论有机化学胡宏纹

主要参考书主要参考书v1 1、曾昭琼主编、曾昭琼主编?有机化学有机化学?上、下册，第四上、下册，第四版高教出版社版高教出版社v2 2、邢其毅等、邢其毅等?根底有机化学根底有机化学?上、下册第二上、下册第二版高教出版社版高教出版社v3 3、胡宏文主编、胡宏文主编?有机化学有机化学?上、下册第二版上、下册第二版 ，高等教育出版社，高等教育出版社v4 4、高鸿宾主编、高鸿宾主编?有机化学有机化学?(?(第三版第三版)，高等教，高等教育出版社育出版社第一章 绪论第一节第一节第一节第一节 有机化合物和有机化有机化合物和有机化有机化合物和有机化有机化合物和有机化学学学学第二节第二节第二节第二节 有机化有机化有机化有机化合物的结构合物的结构合物的结构合物的结构第三节第三节第三节第三节 价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型第四节第四节第四节第四节 原子轨道和分子轨道原子轨道和分子轨道原子轨道和分子轨道原子轨道和分子轨道 第五节第五节第五节第五节 官能团和有机化合物的官能团和有机化合物的官能团和有机化合物的官能团和有机化合物的分类分类分类分类提提纲纲第一节、有机化合物第一节、有机化合物第一节、有机化合物第一节、有机化合物organic compoundorganic compound和和和和 有机化学有机化学有机化学有机化学organic chemistryorganic chemistry1 1、18281828年以前年以前 前期有机化学，或者称为有机化学的童年期前期有机化学，或者称为有机化学的童年期 从有机体内提取有机物从有机体内提取有机物 “生命力学论支配有机化学，有一种蒙昧感，神秘感。生命力学论支配有机化学，有一种蒙昧感，神秘感。停留在别离、提取、提纯阶段停留在别离、提取、提纯阶段 蔗糖、染料、药物、香料蔗糖、染料、药物、香料一、有机化学的产生和开展一、有机化学的产生和开展一、有机化学的产生和开展一、有机化学的产生和开展(1)1828(1)1828年德国化学家维勒年德国化学家维勒Wohler.FWohler.F第一次完全用无机化合第一次完全用无机化合 物在实验室合成了尿素发表了划时代的著名论文：物在实验室合成了尿素发表了划时代的著名论文：“论尿素论尿素的的 人工制成人工制成(物理学和化学年鉴，物理学和化学年鉴，18281828年，年，1212卷卷)。NH4Cl +AgCNO AgCl+NH4CNO NH4Cl +AgCNO AgCl+NH4CNO NH4CNO CO(NH2)2 NH4CNO CO(NH2)2 动摇了动摇了“生命力论的根底从此有机化合物的合成进入大开展生命力论的根底从此有机化合物的合成进入大开展 2 2、18281828年年-1945-1945年第二次世界大战结束有机化学的青年期年第二次世界大战结束有机化学的青年期 由提取进入到提取合成并举的时代由提取进入到提取合成并举的时代 18651865年凯库勒年凯库勒KekuleKekule提出了苯的结构提出了苯的结构(2)(2)有机理论的建立有机理论的建立 18571857年年 凯库勒凯库勒KekuleKekule和库帕和库帕CouperCouper 独立分别的提出了碳原子是四价的独立分别的提出了碳原子是四价的 18741874年范特霍夫年范特霍夫Vant Hoff.J.HVant Hoff.J.H提出碳提出碳的四面体构型学说，开创了从立体角度研的四面体构型学说，开创了从立体角度研究有机物的立体化学究有机物的立体化学 18851885年拜尔年拜尔(Von(Von BaeyerBaeyer.A).A)提出张力学说提出张力学说J.H.Vant Hoff至此，经典的有机理论根本建立至此，经典的有机理论根本建立2 2、18281828年年-1945-1945年第二次世界大战结束有机化学的青年期年第二次世界大战结束有机化学的青年期 由提取进入到提取合成并举的时代由提取进入到提取合成并举的时代 价键理论价键理论 量子化学量子化学 诱导效应和共轭效应及共振论的建立诱导效应和共轭效应及共振论的建立1916年路易斯年路易斯Lewis,G.N提出提出 价键的电子理论；价键的电子理论；2 2、18281828年年-1945-1945年第二次世界大战结束有机化学的青年期年第二次世界大战结束有机化学的青年期 由提取进入到提取合成并举的时代由提取进入到提取合成并举的时代(2)(2)有机理论的建立有机理论的建立开展了有机化学理论开展了有机化学理论3 3、19451945年年 有机化学的成年期有机化学的成年期 进入合成时代进入合成时代 1 1研究手段的大开展研究手段的大开展 各种光谱技术的应用各种光谱技术的应用 别离技术别离技术 合成技术合成技术 2 2天然产物的合成天然产物的合成 1950 1950年青霉素年青霉素 1951 1951年可的松年可的松 1954 1954年胆固醇、马钱子碱年胆固醇、马钱子碱 利血平利血平 1960 1960年叶绿素年叶绿素 秋水仙碱秋水仙碱 1965 1965年头孢菌素年头孢菌素 1972 1972年年 B12 B12 19731973年前列腺素年前列腺素F22F22 1981 1981年沙海葵毒素年沙海葵毒素 3 3理论体系的不断丰富理论体系的不断丰富 4 4新试剂和新反响的发现新试剂和新反响的发现 学术成就学术成就 诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖1901-2002，70届与有机化学届与有机化学有关。有关。二十世纪二十世纪46项重大创造，项重大创造，8项与有机化学有项与有机化学有关。关。汪猷汪猷(1910-1997)，杰出的有机化学家，中国抗生素研，杰出的有机化学家，中国抗生素研究的开拓者。究的开拓者。1955年受聘为中国科学院数学物理化学学部年受聘为中国科学院数学物理化学学部委员，曾任中国化学会副理事长和委员，曾任中国化学会副理事长和?化学学报化学学报?主编多年，主编多年，并任国际化学刊物并任国际化学刊物?四面体四面体?参谋编辑等。参谋编辑等。邢其毅邢其毅(1911-2002)，有机化学家，教育家。中国科学，有机化学家，教育家。中国科学院院士，北京大学化学系教授，中国化学会理事，院院士，北京大学化学系教授，中国化学会理事，?化学化学学报学报?编委。主编的编委。主编的?根底有机化学根底有机化学?是国内正式出版的第是国内正式出版的第一本中国人自己编写的有机化学教科书。一本中国人自己编写的有机化学教科书。钮经义钮经义(1920-1995)中国生物化学家，中国科学院院士。中国生物化学家，中国科学院院士。曾任中国科学院上海生物化学研究所研究员、室主任，中曾任中国科学院上海生物化学研究所研究员、室主任，中国生物化学会理事等职。专长有机合成、蛋白质结构分析国生物化学会理事等职。专长有机合成、蛋白质结构分析与多肽合成。与多肽合成。二、有机化合物和有机化学的定义二、有机化合物和有机化学的定义二、有机化合物和有机化学的定义二、有机化合物和有机化学的定义vv有机化合物：碳的化合物。有机化合物：碳的化合物。有机化合物：碳的化合物。有机化合物：碳的化合物。C C、H HOO、N N、X X、P P、S Svv有机化学：是研究有机化合物的化学。有机化学：是研究有机化合物的化学。有机化学：是研究有机化合物的化学。有机化学：是研究有机化合物的化学。vv 就是研究有机化合物的组成、结构、性质、就是研究有机化合物的组成、结构、性质、就是研究有机化合物的组成、结构、性质、就是研究有机化合物的组成、结构、性质、vv 合成、应用及其变化规律的一门科学。合成、应用及其变化规律的一门科学。合成、应用及其变化规律的一门科学。合成、应用及其变化规律的一门科学。第二节、有机化合物的结构第二节、有机化合物的结构第二节、有机化合物的结构第二节、有机化合物的结构一、经验式和分子式一、经验式和分子式一、经验式和分子式一、经验式和分子式经验式：经验式：经验式：经验式：化合物中各种原子的最小整数比，可以由各元素的含量算出。化合物中各种原子的最小整数比，可以由各元素的含量算出。化合物中各种原子的最小整数比，可以由各元素的含量算出。化合物中各种原子的最小整数比，可以由各元素的含量算出。例：某化合物中 C 60%，H 13.4%，O 26.6%，求其经验式。经测定，相对分子量为120，算其分子式。C的物质的量mol=60.00/12.01=5.00H的物质的量 mol=13.40/1.008=13.29 O的物质的量 mol=26.60/16.00=1.66 分子式为(C3H8O)2 即：C6H16O2。分子式：分子式：分子式：分子式：表示分子中所含各种原子的数目。表示分子中所含各种原子的数目。表示分子中所含各种原子的数目。表示分子中所含各种原子的数目。C:H:O=5.00/1.66 ：13.29/1.66 ：1.66/1.66=3:8:1经验式为C3H8OC3H8O的式量=123+18+16=60二、同分异构体和同分异构现象二、同分异构体和同分异构现象二、同分异构体和同分异构现象二、同分异构体和同分异构现象vv同分异构体：分子式相同，由于碳原子之间的连接方式和空同分异构体：分子式相同，由于碳原子之间的连接方式和空同分异构体：分子式相同，由于碳原子之间的连接方式和空同分异构体：分子式相同，由于碳原子之间的连接方式和空vv 间间间间的的的的排排排排布布布布方方方方式式式式不不不不同同同同，产产产产生生生生结结结结构构构构不不不不同同同同的的的的一一一一系系系系列列列列化化化化合合合合物物物物 vv同分异构表达象：产生同分异构体的现象同分异构表达象：产生同分异构体的现象同分异构表达象：产生同分异构体的现象同分异构表达象：产生同分异构体的现象C4H8的同分异构现象三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法 蛛网式蛛网式 结构简式结构简式1凯库勒结构式凯库勒结构式 Kekule structure键线式键线式vv回忆：回忆：化学键的类型化学键的类型vv(1)(1)离子键离子键vv电子由一个原子完全转移另一个原子电子由一个原子完全转移另一个原子vv由正负电荷吸引成键由正负电荷吸引成键 三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法 2 2 路易斯结构式路易斯结构式 Lewis structure如如NaClNaCl(2)(2)共价键共价键vv 要点：共价键的形成看成是原子轨道的重叠或电子配对的要点：共价键的形成看成是原子轨道的重叠或电子配对的结果。两个原子的未成键的电子，假设自旋相反，就能配对。结果。两个原子的未成键的电子，假设自旋相反，就能配对。成键的电子只处于化学键相连的原子之间成键的电子只处于化学键相连的原子之间(定域的定域的)。vv由一对电子形成的共价键叫单键，用一条直线来表示由一对电子形成的共价键叫单键，用一条直线来表示“，如果两个原子各有两个或三个未成键的电子，构成的共价键如果两个原子各有两个或三个未成键的电子，构成的共价键那么为双键或三键。那么为双键或三键。Bonded pair三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法 2 2 路易斯结构式路易斯结构式 Lewis structurevv回忆：回忆：化学键的类型化学键的类型(3)(3)配价键配价键特殊的共价键，形成键的电子对在成键以前是属于一个原子的。给予体给予体接受体接受体三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法 2 2 路易斯电子结构式路易斯电子结构式 Lewis structurevv回忆：回忆：化学键的类型化学键的类型三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法三、有机化合物的结构表示方法 2 2路易斯式路易斯式 Lewis structure 即即 用电子对表示共价键的结构式用电子对表示共价键的结构式 练习问题练习问题 将凯库勒式改写成路易斯式。将凯库勒式改写成路易斯式。第三节、第三节、第三节、第三节、价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型(valenceshell electronpair repulsion model)简称简称VSEPR模型模型 是用来定性的推测中心原子上共价键的方向。价层电子对互斥模型认为决定中心原子立体结构指共价键的方向的首要因素是它的价电子层中成键电子对与孤电子对之间的相互作用。第四节、第四节、第四节、第四节、原子轨道和分子轨道原子轨道和分子轨道原子轨道和分子轨道原子轨道和分子轨道一、原子轨道一、原子轨道一、原子轨道一、原子轨道 AO法法 Atomic Orbital 原子中电子的运动状态，用波函数表示是量子化学中用能量来描述运动状态的波动方程式S电子的电子云图：1s2s3s2p电子云3p电子云p电子的电子云图：2pz 2px 2py电子云轮廓图电子云轮廓图s pz pypx 二二 价键理论价键理论 VBVB法法 Valence bond1 价键的形成价键的形成可看成是可看成是原子轨道重叠或电子配对的结果。原子轨道重叠或电子配对的结果。条件：条件：未成对电子，自旋相反未成对电子，自旋相反 共价键的饱和性共价键的饱和性：原子的价键数：原子的价键数=原子未成对电子的数目；原子未成对电子的数目；共价键的方向性共价键的方向性：原子轨道重叠程度大小决定共价键的牢：原子轨道重叠程度大小决定共价键的牢 固程度。固程度。2px2px1s1s有效重叠，可以成键有效重叠，可以成键重叠较小，不能成键重叠较小，不能成键 头碰头重叠键；肩并肩重叠键 2 2 2 2 轨道杂化：同一原子的能量相近的轨道可进行杂化，组成轨道杂化：同一原子的能量相近的轨道可进行杂化，组成轨道杂化：同一原子的能量相近的轨道可进行杂化，组成轨道杂化：同一原子的能量相近的轨道可进行杂化，组成能量相等能量相等能量相等能量相等 的杂化轨道，这样使成键能力更强，体系能的杂化轨道，这样使成键能力更强，体系能的杂化轨道，这样使成键能力更强，体系能的杂化轨道，这样使成键能力更强，体系能量降低，成量降低，成量降低，成量降低，成 键后可到达最稳定的分子态。杂化轨道数键后可到达最稳定的分子态。杂化轨道数键后可到达最稳定的分子态。杂化轨道数键后可到达最稳定的分子态。杂化轨道数目等于参与目等于参与目等于参与目等于参与 杂化的原子轨道数目杂化的原子轨道数目杂化的原子轨道数目杂化的原子轨道数目 分子式分子式 杂化方式杂化方式 BeCl2 C2H2 sp 直线型分子直线型分子 BF3 C2H4 sp2 平面型分子平面型分子 CCl4 C2H6 sp3 正四面体结构正四面体结构 局限性在于只能表示两个原子相互作用形成的共价键，即电子局限性在于只能表示两个原子相互作用形成的共价键，即电子 定域。对共轭双键无法形象地表示。定域。对共轭双键无法形象地表示。(电子离域电子离域单个单个sp3杂化轨道杂化轨道 能量相近的原子轨道可杂化形成能量相等的杂化轨能量相近的原子轨道可杂化形成能量相等的杂化轨道道。杂化杂化4个个sp3杂化轨道杂化轨道 三三分子轨道法分子轨道法 MOMO法法 Molecular Orbital 是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动状态；是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动状态；1 1分子轨道分子轨道：是由能量相近的原子的原子轨道：是由能量相近的原子的原子轨道进行进行2 2 线性组合得到的。线性组合得到的。n n个原子轨道线性个原子轨道线性组合形组合形 3 3 成成n n个分个分子轨道；子轨道；2 由原子轨道组成分子轨道时，必须由原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件符合三个条件：1 1对称匹配，既组成分子轨道的原子轨道的符号对称匹配，既组成分子轨道的原子轨道的符号(位相位相)必须相同；必须相同；对称对称;如如SS,SPX,PXPx,SdX2-Y2SS,SPX,PXPx,SdX2-Y2，组成的键叫，组成的键叫键；是由键；是由对称的原子轨道组成。对称的原子轨道组成。对称对称:PYPy,PZ:PYPy,PZPZPZ组成的键叫组成的键叫键，是由键，是由对称的原子轨道组成。对称的原子轨道组成。vv 轨道：根据分子轨道的对称性，呈圆柱形对称，沿键轨道：根据分子轨道的对称性，呈圆柱形对称，沿键轨道：根据分子轨道的对称性，呈圆柱形对称，沿键轨道：根据分子轨道的对称性，呈圆柱形对称，沿键轴旋转，它的形状和符号都不变，这种分子轨道称为轴旋转，它的形状和符号都不变，这种分子轨道称为轴旋转，它的形状和符号都不变，这种分子轨道称为轴旋转，它的形状和符号都不变，这种分子轨道称为轨轨轨轨道；如：道；如：道；如：道；如：轨道：两个相互平行的轨道：两个相互平行的轨道：两个相互平行的轨道：两个相互平行的P P P P轨道在侧面重叠形成分子轨道，轨道在侧面重叠形成分子轨道，轨道在侧面重叠形成分子轨道，轨道在侧面重叠形成分子轨道，如如如如Pz-PzPz-PzPz-PzPz-Pz或或或或Py-PyPy-PyPy-PyPy-Py，所形成的分子轨道，中间有结面这种分子所形成的分子轨道，中间有结面这种分子所形成的分子轨道，中间有结面这种分子所形成的分子轨道，中间有结面这种分子轨道叫做轨道叫做轨道叫做轨道叫做轨道轨道轨道轨道3 3能量相近，成键的原子轨道的能量相近能量差越小越好。能量相近，成键的原子轨道的能量相近能量差越小越好。2 2最大重叠，原子轨道重叠的局部要最大，越大越好，使所形成的键稳定；最大重叠，原子轨道重叠的局部要最大，越大越好，使所形成的键稳定；S S轨道与轨道与轨道与轨道与PyPy轨道是有局部重叠，但因其中一局部波相相同，一局部轨道是有局部重叠，但因其中一局部波相相同，一局部轨道是有局部重叠，但因其中一局部波相相同，一局部轨道是有局部重叠，但因其中一局部波相相同，一局部波相不同，两局部正好抵消，所以不能有效的成键。波相不同，两局部正好抵消，所以不能有效的成键。波相不同，两局部正好抵消，所以不能有效的成键。波相不同，两局部正好抵消，所以不能有效的成键。反键轨道反键轨道成键轨道成键轨道H2的的分子轨道分子轨道E12反键轨道反键轨道成键轨道成键轨道乙烯的乙烯的分子轨道分子轨道E12第五节、第五节、第五节、第五节、官能团和有机化合物的分类官能团和有机化合物的分类官能团和有机化合物的分类官能团和有机化合物的分类一一、按碳架分类按碳架分类链状化合物链状化合物环形化合物环形化合物(脂肪族化合物脂肪族化合物)碳环化合物碳环化合物杂环化合物杂环化合物芳芳环环化化合合物物脂脂环环化化合合物物脂脂杂杂环环化化合合物物芳芳杂杂环环化化合合物物二、二、按官能团分类按官能团分类官能团：有机化合物分子中比较活泼、容易发生反响并反映官能团：有机化合物分子中比较活泼、容易发生反响并反映着某类有机化合物共同特性的原子或基团。着某类有机化合物共同特性的原子或基团。使用使用时，直接，直接删除本除本页！精品精品课件，你件，你值得得拥有有！精品精品课件，你件，你值得得拥有有！使用使用时，直接，直接删除本除本页！精品精品课件，你件，你值得得拥有有！精品精品课件，你件，你值得得拥有有！使用使用时，直接，直接删除本除本页！精品精品课件，你件，你值得得拥有有！精品精品课件，你件，你值得得拥有有！谢 谢 大 家！