海纳百川有容乃大课件

Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学海海纳纳百百川川有有容容乃乃大大新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院新乡学院勤勤奋奋求求实实敬敬业业创创新新第一章第一章有机化合物的结构和性质有机化合物的结构和性质1.1 1.1 有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学1.2 1.2 有机化合物的特点有机化合物的特点1.3 1.3 有机化合物中的共价键有机化合物中的共价键1.4 1.4 有机化合物中共价键的性质有机化合物中共价键的性质 1.5 1.5 共价键的断裂共价键的断裂均裂与异裂均裂与异裂1.6 1.6 有机化学中的酸碱概念有机化学中的酸碱概念1.7 1.7 有机化合物的分类有机化合物的分类1.8 1.8 有机化学的发展及学习有机化学的重要性有机化学的发展及学习有机化学的重要性Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学1.1 1.1 有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学一、有机化学的发展一、有机化学的发展人们对有机化合物和有机化学的认识也是逐步深化的人们对有机化合物和有机化学的认识也是逐步深化的.人类使用有机物质虽已有很长的历史，但是对纯物质的人类使用有机物质虽已有很长的历史，但是对纯物质的认识和取得是比较近代的事情。认识和取得是比较近代的事情。直到十八世纪末期，才开始由动植物取得一系列较纯的直到十八世纪末期，才开始由动植物取得一系列较纯的有机物质。有机物质。如：如：1773年年首次由尿内取得纯的尿素首次由尿内取得纯的尿素.1805年年由鸦片内取得第一个生物碱由鸦片内取得第一个生物碱-吗啡吗啡.1824年，德国化学家维勒（年，德国化学家维勒（F.Whler）从氰经水解）从氰经水解制得草酸。制得草酸。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学1828年年维维勒勒无无意意中中用用加加热热的的方方法法又又使使氰氰酸酸铵铵转转化化为为尿尿素素-氰氰和和氰氰酸酸铵铵都都是是无无机机化化合合物物，而而草草酸酸和和尿尿素素都都是是有机化合物有机化合物-首次人工用氰酸铵合成了尿素。首次人工用氰酸铵合成了尿素。维维勒勒的的由由氰氰酸酸铵铵合合成成尿尿素素的的实实验验结结果果给给予予“生生命命力力”学说第一次冲击，促进了有机化合物的人工合成学说第一次冲击，促进了有机化合物的人工合成:尿素尿素氰酸铵氰酸铵NH4OCNH2NCNH2ODepartment of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学从从19世纪初至中期有机化学成为一门学科，建立了经典世纪初至中期有机化学成为一门学科，建立了经典的有机结构理论。的有机结构理论。1857年凯库勒提出了碳是四价的学说。年凯库勒提出了碳是四价的学说。1858年，库帕（年，库帕（Couper,AS）提出：）提出：“有机化合物分有机化合物分子中碳原子都是四价的，而且互相结合成碳链。子中碳原子都是四价的，而且互相结合成碳链。”构成构成了有机化学结构理论基础。了有机化学结构理论基础。1861年，布特列洛夫提出了化学结构的观点，指出分年，布特列洛夫提出了化学结构的观点，指出分子中各原子以一定化学力按照一定次序结合，这称为分子中各原子以一定化学力按照一定次序结合，这称为分子结构；一个有机化合物具有一定的结构，其结构决定子结构；一个有机化合物具有一定的结构，其结构决定了它的性质；而该化合物结构又是从其性质推导出来的；了它的性质；而该化合物结构又是从其性质推导出来的；分子中各原子之间存在着互相影响。分子中各原子之间存在着互相影响。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学1865年，凯库勒提出了苯的构造式。年，凯库勒提出了苯的构造式。1874年，范特霍夫年，范特霍夫(VantHoff.J.H)和勒贝尔和勒贝尔(LeBel,J.A)分别提出碳四面体构型学说，建立了分子的立体概念，分别提出碳四面体构型学说，建立了分子的立体概念，说明了旋光异构现象。说明了旋光异构现象。1885年，拜尔（年，拜尔（VonBaeyer.A)提出张力学说。提出张力学说。至此，经典的有机结构理论基本建立起来。至此，经典的有机结构理论基本建立起来。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学自从拉瓦锡（自从拉瓦锡（Lavoisier.A.L)和李比希（和李比希（VonLiebig.J.F)创造有机化合物的分析方法之后，发现有机化创造有机化合物的分析方法之后，发现有机化合物均含有碳元素，绝大多数的含氢元素，此外，很多合物均含有碳元素，绝大多数的含氢元素，此外，很多的有机化合物还含氧、硫、氮等元素。的有机化合物还含氧、硫、氮等元素。葛美林（葛美林（Gmelin.L)凯库勒凯库勒(KeKule.A)认为碳是有机化认为碳是有机化合物的基本元素，把合物的基本元素，把“碳化合物称为有机化合物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有机化学定义为碳化合物的化学”。肖莱马（肖莱马（Schorlemmer,c.)在此基础上发展了这个观在此基础上发展了这个观点，认为碳的四个价键除自己相连之外，其余与氢结合，点，认为碳的四个价键除自己相连之外，其余与氢结合，于是就形成了各种各样的碳氢化合物于是就形成了各种各样的碳氢化合物烃，其他有机烃，其他有机化合物都是由别的元素取代烃中的氢衍生出来的，因此，化合物都是由别的元素取代烃中的氢衍生出来的，因此，把有机化学定义为研究烃及其衍生物的化学。把有机化学定义为研究烃及其衍生物的化学。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学人人们们深深信信：不不但但可可以以从从简简单单物物质质合合成成与与天天然然有有机机物物完完全全相相同同的的物物质质，还还可可以以合合成成有有机机体体不不能能合合成成的的比比天天然然有有机物更好的物质机物更好的物质-有机化学进入了合成的时代。有机化学进入了合成的时代。有机化学作为一门科学就真正形成了。有机化学作为一门科学就真正形成了。19世世纪纪下下半半叶叶,有有机机合合成成得得到到了了快快速速发发展展，20世世纪纪初初开开始始建建立立了了以以煤煤焦焦油油为为原原料料合合成成染染料料、药药物物和和炸炸药药为为主主的的有机化学工业。有机化学工业。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学20世纪建立了现代有机结构理论。世纪建立了现代有机结构理论。1916年，路易斯（年，路易斯（Lewis,G.N）提出了共价键电子理论）提出了共价键电子理论.20世世纪纪30年年代代，量量子子力力学学原原理理和和方方法法引引入入化化学学领领域域以以后后，建立了量子化学。建立了量子化学。20世世纪纪40年年代代开开始始发发展展了了以以石石油油为为主主要要原原料料的的有有机机化化学学工工业业,特特别别是是生生产产合合成成纤纤维维、合合成成橡橡胶胶、合合成成树树脂脂和和塑塑料为主的有机合成材料工业料为主的有机合成材料工业.20世世纪纪60年年代代，合合成成了了维维生生素素B12，发发现现了了分分子子轨轨道道守守恒原理。恒原理。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学二、有机化学的定义二、有机化学的定义有机化学有机化学研究研究含碳含碳化合物的化学。化合物的化学。有有机机化化合合物物:都都含含有有碳碳原原子子,即即都都是是含含碳碳化化合合物物，或或者者碳碳烃烃化化合合物物及及其其衍衍生生物物。可可含含C C、H H、O O、N N、P P、S S等元素。等元素。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学 绝绝大大多多数数有有机机化化合合物物也也都都含含有有氢氢,从从结结构构上上看看,所所有有的的有有机机化化合合物物都都可可以以看看作作碳碳氢氢化化合合物物以以及及从从碳碳氢氢化化合合物物衍衍生生而而得得的的化化合物。合物。有机化学有机化学研究碳氢化合物及其衍生物的化学。研究碳氢化合物及其衍生物的化学。注注：对对CO、CO2、CO32-等等简简单单化化合合物物习习惯惯上上还还是是称称作无机化合物。作无机化合物。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学 绝大多数有机物只是由碳，氢，氧，卤素，硫和磷绝大多数有机物只是由碳，氢，氧，卤素，硫和磷等少数元素组成等少数元素组成,但种类繁多。但种类繁多。碳元素碳元素:核外电子排布核外电子排布 1s1s2 22s2s2 22p2p2 2 碳原子相互结合能力很强（碳链和碳环）。碳原子相互结合能力很强（碳链和碳环）。1.2 1.2 有机化合物的特点有机化合物的特点Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学 分分子子式式相相同同而而结结构构相相异异因因而而其其性性质质也也各各异异的的不不同同化化合合物，称为同分异构体，这种现象叫物，称为同分异构体，这种现象叫同分异构现象同分异构现象。如：如：乙醇乙醇:CH3CH2-OH甲醚甲醚:CH3-O-CH3 丁烷丁烷:CH3CH2CH2CH3 异丁烷异丁烷:CH3CHCH3CH31.2.1有机化合物结构上的主要特点有机化合物结构上的主要特点:同分异构现象同分异构现象一、同分异构现象一、同分异构现象Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学化化 合合 物物分分 子子 式式构构 造造 式式结构简式结构简式分子模型分子模型乙乙 醇醇甲甲 醚醚C2H6OC2H6OH3C-CH2-OHH3C-O-CH3Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学 碳碳化化合合物物含含有有的的碳碳原原子子数数和和原原子子种种类类越越多多,它它的同分异构体也越多。的同分异构体也越多。如：如：庚烷庚烷C7H16的同分异构体数的同分异构体数9个。个。辛烷辛烷C8H18的同分异构体数可达的同分异构体数可达18个。个。癸烷癸烷C10H22的同分异构体数可达的同分异构体数可达75个。个。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学前述丁烷和异丁烷的异构现象，只是分子中各原子前述丁烷和异丁烷的异构现象，只是分子中各原子间相互结合的顺序不同而引起的，只是间相互结合的顺序不同而引起的，只是构造构造不同而导不同而导致的异构现象，又叫做构造异构现象。致的异构现象，又叫做构造异构现象。有机化合物还可由于有机化合物还可由于构型构型(顺、反；顺、反；Z、E；R、S)和和构象构象不同而造成异构现象。不同而造成异构现象。二、构造异构现象二、构造异构现象Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学化化合合物物的的结结构构是是指指：分分子子中中原原子子间间的的排排列列次次序序、原原子子相相互互间间的的立立体体位位置置、化化学学键键的的结结合合状状态态以以及及分分子子中中电电子子的分布状态等各项内容在内的总称。的分布状态等各项内容在内的总称。三、化合物的结构三、化合物的结构Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学与与无无机机物物、无无机机盐盐相相比比，有有机机化化合合物物一一般般有有以以下下特特点点:(1)大多数有机化合物可以燃烧大多数有机化合物可以燃烧(如汽油如汽油)。(2)一一般般有有机机化化合合物物热热稳稳定定性性较较差差,易易受受热热分分解解，许许多多有有机化合物在机化合物在200300时就逐渐分解。时就逐渐分解。(3)许许多多有有机机化化合合物物在在常常温温下下为为气气体体、液液体体。常常温温下下为为固固体体的的有有机机化化合合物物，其其熔熔点点一一般般也也很很低低，一一般般很很少少超超过过300，因因为为有有机机化化合合物物晶晶体体一一般般是是由由较较弱弱的的分分子子间力维持所致。间力维持所致。1.2.2有机化合物性质上的特点有机化合物性质上的特点Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(4)一一般般有有机机化化合合物物的的极极性性较较弱弱或或没没有有极极性性。水水是是极极性性强强,介介电电常常数数很很大大的的液液体体,一一般般有有机机物物难难溶溶于于水水或或不不溶溶于于水水而而易易溶溶于于某某些些有有机机溶溶剂剂(苯苯、乙乙醚醚、丙丙酮酮、石石油油醚醚)。但但一一些些极极性性强强的的有有机机物物,如如低低级级醇醇、羧羧酸酸、磺磺酸酸等也溶于水。等也溶于水。(5)有有机机物物的的反反应应多多数数不不是是离离子子反反应应,而而是是分分子子间间的的反反应应.除除自自由由基基型型反反应应外外,大大多多数数反反应应需需要要一一定定的的时时间间。为为加加速速反反应应,往往往往需需要要加加热热、加加催催化化剂剂或或光光照照等等手手段段来来增增加加分分子子动动能能、降降低低活活化化能能或或改改变变反反应应历历程程来来缩缩短短反反应时间。应时间。(6)有机反应往往不是单一反应。有机反应往往不是单一反应。(主反应和副反应主反应和副反应)。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学碳碳元元素素:核核外外电电子子排排布布1S22S22P2，不不易易获获得得或或失失去去价电子，易形成共价键。价电子，易形成共价键。(1)路路易易斯斯结结构构式式:用用共共用用电电子子的的点点来来表表示示共共价价键键的的结构式。结构式。(2)凯库勒结构式凯库勒结构式:用一根短线代表一个共价键用一根短线代表一个共价键。路易斯结构式路易斯结构式凯库勒结构式凯库勒结构式1.3 1.3 有机化合物中的共价键有机化合物中的共价键C+4HCHHHHCHHHHDepartment of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学 原原子子轨轨道道原原子子中中每每个个电电子子的的运运动动状状态态都都可可以以用用一一个个单单电电子子的的波波函函数数（x x，y y，z z）来来描描述述.称称为为原原子子轨轨道道,因此电子云的形状也可以表达为轨道的形状。因此电子云的形状也可以表达为轨道的形状。（1 1）价价键键的的形形成成可可看看作作是是原原子子轨轨道道的的重重叠叠(交交盖盖)或或电电子子(自旋相反自旋相反)配对的结果。配对的结果。（2 2）共共价价键键具具有有饱饱和和性性一一个个未未成成对对的的电电子子既既经经配配对成键对成键,就不能与其它未成对电子偶合。就不能与其它未成对电子偶合。（3 3）共共价价键键具具有有方方向向性性(最最大大重重叠叠原原理理):):两两个个电电子子的的原子轨道的重叠部分越大原子轨道的重叠部分越大,形成的共价键就越牢固。形成的共价键就越牢固。一一、价键理论、价键理论:Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学共价键具有方向性共价键具有方向性(最大重叠原理最大重叠原理):2p1syx1s2pyx（a a）x x轴方向结合成键轴方向结合成键（b b）非）非x x轴方向重叠较小轴方向重叠较小不能形成键不能形成键Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(1)(1)当当原原子子组组成成分分子子时时,形形成成共共价价键键的的电电子子即即运运动动于整个分子区域。于整个分子区域。(2)(2)分分子子中中价价电电子子的的运运动动状状态态,即即分分子子轨轨道道,用用波波函数函数 来描述。来描述。(3)(3)分分子子轨轨道道由由原原子子轨轨道道线线性性组组合合形形成成,形形成成的的轨轨道数与参与成键的原子轨道数相等。道数与参与成键的原子轨道数相等。1 1=1 1+2 2 (符号相同符号相同,即即:波相相同，成键轨道波相相同，成键轨道)2 2=1 1-2 2 (符号不同符号不同,即即:波相相反，反键轨道波相相反，反键轨道)二二、分子轨道理论、分子轨道理论Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学 每个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子。每个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子。电子总是首先进入能量低的分子轨道，当此轨道已电子总是首先进入能量低的分子轨道，当此轨道已占满后，电子再进入能量较高的轨道。占满后，电子再进入能量较高的轨道。2个氢原子轨道组成个氢原子轨道组成2个氢分子轨道个氢分子轨道12反键轨道反键轨道2=1-2成键轨道成键轨道2=1+2能能量量Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学三三、杂化轨道理论、杂化轨道理论2p2s1s能能 量量碳原子基态的电子构型碳原子基态的电子构型Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学碳原子在与氢原子成健前，它的已成对的碳原子在与氢原子成健前，它的已成对的2s电子中，电子中，有一个有一个s电子容易被激发至能量较高的电子容易被激发至能量较高的2pz空轨道中空轨道中(只只需要需要402kJ/mol的能量的能量)。这个激发态的电子构型可以表示为这个激发态的电子构型可以表示为1s22s12p1x2p1y2p1z。按照鲍林按照鲍林(LPauling)提出的杂化理论，原子轨道在成提出的杂化理论，原子轨道在成健时可进行杂化而组成能量相近的健时可进行杂化而组成能量相近的“杂化轨道杂化轨道”。这种。这种杂化轨道的成键能力更强，即使部分能量需补偿激发杂化轨道的成键能力更强，即使部分能量需补偿激发的需要，仍然可以使体系释出能量而趋于稳定。的需要，仍然可以使体系释出能量而趋于稳定。因此这里的一个因此这里的一个2s轨道与三个轨道与三个2p轨道轨道(2px、2py、2pz)通过杂化而形成四个杂化轨道通过杂化而形成四个杂化轨道(见下图见下图)。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学2p2s1s一个一个2s电子激发至能量较高的电子激发至能量较高的2pz空轨道只需要空轨道只需要402kJ/mol能能 量量2p2s1s基态基态激发态激发态sp3杂化态杂化态碳原子碳原子2s电子的激发和电子的激发和sp3杂化杂化Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学上述形成的新的杂化轨道叫做上述形成的新的杂化轨道叫做sp3杂化轨道，它们杂化轨道，它们可以分别和氢原子的可以分别和氢原子的s原子轨道形成共价键，即原子轨道形成共价键，即4个个sp3-s型的型的C-H键键(CH4)。在形成一个在形成一个CH健时，释放出健时，释放出414kJ/mol能量。能量。在激发、杂化和成键的全部过程中，除去补偿激在激发、杂化和成键的全部过程中，除去补偿激发所需的发所需的402kJ/mol能量，形成能量，形成CH4时仍可有约时仍可有约1255kJ/mol的能量释出。这个体系显然要比只形的能量释出。这个体系显然要比只形成两个共价键的成两个共价键的CH2稳定得多。稳定得多。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学sp3杂化轨道的图形杂化轨道的图形这四个这四个sp3杂化轨道的能量是相等的，每一轨道相等杂化轨道的能量是相等的，每一轨道相等于于1/4s成分和成分和3/4p成分。从成分。从sp3原子轨道的图形中可原子轨道的图形中可以看出大部分电子云偏向在一个方向。以看出大部分电子云偏向在一个方向。碳原子的四个碳原子的四个sp3杂化轨道在空间的排列方式是：以杂化轨道在空间的排列方式是：以碳原子核为中心，四个杂化轨道则对称地分布在其周碳原子核为中心，四个杂化轨道则对称地分布在其周围，即它们的对称轴分别指向正四面体的四个顶点。围，即它们的对称轴分别指向正四面体的四个顶点。因此，这四个杂化轨道有一定的方向性。因此，这四个杂化轨道有一定的方向性。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学杂化轨道之间都保持杂化轨道之间都保持109.5的角度，所以的角度，所以sp3杂化碳原杂化碳原子具有正四面体模型。子具有正四面体模型。甲烷碳原子的四个甲烷碳原子的四个sp3杂化轨道在空间的排布如图：杂化轨道在空间的排布如图：Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(1)键键长长形形成成共共价价键键的的两两个个原原子子的的原原子子核核之之间间的的距距离离。(不不同同化化合合物物中中同同一一类类型型的的共共价价键键也也可可能能稍稍有有不不同同,平均键长平均键长)(2)键键角角(方方向向性性)任任何何一一个个两两价价以以上上的的原原子子,与与其其它它原子所形成的两个共价键之间的夹角。原子所形成的两个共价键之间的夹角。(3)键能键能气态时原子气态时原子A和气态原子和气态原子B结合成结合成A-B分分子子(气态气态)所放出的能量，也就是所放出的能量，也就是A-B分子分子(气态气态)离解离解成成A和和B两个原子两个原子(气态气态)时所吸收的能量。泛指多原时所吸收的能量。泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值。子分子中几个同类型键的离解能的平均值。(4)离离解解能能一一个个共共价价键键离离解解所所需需的的能能量量。指指离离解解特特定共价键的键能。定共价键的键能。1.4 1.4 有机化合物中共价键的性质有机化合物中共价键的性质 Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(5)键的极性和元素的电负性键的极性和元素的电负性分子的偶极矩分子的偶极矩对于两个相同原子形成的共价键如对于两个相同原子形成的共价键如H-H、Cl-Cl，成键电，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子云对称分布于两个原子之间，这样的共价键没有极性.键的极性是由于成键的两个原子之间的电负性差异而引键的极性是由于成键的两个原子之间的电负性差异而引起的。起的。当两个不相同的原子形成共价键时，由于电负性的差异，当两个不相同的原子形成共价键时，由于电负性的差异，电子云偏向电负性较大的原子一方，使正、负电荷重心电子云偏向电负性较大的原子一方，使正、负电荷重心不能重合，电负性较大的原子带有微弱的负电荷（用不能重合，电负性较大的原子带有微弱的负电荷（用-表示），电负性较小的原子带有微弱的正电荷（用表示），电负性较小的原子带有微弱的正电荷（用+表表示）。这种键叫做极性共价键。示）。这种键叫做极性共价键。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学电负性电负性一个元素吸引电子的能力。一个元素吸引电子的能力。偶偶极极矩矩 正正电电中中心心或或负负电电中中心心的的电电荷荷与与两两个个电电荷中心之间的距离荷中心之间的距离d的乘积。的乘积。q d(单位为单位为D,德拜德拜Debye)偶极矩有方向性偶极矩有方向性:正到负正到负,一般用符号一般用符号表示。表示。箭头表示从正电荷到负电荷的方向。箭头表示从正电荷到负电荷的方向。例如：下列化合物有极性例如：下列化合物有极性H(+)Cl(-)，H3C(+)Cl(-)Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学在两原子组成的分子中，键的极性就是分子的极性，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。键的偶极矩就是分子的偶极矩。在多原子组成的分子中，分子的偶极矩是分子中各个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。键的偶极矩的向量和。如：如：HClCH3ClHC CH=1.03D=1.87D=0Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(1)均裂：成键的一对电子平均分给两个原子或原子团，均裂：成键的一对电子平均分给两个原子或原子团，生成两个自由基。生成两个自由基。A:BA+BCl:Cl(光照光照)Cl+ClCH4+ClCH3+H:Cl定义：两个原子之间的共用电子对均匀分裂，两个定义：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，产生活泼的自由原子各保留一个电子的断裂方式，产生活泼的自由基基(游离基游离基)。在有机反应中，按均裂进行的反应叫做自由基反应在有机反应中，按均裂进行的反应叫做自由基反应.1.5 1.5 共价键的断裂共价键的断裂均裂与异裂均裂与异裂Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(2)异异裂裂：成成键键的的一一对对电电子子在在断断裂裂时时分分给给某某一一原原子子和和原原子子团，生成正负离子。团，生成正负离子。A:BA+B-(CH3)3C:Cl(CH3)3C+Cl-定义：共价键断裂时定义：共价键断裂时,两原子间的共用电子对完全转移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到其中的一个原子上的断裂方式.结果产生正、负离子结果产生正、负离子.在有机反应中在有机反应中,按异裂进行的反应叫做离子型反应。按异裂进行的反应叫做离子型反应。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(3)协协同同反反应应有有些些有有机机反反应应过过程程没没有有明明显显分分步步的的共共价价键键均均裂裂或或异异裂裂，只只是是通通过过一一个个环环状状的的过过渡渡态态，化化学学键键的断裂和新化学键的生成同时完成而得到产物。的断裂和新化学键的生成同时完成而得到产物。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学有机化学中的酸碱一般指布伦斯特所定义的酸碱。有机化学中的酸碱一般指布伦斯特所定义的酸碱。凡是能给出质子的叫酸，凡是能与质子结合的叫碱。凡是能给出质子的叫酸，凡是能与质子结合的叫碱。一个酸给出质子后即变为碱，此碱叫原来酸的共轭碱。一个酸给出质子后即变为碱，此碱叫原来酸的共轭碱。如：如：Cl-为为HCl的共轭碱的共轭碱一个碱与质子结合后即变为酸，此酸叫原来碱的共轭一个碱与质子结合后即变为酸，此酸叫原来碱的共轭碱。如：碱。如：HCl为为Cl-的共轭酸的共轭酸1.6 1.6 有机化学中的酸碱概念有机化学中的酸碱概念1.6.1布伦斯特酸碱定义和路易斯酸碱定义布伦斯特酸碱定义和路易斯酸碱定义一、一、布伦斯特酸碱布伦斯特酸碱Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学强酸的共轭碱必是弱碱（如：强酸的共轭碱必是弱碱（如：HCl和和Cl-）强碱的共轭酸必是弱酸（如：强碱的共轭酸必是弱酸（如：H2O和和H3O+）如：弱酸如：弱酸(CH3COOH)的共轭碱是强碱的共轭碱是强碱(CH3COO-)酸碱的概念是相对的，某一分子或离子在一个反应中酸碱的概念是相对的，某一分子或离子在一个反应中是酸而在另一个反应中则可能是碱。如：是酸而在另一个反应中则可能是碱。如：HSO4-在在(2)是是碱而在碱而在(3)是酸。是酸。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学有机化学中也常用路易斯所提出的概念来理解酸碱。有机化学中也常用路易斯所提出的概念来理解酸碱。凡是能接受外来电子对的都叫做酸，凡是能给予电子凡是能接受外来电子对的都叫做酸，凡是能给予电子对的都叫做碱。对的都叫做碱。二、路易斯酸碱二、路易斯酸碱Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学B的核外电子排布的核外电子排布:1s22s22p1;Al的核外电子排布的核外电子排布:3s23p1注意注意缺电子化合物缺电子化合物:共价性高，有空轨道。共价性高，有空轨道。F B+NH3 F3B-NH3FFCl Al+Cl-Cl3Al-Cl=AlCl3-ClCl路易斯酸路易斯酸路易斯碱路易斯碱Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学路路易易斯斯(L)酸酸：能能接接受受外外来来电电子子对对,具具有有亲亲电电性性。在在反反应应时时,有有亲亲近近另另一一分分子子的的负负电电荷荷中中心心的的倾倾向向,又叫亲电试剂。又叫亲电试剂。路路易易斯斯(L)碱碱：能能给给予予电电子子对对,具具有有亲亲核核性性。在在反反应应时时,有有亲亲近近另另一一分分子子的的正正电电荷荷中中心心的的倾倾向向,又又叫叫亲核试剂亲核试剂(“核核”作为正电荷的同义语作为正电荷的同义语)。如：如：三、亲电性与亲电试剂三、亲电性与亲电试剂HO-+CH3ICH3OH+I-+-Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(1)酸的强弱酸的强弱HA+H2OH3O+A-Keq=H3O+A-/HAH2O在稀水溶液中在稀水溶液中:Ka=KeqH2O=H3O+A-/HAKa为酸性常数为酸性常数一般以一般以Ka值的负对数值的负对数pKa来表示酸的强弱。来表示酸的强弱。pKa=-lgKapKa值越低酸性越强。值越低酸性越强。1.6.2酸碱的强弱和酸碱反应酸碱的强弱和酸碱反应在有机化学中关于酸碱的强弱一般是指布伦斯特在有机化学中关于酸碱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。定义的酸所给出质子能力的强弱。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(2)碱的强弱碱的强弱碱强度以碱强度以pKb表示表示,也常用其共轭酸的也常用其共轭酸的pKa值来表值来表示，示，共轭酸强则其共轭碱是个弱碱。共轭酸强则其共轭碱是个弱碱。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学利用各化合物的利用各化合物的pKa值可预测酸碱反应的进行值可预测酸碱反应的进行,如如:CH3COOH+OH-CH3COO-+H-OH乙酸乙酸(pKa=4.72)共轭碱共轭碱(强强)共轭碱共轭碱(弱弱)水水(pKa=15.74)乙酸的酸性比水强得多，其共轭碱的碱性弱，反应中乙酸的酸性比水强得多，其共轭碱的碱性弱，反应中乙酸只可能更多地给出质子，反应向右进行。乙酸只可能更多地给出质子，反应向右进行。规律性：质子的转移总是由弱碱转移到强碱。规律性：质子的转移总是由弱碱转移到强碱。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学(1)开链族化合物开链族化合物(脂肪族化合物脂肪族化合物):正丁烷正丁烷,异丁烷异丁烷(2)碳环族化合物碳环族化合物A:脂环族化合物脂环族化合物:环戊烷环戊烷,环己烷环己烷B:芳香族化合物芳香族化合物:苯苯,萘萘(3)杂环化合物杂环化合物:呋喃呋喃,吡啶吡啶1.7 1.7 有机化合物的分类有机化合物的分类1.7.1按碳链分类按碳链分类Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学按分子中含有相同的、容易发生某些特征反应的原子、按分子中含有相同的、容易发生某些特征反应的原子、原子团、某些特征化学键等分类：原子团、某些特征化学键等分类：(1)原子：如原子：如:卤素原子；卤素原子；(2)原子团原子团：如：如:羟基羟基-OH、羧基、羧基-COOH、硝基、硝基-NO2、氨基氨基-NH2等；等；(3)某些特征化学键结构：如某些特征化学键结构：如:双键双键C=C、叁键、叁键-C C-)。1.7.2按官能团分类按官能团分类Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学近近20多年来，有机化学在各方面有了长足的进步。多年来，有机化学在各方面有了长足的进步。在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化学取在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化学取得了丰硕的成果。维生素，抗生素，甾体，萜类，生物碱，得了丰硕的成果。维生素，抗生素，甾体，萜类，生物碱，碳水化合物，肽，核苷等的发现，结构测定和合成，为学科碳水化合物，肽，核苷等的发现，结构测定和合成，为学科本身的发展增添了丰富的内容，为人类的保健事业提供了有本身的发展增添了丰富的内容，为人类的保健事业提供了有效的武器。效的武器。高效低毒农药的开发，动植物生长调节剂和昆虫信息物质的高效低毒农药的开发，动植物生长调节剂和昆虫信息物质的研究和开发，为农业的发展提供了重要手段。研究和开发，为农业的发展提供了重要手段。自由基化学，金属有机化学等的发展，促进了巨大的高分子自由基化学，金属有机化学等的发展，促进了巨大的高分子材料工业的建立。材料工业的建立。1.8 1.8 有机化学的发展及学习有机化学的重要性有机化学的发展及学习有机化学的重要性Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学含有杂原子的单体的研制更使我们有了具备多种优异性能的含有杂原子的单体的研制更使我们有了具备多种优异性能的特种有机材料。特种有机材料。有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的研究，顺序测定方有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的研究，顺序测定方法的建立，合成方法的创建等方面的成就为分子生物学的建法的建立，合成方法的创建等方面的成就为分子生物学的建立和发展开辟了道路。立和发展开辟了道路。有机化学以它特有的分离、结构测定、合成等手段，已经成有机化学以它特有的分离、结构测定、合成等手段，已经成为人类认识自然改造自然具有非凡能动性和创造力的武器，为人类认识自然改造自然具有非凡能动性和创造力的武器，近年来，计算机技术的引入，使有机化学在结构测定，分子近年来，计算机技术的引入，使有机化学在结构测定，分子设计和合成设计上如虎添翼，发展的更为迅速。设计和合成设计上如虎添翼，发展的更为迅速。当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合。是一门基础化学，专业基础课，重要的考研课程。是一门基础化学，专业基础课，重要的考研课程。Department of Applied Chemistry Guangdong Ocean University新乡学院 有机化学参考书参考书:徐寿昌主编，有机化学（第二版），高等教育出版社，2002年 邢其毅主编，基础有机化学（第二版），高等教育出版社，2005年 汪小兰主编，有机化学（第三版），高等教育出版社，2005年 胡宏纹主编，有机化学（第二版），高等教育出版社，2005年 曾昭琼主编，有机化学（第四版），高等教育出版社，2005年 赵建庄主编，有机化学，高等教育出版社，2007年 宋光泉主编，新编有机化学，中国农业出版社，2005年（美）R.T.莫里森、R.N.博伊德，有机化学（上、下册），科学出版社，1983年 T.W.Graham Solomons，Organic Chemistry（Sixth Edition），John Wiley Sons,Inc.，1996年 杨悟子，有机化学习题-反应纵横,习题和解答，华东理工大学出版社，2005年