有机化学：chapter-01 绪论

Organic Chemistry有机化学有机化学四大化学四大化学：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学(VitalismVitalism)18061806年瑞典化学家年瑞典化学家Berzelius(1779-1848)Berzelius(1779-1848)首次使用首次使用“有机化学有机化学”这个名称。这个名称。NH2CN H2ON H4C N O+-inorganicorganicheat 此后，此后，1919世纪中期人们合成了许多有机化合物，世纪中期人们合成了许多有机化合物，彻底动摇了彻底动摇了“生命力学说生命力学说”。现在人们仍然使用。现在人们仍然使用“有机有机”两个字描述有机物和有机化学两个字描述有机物和有机化学,不过它的含义与早期不过它的含义与早期“有机有机”的含义已完全不同。的含义已完全不同。有机化合物有机化合物 碳氢化合物及其衍生物碳氢化合物及其衍生物HCNOFPSClBrISiB有机化合物中常见的元素 CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由于其性质等由于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物与无机物相似，习惯上仍列为无机物有机化合物数量庞大有机化合物数量庞大 截止到截止到20072007年年3 3月月6 6日日07:30:2807:30:28，美国，美国化学文摘化学文摘社已经登录的化合物的数量为社已经登录的化合物的数量为30,926,776种，最种，最新化合物登记号码为新化合物登记号码为924728-01-8 。截止到截止到20072007年年3 3月月7 7日日07:30:2807:30:28，美国，美国化学文摘化学文摘社已经登录的化合物的数量为社已经登录的化合物的数量为30,950,196种，最种，最新化合物登记号码为新化合物登记号码为 924962-30-1 。24h增加了增加了2,3420种种SciFinder为什么为什么有机化学有机化学要作为一门独立学科呢？要作为一门独立学科呢？C C 结合力强结合力强同分异构体的产生同分异构体的产生主要原因：主要原因：1.1.种类繁多，结构复杂种类繁多，结构复杂2.2.性能特点，变化规律性能特点，变化规律（超过（超过10001000万种）万种）C4H10 CH3CH2-OH CH3-O-CH3C2H6O（3）异构体）异构体分子式分子式CH3CH2CH2CH3CH3-CH-CH3CH3 碳与碳之间可以碳与碳之间可以 多种方式结合多种方式结合（1 1）不仅能与电负性较小的氢原子结合，也能与电负性较大的）不仅能与电负性较小的氢原子结合，也能与电负性较大的氧、硫、卤素等元素形成化学键。氧、硫、卤素等元素形成化学键。（2 2）碳与碳之间可以）碳与碳之间可以C-C C-C、C=CC=C、CCCC相互结合，并且可以形成链状或环状。相互结合，并且可以形成链状或环状。有机化学有机化学（Organic Chemistry）研究有机化合物的结构、性质、研究有机化合物的结构、性质、变化规律和合成方法的科学变化规律和合成方法的科学-医科医科化学性质化学性质物理性质物理性质COOH酸性取代酸性强弱 羧酸衍生物脱羧如H2CO3分解分子间、内氢键相互作用结构决定性质！分子极性相似相溶原理沸点溶解性RH-O-H取代羧酸官能团有机化学材料化学药学医学有何偏重？共同关注：共同关注：巫瑞波巫瑞波电电 话话:020-39943074 020-39943074 (270449161)(270449161)Email:Email:中山大学药学院中山大学药学院 副教授（副教授（“百人计划百人计划”，2011.112011.11至今）至今）纽约大学化学系纽约大学化学系 国家公派联合培养博士生、博后国家公派联合培养博士生、博后(2008-2011)(2008-2011)厦门大学化学系厦门大学化学系 学士、博士学士、博士 (2002.09-2010.12)(2002.09-2010.12)助教：岳欣助教：岳欣QQ:623627359QQ:623627359电话：电话：1868046887518680468875各班长及学委联系方式（电话各班长及学委联系方式（电话&Email）为何要学有机化学？为何要学有机化学？Carbohydrates (养分养分)Fats (养分养分)Proteins（人体组织人体组织）Vitamins（体内代谢）体内代谢）Enzymes（体内代谢）体内代谢）Hormone（体内代谢）体内代谢）医学研究的对象是组成成分复杂的人体。组成医学研究的对象是组成成分复杂的人体。组成人体的物质除水和一些无机盐以外，人体的物质除水和一些无机盐以外，绝大部分绝大部分是有机物是有机物。有机化学是医学课程中的一门重要基础课有机化学是医学课程中的一门重要基础课 有机化合物在体内进行着一系列复杂的变化（包括有机化合物在体内进行着一系列复杂的变化（包括化学反化学反应应），以维持体内新陈代谢作用的平衡。为了防治疾病，除），以维持体内新陈代谢作用的平衡。为了防治疾病，除了研究病因以外，还要了解了研究病因以外，还要了解药物药物在体内的变化，它们的结构在体内的变化，它们的结构与药效、毒性的关系，这些都与有机化学密切相关。与药效、毒性的关系，这些都与有机化学密切相关。作为一门作为一门基础课基础课，它为生物化学、生物学、免疫学、遗传学、，它为生物化学、生物学、免疫学、遗传学、卫生学以及临床诊断等提供必要的基础知识。医学和生物学正卫生学以及临床诊断等提供必要的基础知识。医学和生物学正在探索的重大课题研究，往往也离不开有机化学的密切配合。在探索的重大课题研究，往往也离不开有机化学的密切配合。N-二甲基亚硝胺二甲基亚硝胺(NDMA)清华铊中毒事件清华铊中毒事件“没文化没文化,真可怕真可怕”?有知识误运用有知识误运用,更可怕更可怕!当笼子里住一个5HT能神经元如常的雄鼠几天以后，给他提供一个雄鼠、一个雌鼠，他自然欢喜追逐雌鼠、爬到雌鼠身上试图交配；而缺乏脑内5HT能神经元的雄鼠，有些追雌、有些追雄，追上雄的也试图交配，不过很难有结果。所以，缺乏5HT能神经元的雄鼠对雌/雄的偏好有缺陷。Liu Y,Jiang Y,Si Y,Kim J-Y,Chen Z-F,and Rao Y(2011).Molecular regulation of sexual preference revealed by genetic studies of 5-HTin the brain of male mice.Nature 472:95-99.5-羟色胺(5HT,神经传递介质)http:/ plantDigoxin(地高辛地高辛):heart stimulant广泛用于心脏病治疗。它能加强心肌收缩力，减慢心率抑制心脏传导。(糖糖)苷衍生物苷衍生物紫杉醇紫杉醇红豆杉红豆杉抗癌药物（细胞有丝分裂抑制剂）黄花蒿黄花蒿青蒿素青蒿素倍半萜内酯倍半萜内酯（抗疟疾药）19691972年，屠呦呦年，屠呦呦yu领领导的课题组发现并从黄花蒿中导的课题组发现并从黄花蒿中提取了青蒿素。屠呦呦也因此提取了青蒿素。屠呦呦也因此获得获得2011年拉斯克年拉斯克临临床医学奖床医学奖。与医药相关的诺贝尔化学奖与医药相关的诺贝尔化学奖1902年 E费歇尔(Emil Fischer)德国人 研究糖和嘌呤衍生物的合成 1927年 维兰德(Heinrich Wieland)德国人，研究胆酸的组成1928年 文道斯(Adolf Windaus)德国人，研究胆固醇组成及其与维生素关系1929年 哈登(Sir Arthur Harden)英国人，研究糖的发酵作用及其与酶的关系；奥伊勒(Sir Arthur Harden)瑞典人，研究辅酶1930年 H费歇尔(Uails Fischer)德国人，研究血红素和叶绿素(合成血红素1937年哈沃斯(Sir Walter Haworth)英国人，研究碳水化合物和维生素C卡雷(Paul Karrer)瑞士人，研究类胡萝卜素、核黄素、维生素B21938年R库恩(Riehard Kuhn)德国人，研究类胡萝卜素和维生素1939年布特南德(Adolf Butenandt)德国人，研究性激素卢齐卡(Leopold Ruzicka)瑞士人，研究聚亚甲基和高级萜烯1955年杜维尼奥(Vincent Du Vig neaud)美国人，合成多肽和激素1957年托德(Sir Alexander Robertus Todd)英国人，研究核苷酸和核苷酸辅酶1958年桑格（Frederick Sanger）英国人，测定胰岛素分子结构 1962年肯德鲁(John Cowdery Kendrew)英国人，测定血红蛋白的结构佩鲁兹(Max Ferdinand Perutz)英国人，测定血红蛋白的结构 1964年DC霍奇金(Dorothy Crowfoot Hodekin)(女)英国人，测定抗恶性贫血症的生化化合物维生素B12的结构 1965年伍德沃德(Robert Burns Woodward)美国人，人工合成固醇、叶绿素、维生素B12和其他只存在于生物体中的物质 1970年莱洛伊尔(Luis Federico Leloir阿根廷人，发现糖核苷酸及其在碳水化合物合成中的作用 1972年安芬林(Christian Borhmer Anfinsen)美国人，研究酶化学基本理论摩雷(Stanford Moore)美国人，研究酶化学的基本理论 斯坦(William HStein)美国人，研究酶化学的基本理论 1980年W吉尔伯特(Walter Gilbert)美国人，第一次制备出混合脱氧核糖核酸P伯特(Paul Berg)美国人，建立脱氧核糖核酸结构的化学和生物分析法桑格(Frederick Sanger)英国人，建立脱氧核糖核酸结构的分析法 1984年梅里菲尔德(Brace Merrifield)美国人，研究多肽合成 1989年切赫(TRcech)美国人，关于发现核糖核酸催化作用的研究奥尔特曼(SAltnan)美国人，关于发现核糖核酸催化作用的研究 从从1901到到2008年，颁发的诺贝尔化学奖年，颁发的诺贝尔化学奖涉及有机化学的达到涉及有机化学的达到43项！项！掌握掌握有机化合物的有机化合物的结构、分类结构、分类、命名法、命名法掌握掌握有机化合物基本的有机化合物基本的化学性质化学性质(化学反应化学反应)熟悉熟悉有机物物理性质的变化规律有机物物理性质的变化规律了解了解有机化合物的生物学功能有机化合物的生物学功能和它们在医药学上的用途和它们在医药学上的用途医科医科有机化学有机化学的学习重点是什么？的学习重点是什么？构效关系构效关系官能团电子效应远程p-p、p-p共轭 近程诱导效应(吸/供电子)结构决定性质！RCOOH电子密度基团基团官能团、化学键、（非）成键电子、官能团、化学键、（非）成键电子、轨道杂化、分子几何结构、极性原子轨道杂化、分子几何结构、极性原子(基团基团)、等等。、等等。第一章绪论第一章绪论 共价键理论与杂化轨道共价键理论与杂化轨道 分子的极性和分子间的作用力分子的极性和分子间的作用力 分子轨道和共振结构分子轨道和共振结构 有机化合物的官能团和反应类型有机化合物的官能团和反应类型 有机酸碱理论有机酸碱理论 1865年德国化学家Kekule指出：在绝大多数有机化合物中碳为四价。在此基础上发展了有机化合物结构学说。1874年荷兰化学家vant Hoff和法国化学家Le Bel分别提出：饱和碳原子的四个价指向以碳为中心的四面体的四个顶点，建立了分子的立体概念，说明了旋光异构现象，开创了立体化学。1885年Baeyer提出张力学说。经典结构理论经典结构理论1917年美国化学家Lewis用电子对来说明化学键的生成。20世纪三十年代诱导效应理论，共扼效应理论，共振论的创立。1931年Huckel用量子化学的方法来解决不饱和化合物和芳烃的结构问题。1933年英国化学家Ingold等用化学动力学方法研究饱和碳原子上亲核取代反应机理。1951年二茂铁的合成及其结构的确证。金属有机化学金属有机化学1965年中国人工合成牛胰岛素（蛋白质）。1981年中国人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸（76个核糖核苷）。生物生物有机化学有机化学共价键理论共价键理论共价键共价键原子间通过共享电子原子间通过共享电子对相互结合而形成对相互结合而形成自旋方向相反的单电子自旋方向相反的单电子八隅体结构八隅体结构HCHHHLewis结构式结构式C HHHHCH4+C 1s22s22p2H 1s1蛛网式蛛网式缩写式缩写式&键线式键线式(see P1-2)经典路易斯共价键理论经典路易斯共价键理论 1916年年 Lewis 提出了提出了经典共价键理论经典共价键理论：当两个：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。电子达到稳定的稀有气体的电子构型，形成化学键。这种这种由共享电子对形成的化学键称为共价键由共享电子对形成的化学键称为共价键（covalent bonds）。）。稀有气体除氦仅有两个价电子外，其他的价电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子层中均为八个电子，路易斯共价键理论又称为八八隅律隅律（octet rule）。）。碳原子既不容易得到电子碳原子既不容易得到电子,也不容易失去电子。因此也不容易失去电子。因此,有机有机化合物分子中的原子间主要以共价键相结合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。以满足八隅律。CCCCCHHHHHHHHHH 这种用电子对表示共价键结构的化学式称为这种用电子对表示共价键结构的化学式称为 Lewis 结构式结构式。它主要用于说明有机反应机制中电子的转移。它主要用于说明有机反应机制中电子的转移。l 简化的简化的Lewis结构式结构式:.C.O HHH或或.CH3OHHH O NOO.或或HONO2现代共价键理论基本要点现代共价键理论基本要点 l 当两个原子互相接近到当两个原子互相接近到一定距离一定距离时时,自旋方向相反的自旋方向相反的单电子相互配对单电子相互配对,使电子云密集于两核之间使电子云密集于两核之间,降低了两核降低了两核间正电荷的排斥力间正电荷的排斥力,增加了两核对电子云密集区域的吸增加了两核对电子云密集区域的吸引力，因此引力，因此,使体系能量降低使体系能量降低,形成稳定的共价键。形成稳定的共价键。l 每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电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子数目,即一个原子含有几个单电子即一个原子含有几个单电子,就能与几个自旋方就能与几个自旋方向相反的单电子形成共价键向相反的单电子形成共价键,这就是共价键的这就是共价键的饱和性饱和性。l 当形成共价键时当形成共价键时,原子轨道重叠程度越大原子轨道重叠程度越大,核间电子核间电子云越密集云越密集,形成的共价键就越稳定。因此形成的共价键就越稳定。因此,共价键总是共价键总是尽可能地沿着原子轨道最大重叠方向形成尽可能地沿着原子轨道最大重叠方向形成,这就是共价这就是共价键的键的方向性方向性。共价键具有饱和性共价键具有饱和性共价键具有方向性共价键具有方向性2px1s2px1s孤对电子孤对电子COHHCHHHHCH3CH2OHCH3CH2OH或或或或碳的杂化轨道 价键理论揭示了共价键的本质，但它无法解价键理论揭示了共价键的本质，但它无法解释甲烷分子释甲烷分子(CH4)中中4个碳氢键的键角相同，均为个碳氢键的键角相同，均为10928 的事实。的事实。1931 年鲍林在价键理论的基础年鲍林在价键理论的基础上，提出了上，提出了杂化轨道理论杂化轨道理论(orbital hybridization theory)：原子在形成分子时，由于原子间的相互：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、能量相近的原影响，同一个原子内的不同类型、能量相近的原子轨道可以子轨道可以成能量、形状和空间方向与成能量、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合过程称为杂化杂化，所形成的新的原子轨道称为，所形成的新的原子轨道称为杂杂化轨道化轨道（hybridization orbitals）。）。碳原子的碳原子的6个核外电子运动于各自的原子轨道中：个核外电子运动于各自的原子轨道中：1s2 2s22p2价电子层：价电子层：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 、sp2 和 sp 杂化。基态：共价键的四个属性：共价键的四个属性：l 键长键长：成键原子的核间距离l 键角键角：两共价键之间的夹角l 键能键能：离解能或平均离解能l 键的极性键的极性:成键原子间的电荷分布键长/pm 109 154 134 120 同种原子形成的共价键，共用电子由两原子核均等分享。同种原子形成的共价键，共用电子由两原子核均等分享。两个成键（两个成键（C）原子带相同（负）原子带相同（负/正）电正）电荷荷,即相对电荷差为即相对电荷差为0,这种键没有极性，叫这种键没有极性，叫非极性共价键非极性共价键。CHHHCHHHCHHHCHHH 当两个当两个不同不同原子成键时，由于两个原子成键时，由于两个键合原子拉电子能力键合原子拉电子能力不同，即不同，即电负性电负性不同，使共用电子对发生偏移，一方原子带不同，使共用电子对发生偏移，一方原子带部分负电荷部分负电荷(-)，另一方带部分正电荷，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间的共价键称为 极性极性(共价共价)键键(polar covalent bonds)。d d+d d-键的键的极性极性大小取决于成键原大小取决于成键原子的电负性差子的电负性差,电负性差电负性差越大键越大键的极性越大。的极性越大。一般一般,两个元素的两个元素的电负性差值电负性差值1.7为离子键；为离子键；1.7为共价键，其中电负性差值在为共价键，其中电负性差值在0.71.6为极性共价键。为极性共价键。CNOFClBrISP2.553.043.443.982.192.583.162.96电电负负性性增增强强电电负负性性减减弱弱H2.20 分子的极性分子的极性 任何分子都是由带正电荷的原子核和带负电任何分子都是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成的。因此，分子的极性取决于整个荷的电子组成的。因此，分子的极性取决于整个分子的分子的正、负电荷中心正、负电荷中心是否重合，若两者重合，是否重合，若两者重合，就是就是非极性分子非极性分子，两者不能重合为，两者不能重合为极性分子极性分子。分子的极性大小通常用分子的电分子的极性大小通常用分子的电偶极矩偶极矩 表示。表示。q 为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，d 为正负电荷中心之间的距离。为正负电荷中心之间的距离。的单位：的单位：Cm(库仑库仑米米)或或“德拜德拜”(debye,D)。1D=3.33610-30Cm。越大，分子的极性越大，反之，极性越小。=0 的分子为非极性分子。极性分子的极性分子的一般在一般在13D范围内范围内。分子的极性是分子中所有分子的极性是分子中所有化学键极性的化学键极性的向向(矢矢)量和量和。对。对于双原子分子，键的极性就是分子的极性。多原子分子的极于双原子分子，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。性不仅取决于各个键的极性，也取决于分子的形状。=0(非极性分子)=1.87(极性分子)分子的极性越大，分子的极性越大，分子间相互作用力分子间相互作用力就越就越大，因此，大，因此，化合物分子的极性大小直接影响其化合物分子的极性大小直接影响其沸点、熔点、溶解度等物理性质和化学性质沸点、熔点、溶解度等物理性质和化学性质。分子间的作用力分子间的作用力 有机化合物分子间的作用力主要是有机化合物分子间的作用力主要是偶极偶极-偶极偶极作用力作用力(dipole-dipole interactions)。一个分子的偶。一个分子的偶极正端与另一分子的偶极负端之间的吸引力极正端与另一分子的偶极负端之间的吸引力,称为称为偶极偶极-偶极作用力。偶极作用力。ICHHH-ICHHHICHHH+-+当一种化合物分子中包含当一种化合物分子中包含、或或 等结等结构时构时,分子间往往具有很强的吸引力分子间往往具有很强的吸引力,一个分子中带部分正一个分子中带部分正电荷的氢原子吸引另一个分子中电负性很强，并带有孤对电荷的氢原子吸引另一个分子中电负性很强，并带有孤对电子的原子电子的原子(、或或)。这种吸引力称为。这种吸引力称为(一般为一般为545 kJ.mol-1)。氢键是一种特别强的偶极氢键是一种特别强的偶极-偶极作用力。偶极作用力。OHHOHHOCH3HOHCH3d dd dd dd d+-氢氢键键 氢键不仅影响化合物的物理性质和化学性质，而且对保持大分子（如蛋白质和核酸等）的几何形状起着重要作用。Distance between heavy atoms 非极性分子非极性分子虽然偶极虽然偶极矩矩为零，但分子在运动过程为零，但分子在运动过程中能产生中能产生瞬时偶极瞬时偶极。非极性分子瞬时偶极之间的作用非极性分子瞬时偶极之间的作用力又称为范德华力力又称为范德华力（Van der Waals forces）。这种作）。这种作用力虽然很弱，但在活细胞膜的磷脂非极性链之间起用力虽然很弱，但在活细胞膜的磷脂非极性链之间起着极其重要的作用。着极其重要的作用。细胞膜的流体镶嵌模型 vs 永久偶极(极性分子)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：FEnergyFF22s2s1g1*u2p2p2g2*u1pu1p*g(px,py)pzO2:KK(2s)2(*2s)2(2p)2(p2p)4(p*2p)2 F2:KK(2s)2(*2s)2(2p)2(p2p)4(p*2p)4 For oxygen and fluorine,2p and 2s are well separated.N2:KK(1g)2(1u)2(1pu)4(2g)2 BEnergyBB22s2s1g1*u2p2p2g2*u1pu1p*g(px,py)pzHOMOLUMOThe 2s-2p interactions effect.B2:KK(1g)2(1u)2(1pu)2共共 振振 有些化合物不能用一个单一的Lewis结构式表示。如硝基甲烷的一个Lewis结构式如下：CH3NOO或或CH3NOO 硝基甲烷的硝基甲烷的Lewis结构式中有一个结构式中有一个NO单键和一个单键和一个N=O双键。通常单键要比双键长。但双键。通常单键要比双键长。但X-射线衍射证实硝基射线衍射证实硝基甲烷分子中两个氮氧键的键长相同甲烷分子中两个氮氧键的键长相同(都是都是122pm)。显然，。显然，上述上述Lewis结构式不能体现硝基甲烷分子的真实结构。其结构式不能体现硝基甲烷分子的真实结构。其真实结构可以通过真实结构可以通过(resonance theory)表述。表述。122pm122pm ：一个分子或离子可以用一个分子或离子可以用2个只个只是电子位置不同的是电子位置不同的Lewis结构式表示。结构式表示。在共振理论中在共振理论中,每一每一个个Lewis结构式称为结构式称为共振式共振式,任何一个单一的共振式并不能任何一个单一的共振式并不能代表分子或离子的真实结构代表分子或离子的真实结构,只有只有共振式的群体共振式的群体或或共振杂共振杂化体化体(resonance hybrid)才能代表分子或离子的真实结构。才能代表分子或离子的真实结构。CH3NOOCH3NOOd dCH3NOOd d两两个个共共振振式式共共振振杂杂化化体体 硝基甲烷是一个具有两个结构特征的单一化合物。硝基甲烷是一个具有两个结构特征的单一化合物。也就是说硝基甲烷是上述两个共振式的共振杂化体。也就是说硝基甲烷是上述两个共振式的共振杂化体。在共振杂化体中在共振杂化体中,两个氮氧键既不是单键两个氮氧键既不是单键,也不是双也不是双键键,而是介于单键与双键之间的两个完全相同的键。而是介于单键与双键之间的两个完全相同的键。书写同一个化合物分子或离子的不同共振式时书写同一个化合物分子或离子的不同共振式时应注意：第一，所有原子的相对位置不变，只有电应注意：第一，所有原子的相对位置不变，只有电子的位置改变；第二子的位置改变；第二,用双箭头用双箭头“”(共振符号共振符号)连接共振式。连接共振式。CH3COOl 链状化合物链状化合物l 环状化合物环状化合物直链直链支链支链碳环碳环杂环杂环芳环芳环不饱和不饱和饱和饱和NOn按官能团分类按官能团分类常见官能团常见官能团 类别类别 官能团官能团 名名 称称 化合物举例化合物举例 名名 称称烯烃烯烃碳碳双键碳碳双键乙烯乙烯 炔烃炔烃 碳碳三键碳碳三键 乙炔乙炔 卤代烃卤代烃 X(F、Cl、Br、I)卤素卤素 CH3CH2Cl 氯乙烷氯乙烷CCH2CCH2HCCHCC烷烃烷烃无无CH3-CH3 乙烷乙烷 有机化合物分子中能体现一类化合物性质有机化合物分子中能体现一类化合物性质的原子或基团，通常称为功能基或官能团。的原子或基团，通常称为功能基或官能团。类别类别 官能团官能团 名名 称称 化合物举例化合物举例 名名 称称 醇醇 -OH 醇羟基醇羟基 C2H5OH 乙醇乙醇 酚酚 OH 酚羟基酚羟基 C6H5OH 苯酚苯酚 酮酮 羰基羰基 CH3COCH3 丙酮丙酮 羧酸羧酸 COOH 羧基羧基 CH3COOH 乙酸乙酸 胺胺 NH2 氨基氨基 C6H5NH2 苯胺苯胺C O 醚醚 醚键醚键 C2H5OC2H5 乙醚乙醚 醛醛 醛基醛基 CH3CHO 乙醛乙醛COCCOH结构决定性质！结构决定性质！双双(多多)官能团有机化合物？官能团有机化合物？(see P8)有机化合物的反应类型 有机反应涉及旧键的断裂和新键的形成。键的断裂有均裂和异裂两种方式：(一)均裂 H3CHH3CH+均均裂裂 带有单电子的原子或基团称为带有单电子的原子或基团称为自由基自由基(free radical)。经过均裂生成自由基的反应叫作自由基经过均裂生成自由基的反应叫作自由基反应反应。一般在光、热或过氧化物存在下进行。一般在光、热或过氧化物存在下进行。自由基反应 (二)异裂 ClCCH3CH3CH3ClCCH3CH3CH3异异裂裂+异裂异裂后生成带正电荷和带负电荷的后生成带正电荷和带负电荷的基团或原子的反应，称为基团或原子的反应，称为离子型反应离子型反应。带正电荷的碳原子称为带正电荷的碳原子称为正碳离子正碳离子。离子型反应 注意箭头差异！注意箭头差异！有机酸碱概念 勃朗斯德酸碱理论勃朗斯德酸碱理论 酸碱质子理论 凡能给出质子的物质都是酸凡能给出质子的物质都是酸,能接受质子的物质都能接受质子的物质都是碱。酸是是碱。酸是质子质子的给予体的给予体,碱是碱是质子质子的接受体。的接受体。(较H2O弱的碱)（较HCl弱的酸）酸碱质子理论体现了酸与碱两者相互转化和相互依存的关系：酸给出质子后产生的酸根为原来酸的共轭碱。酸越强，其共轭碱越弱；同样，碱接受质子之后形成的质子化物为原来碱的共轭酸。碱越强，其共轭酸越弱。在酸碱反应中平衡总是有利于生成较弱的酸和碱l 化合物的酸性强度通常用酸在水中的解离常数化合物的酸性强度通常用酸在水中的解离常数 Ka或或其负对数其负对数pKa表示，表示，Ka 值越大或值越大或 pKa 越小，酸性越强。越小，酸性越强。一般一般 pKa4 为弱酸。为弱酸。l 化合物的碱性强度可以用碱在水中的解离常数化合物的碱性强度可以用碱在水中的解离常数Kb或或其负对数其负对数pKb表示。表示。Kb越大或越大或pKb越小，碱性越强。另越小，碱性越强。另外，也可以用碱的共轭酸的解离常数外，也可以用碱的共轭酸的解离常数Ka或其负对数或其负对数pKa表示。但这时要注意表示。但这时要注意pKa值越大，碱性越强。值越大，碱性越强。(较CH3OH弱的碱)(较H2SO4弱的酸)Lewis(路易斯路易斯)酸碱酸碱 酸碱电子理论 Lewis酸是能接受一对电子形成共价键的物质；酸是能接受一对电子形成共价键的物质；Lewis碱是能提供一对电子形成共价键的物质。碱是能提供一对电子形成共价键的物质。酸是酸是电子对电子对的接受体；碱是的接受体；碱是电子对电子对的给予体。的给予体。+BALewis碱碱Lewis 酸酸AB酸碱加合物 酸碱反应的实质是形成配位键配位键的过程，得到一个酸碱加合物。缺电子的分子、原子和正离子等都属于Lewis酸。Lewis碱通常是具有孤对电子的化合物、负离子或电子对等。FeBr3,AlCl3,SnCl2,H+,Ag+,Cu2+,Br+,CH3+RNH2ROHROR RSH RORS-HO-H2C CH2三溴化铁等Lewis酸均能与溴、乙醚等Lewis碱发生酸碱反应。FeBr3BrBr+FeBr4+BrLewis 酸酸Lewis 碱碱（电电子子对对接接受受体体）（电电子子对对给给予予体体）FeBr3 分子中的铁外层有一个空轨道分子中的铁外层有一个空轨道(课本课本P9：只有六个电子？只有六个电子？),可以接受一对电子。可以接受一对电子。确定有机化合物结构的步骤与方法（有兴趣者自学）l 分离纯化 l 元素分析l 确定实验式和分子式 l 结构式的测定 蒸馏、重结晶和升华以及色谱法等 元素定性分析和定量分析：化学法、仪器法 相对分子质量测定：沸点升高法、冰点降低法、质谱法 化学方法、波谱方法（第三章）1.有机化合物与有机化学的定义2.共价键 碳的杂化轨道;键长,键角,键能,键的极性；简化的Lewis结构式3.分子的极性 分子中所有化学键极性的向量和4.分子间作用力 范德华力;偶极-偶极力;氢键5.有机物的分类 按碳骨架分类;按功能基分类6.有机反应类型均裂:游离基反应;异裂:离子型反应7.有机酸碱概念 酸碱质子理论;酸碱电子理论 8.分子轨道与共振 共振式;共振杂化体9.确定有机化合物结构的步骤与方法 本章要点