与氰氢酸、水、醇、格氏试剂、氨的衍生物之间的反应）、自由基加成（如：不对称与 HBr 在过氧化物存在下的反应属于自由基加成，遵循反马氏规则）三类。
第 2 章 烷烃和环烷烃一、烷烃的命名：1．掌握有机化合物系统命名的基本原则2．碳原子的分类（伯、仲、叔、季）与常见烷基的结构和名称（P 48）3．顺序规则 —— 主要烷基的优先次序：甲基<乙基<丙基<异丙基二、烷烃的结构（了解）三、烷烃的构象异构（属于立体异构）乙烷中最典型的 2 种构象是交叉式（稳定构象）和重叠式，用 Newman 投影式和锯架式表示。
丁烷的 4 种典型构象及其稳定顺序：对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式。
四、烷烃的化学性质（掌握）烷烃卤代反应的机制——游离基（自由基）反应，分链引发、链增长与链终止是的 3 个阶段；烷烃卤代反应的取向主要由自由基稳定性次序来决定。
有机化学知识点
有机化学知识点第⼀章绪论⼀、有机化合物定义：碳氢化合物及其衍⽣物。
但是有局限性，如：NaHCO3、H2CO3、HCN是⽆机物；CCl4、:CCl2是有机物。
⼆、共价键的种类和特点键的极化：由于外加电场作⽤⽽使共价键极性发⽣改变的现象。
键的极化度：共价键发⽣极化的难易程度。
三、共价键的键参数1.键长：成键的2个原⼦原⼦核之间的距离。
常⽤单位为pm、nm。
（1pm=1×10-12m，1nm=1×10-10m）2.键⾓：分⼦中1个原⼦与另外2个原⼦形成的共价键之间的夹⾓。
单位为°。
3.键能：AB键的离解能是指当以共价键结合的双原⼦分⼦AB（⽓态）断裂成A原⼦和B 原⼦（⽓态）时，所吸收的能量。
双原⼦分⼦——键的离解能就是其键能；多原⼦分⼦——键能是同类型键的离解能的平均值。
4.键的极性：2个相同原⼦形成的共价键，没有极性，为⾮极性共价键；2个不同原⼦形成的共价键，由于原⼦的电负性不同，电⼦云靠近电负性较⼤的原⼦⼀端，使其带部分负电荷，⽽电负性较⼩的原⼦⼀端带部分正电荷，从⽽使共价键具有极性，为极性共价键。
电负性之差∝键的极性。
共价键的极性⼤⼩⽤偶极距（µ）表⽰，µ既有⼤⼩，⼜有⽅向（由正指向负）。
µ∝键的极性。
分⼦的极性既与共价键的极性有关，也与分⼦的结构有关。
四、同分异构现象分⼦式相同，但是结构不同，从⽽性质不同的现象。
五、有机化合物的分类1.按碳链结合⽅式分类1）开链化合物（⼜称为脂肪族化合物）2）碳环化合物（根据碳环中碳原⼦的成键⽅式不同，⼜可分为脂环族化合物和芳⾹族化合物）3）杂环化合物（环中的⾮碳原⼦称为杂原⼦）2.按官能团分类官能团——分⼦中⽐较容易发⽣反应的原⼦或原⼦团六、有机化合物的表⽰⽅法（了解） 1.结构式 2.结构简式 3.键线式七、有机化合物的反应类型1.按反应历程分类1）游离基反应（⼜称为⾃由基反应，共价键发⽣均裂）2）离⼦型反应（共价键发⽣异裂）2.按反应历程分类1）取代反应（分⼦中的原⼦或原⼦团被其他原⼦或原⼦代替的反应）2）加成反应（有机物与另⼀种物质作⽤⽣成1种产物的反应）3）聚合反应（由低分⼦结合成⾼分⼦的反应）4）消除反应（从1个有机物分⼦中消去1个简单分⼦⽽⽣成不饱和化合物的反应）5）重排反应（有机物因为⾃⾝稳定性差，在⼀定因素影响下，分⼦中的某些基团发⽣转移或分⼦中碳⾻架发⽣改变的反应）第⼆章饱和烃⼀、碳原⼦杂化轨道的类型⼆、有机物中C的杂化类型与共价键的构成三、烷烃（通式为C n H 2n ＋2，n≥1；官能团为C －C 键）1.同分异构现象 1）碳链异构2）构象异构（属于⽴体异构）2.烷烃分⼦中的碳氢原⼦的类型☆碳原⼦ 1）伯碳原⼦（只与1个碳直接相连的碳原⼦）2）仲碳原⼦（与2个碳直接相连的碳原⼦）3）叔碳原⼦（与3个碳直接相连的碳原⼦）4）季碳原⼦（与4个碳直接相连的碳原⼦）☆氢原⼦ 1）伯氢原⼦（伯碳原⼦上的氢原⼦）2）仲氢原⼦（仲碳原⼦上的氢原⼦）3）叔氢原⼦（叔碳原⼦上的氢原⼦）3.烷烃的命名 1）普通命名法（适⽤于结构简单的烷烃）碳原⼦数≤10C 的⽤“天⼲＋烷”；＞10C 的⽤ “中⽂数字＋烷”；为区分异构体使⽤“正）、新（）”。
有机化学-绪论(药学)
有机化合物和有机化学的现代定义：
有机化合物(organic compounds) — 含碳的化合物 有机化学(organic chemistry)是研究有机化合物 的结构、性能和合成方法的一门科学。
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
: : ·· : : ··
·· · 4 H + ·C·
H·CHH···H
or
H H—C—H
H
共价键的形成过程
H·+ ·H
H·+ ·Cl:
y
y
:: ::
·· H H or H—H 电子云重叠区，吸引着 两个原子核，形成稳定 体系
H ··Cl: or H—Cl
y
x H(1s)
x Cl(2p)
x H—Cl
路易斯结构式:
H HC H
H
H
H
HC CH H C C H
Lewis 的共价键理论的优缺点： 优点：比较正确的反映了离子键和共价键的区别。 不足：没有揭示共价键的真正本质。
配位共价键：形成共价键的一对电子是由成 键的两个原子中的一个原子提供。配位键通常 用箭头 表示，指示从提供电子的原子指向 接受电子的原子。
H
109.5o
H
C
H
H
有机化合物构造式的表达方式：
凯库勒式
结构简式
H3C CH CH2 CH3
H HH HH HC C C C C H
HH HHH
CH2 CH3
CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3
键线式
OH
2.路易斯结构式
路易斯结构式: 用共用电子的点来表示共价 键的结构式.
大学化学《有机化学 绪论》课件
本章提纲
1.1 有机化学的产生和发展 1.2 有机化学的成就
1 学科建设 2 学术成就 3 研究思路
1.1 有机化学的产生和发展
1773年 由尿中得到了尿素。 1805年 由鸦片中得到了第一个生物碱——吗啡。 1806年Berzelius J（柏则里）首先引用“有机化学”，同时提出“生命力” 学说。 1828年Wöhler F（魏勒）用无机物氰酸铵合成了尿素。 1845年Kolbe H（柯尔柏）合成了醋酸 1848年Gmelin L（葛美林）提出“有机化学是研究碳的化学”。 1854年Berthelot M（柏塞罗）合成了油脂， Butlerov A（布特列洛夫） 合成H4CNO
NH4CNO 氰酸铵
O
H2NCNH2
尿素
Kolbe H的工作（1845年）
C + 2S CS2 + 3 Cl2
CS2 Fe
CCl4 + S2Cl2
2 CCl4
C2Cl4 + 2 Cl2
C2Cl4 + 2 H2O + Cl2
CCl3COOH + 3 HCl
CCl3COOH + 3 H2
CH3COOH + 3 HCl
1.2 有机化学的成就
1 学科建设
1 制备了上千万种的化合物 1928年（第一个），1990年（1000万种）， 1999年（2443万种） 。
2 建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。 吗啡（1805年）发现，历经150年才测出它的结构，现在使用先进的 仪器，几个月、几天、几个小时就可以测定一个化合物的结构。
材料化学 由无机材料发展为无机、有机材料并重，将来有机材料将会占主导地位。
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碳原子的6个核外电子运动于各自的原子轨道中：
1s
2s
2px z 2py
2pz
C：1s2 2s22p2
价电子层：
x
2s2 + 2px1+ 2py1 + 2pz0
y
在有机化合物中, 碳并不直接以 原子轨道参与形成共价键, 而是先 杂化, 后成键。碳原子有3种杂化形 式 — sp3、sp2 和 sp 杂化。
十九世纪中期---至今
标志性成果 维生素B12 牛胰岛素 紫杉醇
NHBz O
Ph
O
OH
AcO O
HO OBz AcO O
有机化合物和有机化学的现代定义：
有机化合物(organic compounds) — 含碳的化合物 有机化学(organic chemistry)是研究有机化合物 的结构、性能和合成方法的一门科学。
有机化合物大多是从动植物中得 到，人们认为有机物是与生命有关的， 是受动植物体内生命力作用产生的， 不能人工合成，有机物与无机物是完 全对立的，不能相互转化————以 瑞典化学家J.Berzelius(贝采里乌斯)为 代表的“生命力”学说。
生命力学说使有机合成成为禁区，阻碍有机化学的发展。
1828年, 德国化学家F.Wohler在制 备氰酸铵得到了尿素——公认的有机化 合物(他对J.Berzelius说“我必须告诉你, 我制造出尿素, 而且不求助于肾或动 物—无论是人或犬”但没有得到重视)：
H H ····C····H
H
HH H····C······C····H
HH
❖在有机分子中，碳原子互相结合形成分子的骨架。
CCCCC
C CC
CC
CCCC C
❖有机化合物在物理性质方面表现为：
①挥发性大；
②熔点、沸点低，常温下多为气体，液体或低熔点固 体(mp.<400℃ )；
CH3COOH： mp.16.6℃ bp.118℃
一、共价键的理论
❖原子轨道 用波函数φ表示。
s
px
py
pz
❖路易斯共价键理论
1916年 Lewis 提出了经典共价键理论：当两个 或两个以上相同的原子或电负性相近的原子相互结 合成分子，分子中原子间可以通过共享一对或几对 电子达到稳定的稀有气体的电子构型，形成化学键。 这种由共享电子对形成的化学键称为共价键 （covalent bonds）。
NH4OCN
氰 酸 铵 （无机 物 ）
O
NH2CNH2
尿 素 （有 机 物 ）
证明了有机物可以人工合成，有机物和无机物可以转化。
更多的有机化合物被合成：1845年(H.Kolbe)合成醋酸； 1854年(M.Berthelot)合成油脂；苹果酸、糖等，彻底否定了 生命力学说，有机化学进入人工合成时代，迅速发展。
每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电 子数目, 即一个原子含有几个单电子, 就能与几个自旋方 向相反的单电子形成共价键, 这就是共价键的饱和性。
当形成共价键时, 原子轨道重叠程度越大, 核间电子 云越密集, 形成的共价键就越稳定。因此, 共价键总是 尽可能地沿着原子轨道最大重叠方向形成, 这就是共价 键的方向性。
有机化学
第一章 绪 论
第一节 有机化合物和有机化学
在远古时期：
十七世纪初
人类就开始利用和加工有机化合物，并创造了许
多提取和精制有机化合物的方法，如提取染料、香料， 制酒、酿醋。人们把自然界的物质进行分类：
按物质来源
动物物质 植物物质
有机物
矿物物质 无机物
十八世纪---十九世纪初
在化学发展早期：
NaCl：
mp.800℃ bp.1440℃
③水溶性较差，大多数难溶于水。
❖有机化合物在化学性质方面表现为：
①易燃、易爆：如汽油、酒精等； ②热稳定性差，受热易分解(200~300℃)； ③反应速度慢，反应复杂、副反应多，产率较低。
有机反应产率有40%就有合成价值，产率达80%则相当 可观。
第二节 有机化合物的结构
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
H
BCNO F
Si P S Cl Br
有机化合物中常见的元素 I
有机化学是医学课程中的一门重要基础课， 也是生命科学不可缺少的化学基础。
有机化合物的特点
❖碳原子一般是通过与别的元素的原子共用外层电子而 达到惰性气体的电子构型的，即以共价键为主。
式。它主要用于说明有机反应机制中电子的转移。
简化的Lewis结构式:
.H
H C .O
H 或 CH3OH .
H
.
O H O N 或 HONO2
O
二、现代共价键理论基本要点
当两个原子互相接近到一定距离时, 自旋方向相反的 单电子相互配对, 使电子云密集于两核之间, 降低了两核 间正电荷的排斥力, 增加了两核对电子云密集区域的吸 引力，因此, 使体系能量降低, 形成稳定的共价键。
杂化
2s
2px
2py
2pz
激 发
激发态:
2s1
+
2px1
+
2py1
+
2pz1
2s
2px
2py
2pz
基态：2s2 + 2px1+ 2py1+ 2pz0
sp3
杂化
烷烃
sp2
杂化
烯烃
Hale Waihona Puke sp杂化炔烃
四、分子轨道
分子轨道理论是从分子的整体出发去研究分子中每个电子 的运动状态, 认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的, 该理论认为化学键是原子轨道重叠产生的, 任何数目的原子 轨道重叠可以形成同样数目的分子轨道，如H2的形成：
三、碳的杂化轨道
价键理论揭示了共价键的本质，但它无法解 释甲烷分子(CH4)中4个碳氢键的键角相同，均为 109°28´的事实。1931 年鲍林在价键理论的基础 上，提出了杂化轨道理论 (orbital hybridization theory)：原子在形成分子时，由于原子间的相互 影响，同一个原子内的不同类型、能量相近的原 子轨道可以重新组合成能量、形状和空间方向与 原来轨道完全不同的新的原子轨道。这种重新组 合过程称为杂化，所形成的新的原子轨道称为杂 化轨道（hybridization orbitals）。
稀有气体除氦仅有两个价电子外，其他的价电 子层中均为八个电子，路易斯共价键理论又称为八 隅律（octet rule）。
碳原子既不容易得到电子,也不容易失去电子。因此, 有机 化合物分子中的原子间主要以共价键相结合, 以满足八隅律。
H HC H
H
H
H
HC CH H C C H
这种用电子对表示共价键结构的化学式称为 Lewis 结构