汪小兰有机化学第四版112课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/14,#,Organic Chemistry,E-mail:,lzhang,Tel: 短号：660826,办公室：11幢415室,有机化学 (第四版) 汪小兰,教 材,基础有机化学 （第二版） 邢其毅,有机化学例题与习题 裴伟伟,参 考 书, 有机化学学习方法浅谈*,学好有机化学的关键是要喜欢有机化学，对她感,兴趣,。,喜欢有机化学的过程：,认识,好感 追求 成功好感, ,热爱,以下措施仅供参考：,课前,预习,。,好好,听课,，提高效率。,课后,复习,，善于思考，必要的练习。,要,理解,记忆,，掌握反应机理。,要,把握规律,如,结构与性能的关系,，适当的技巧。,第一章 绪论,1-1 有机化学研究对象及有机化合物的特点,1-2 有机化合物的结构和共价键电子理论,1-3 共价键的键参数,键长、键角、键能、键的极性。,1-4 分子间作用力,1-5 有机反应的基本类型,1-6 有机化合物的分类,有机化合物与古人,类生活关系密切,有机化合物与当今,人类生活关系密切,一、 有机化合物,棉、麻、丝、毛、合成纤维、皮草；,淀粉、油脂、肉蛋奶、水果蔬菜；,合成药及中草药；,洗涤剂、化妆品；,涂料、家具、文具纸张；,橡胶及塑料制品；,能源、炸药、石油、化工、化肥、农药；,新型电子、医药材料,酿酒、制醋、造纸、中草药,衣食住行离不开有机物,1-1 有机化学研究对象及有机化合物特点,国防与经济建设离不开有机物,有机化合物就是,含碳化合物,有机化合物的定义,定义1,通过对众多有机物结构的研究发现：有机化合物的共同,特点是分子中都含有碳元素。,但是，一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、金属氰化物、氰酸,及其盐等含碳的化合物结构简单，性质也不同于有机物，,所以仍然把它们归于无机物。,有机化合物就是,碳氢化合物及其衍生物的总称,定义2,1.1.2 有机化学,有机化学发展简史,1806年，柏则里提出“有机化学”这一名词和“生命力”学说；,1828年, 维勒由氰酸铵NH,4,OCN合成尿素NH,2,CONH,2,；,1845年，Kolbe合成醋酸;,1854年，柏赛罗合成油脂；,18501900年，合成有机化学时代，煤焦油化学时代；,19001940年，有机化学工业时代，煤焦油染料、药物、炸药；,1940年，石油化工时代，石油三大合成材料（橡胶、塑料、合成纤维）；,1990年，有机化学与环境科学、生命科学、材料科学、能源工业、国防工业、电子工业、信息产业、无机非金属材料、各种轻工行业紧密联系，相互促进。,有机化学可以看作是,碳氢化合物及其衍生物的化学,，它包括,天,然有机化学,、,生,物有机化学,、,元素及,金,属有机化学,、,应,用有机化学,、,有机,分,析化学,、,有机,合,成化学,、,物,理有机化学,等分支。,二、有机化学的定义,有机化学,就是,研究有机化合物即,含碳化合物的化学,，,或者说是,研究碳氢化合物及其衍生物的化学,。,有机化学,研究有机化合物的来源、制备、结构、性质,及其变化规律。,有机化学是化学学科的重要组成部分,。,200多年来有机化学的发展，,揭示了各种有机物结构、有机分子中各原子间键合本质以及其相互转化的规律,，并,设计合成了大量具有特定性质的有机分子,；同时，,它又为相关学科,(如环境科学、生命科学、材料科学等),的发展提供了理论、技术和材料,。有机化学的成就使煤、石油、天然气、农产品等自然资源得到了充分的综合利用，为合成染料、医药、炸药等工业奠定了基础。,今天，有机化学正处于蓬勃发展的时期。,对人类越来越发挥其重要作用。,组成,除C、H以外，只含有O、N、S、P、X等少数元素。有机物数目繁多(1000万),结构,原子间通常以,共价键,的方式结合；,同分异构,现象普遍,性质,易燃、易爆；热稳定性差；熔、沸点低；难溶于水，易溶于有机溶剂；反应速度慢，常伴有副反应,例：,HOAc: m.p 16.1 b.p 116;,NaCl: m.p 800 b.p 1440 ,三、,有机化合物的一般特点,1-2 有机化合物的结构和共价键理论,一、有机化合物的结构,概念1：,化学结构（构造）,：,分子中原子相互结合的,顺序,和,方式,。,乙烯,乙醇,甲醚,直链状,支链状,环状,正丁烷,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,或,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,环戊烷,异丁烷,同分异构现象：,分子式相同而结构式不同的现象。,同分异构体：,分子式相同而结构式不同的化合物,。,C,2,H,6,O,乙醇（b.p.=78.3）,甲醚（b.p.=-23.6）,概念2：,同分异构现象和同分异构体,有机化合物中普遍存在的化学键是,共价键,。,共价键:,原子通过共用电子对形成的化学键。,A + B A B,x,x,C： 1S,2,2S,2,2P,2,。,凯库勒,平面结构式,路易斯结构式,甲 烷,二、共价键的电子理论,1、原子轨道,描述原子核外电子的运动状态，用波函数,表示。,1s；2s，2p；3s，3p，3d；4s，4p，4d，4f；,s轨道：1个；p轨道：3个；d轨道：5个；f轨道：7个。,轨道能级：,1s2s2p3s3p4s3d,1s轨道,x,y,z,在有机化学中参与成键的主要是,s轨道,和,p轨道,。,正负号是代数符号，只代表,位相,的不同，与电荷无关。,只有,位相相同,的原子轨道重叠才能有效的成键。,p轨道,原子核外电子排布规律：,1、鲍里不相容原理：,每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对。,2、能量最低原理：,电子尽可能占据能量最低的轨道。,1s2s2p3s3p4s,3、洪特规则：,有几个简并轨道而无足够的电子填充时，必须在几个简并轨道逐一地各填充一个自旋平行的电子后，才能容纳第二个电子。,C、N、O、F 核外电子排布？,2、价键理论,共价键是两个原子的未成对而又自旋相反的电子偶,合配对的结果。（电子配对法）,两个电子的配合成对也就是两个原 子轨道相互重叠，,重叠部分越大，形成的共价键就越牢固。,共价键具有饱和性：,未成对电子已配对成键后不能再与其它原子的未成对电子配对成键。,A,+ 2 B, BAB B-A-B,2,A,AA A=A,共价键有：,单键 C-C C-H,双键 C=C C=O,叁键,CC,CN,共价键具有方向性：,两成键轨道的电子云必须最大程度的重叠，键才牢固、稳定。,共价键的类型:, 键 键,.,“头碰头”,键,“肩并肩”,键,3.分子轨道理论,形成化学键的电子是在整个分子中运动。,分子轨道：,描述分子中电子运动状态，用波函数,表示。,波函数,可用原子轨道线性组合法近似求得。,例如氢分子轨道波函数可用下式表示：, =,1,2,分子轨道数目与原子轨道数目相等。,n个原子轨道组,合产生n个分子轨道。,反键轨道,成键轨道,能量,成键轨道,1,=,1,+,2,1,反键轨道,2,=,1,-,2,2,氢原子形成氢分子的轨道能级图,氢分子轨道的形成（分子轨道）,成键轨道,反键轨道, 分子,轨道的形成,能量,成键轨道：,分子轨道能量低于原子轨道能量。,反键轨道：,分子轨道能量高于原子轨道能量。,非键轨道：,分子轨道能量等于原子轨道能量。,1-3 共价键的键参数,决定共价键性质的重要键参数有：,键长、键能、键角、键的极性,一、键长：,形成共价键的两原子核间的距离,。,单位：pm、nm(1pm=10,-3,nm),键长与原子半径（共价半径）有关；,与共价键的类型有关；,与原子所连接的基团也有 一定的关系。,一些共价键的键长（pm）,键,键长,键,键长,CH,109,OH,96,CO,143,CC,154,CC,134,CC,120,H,3,CCH,3,154,H,3,C,CHCH,2,150,H,3,C,CCH,146,H,2,CCH,CHCH,2,148,C,H,H,H,H,109.5,。,C,C,H,3,H,C,H,3,H,112,。,CH,2,CH,2,H,2,C,60,。,甲烷,丙烷,环丙烷,二、键角：,两个共价键之间的夹角。,键角反映了分子的空间结构。,键角的大小与成键的中心原子有关。,与所连接的原子或基团有关。,化合物的键角,105,o,水,111,o,甲醚,三、键能,共价键形成时会放出能量，而共价键断裂时会吸收能量。,键的离解能：,在标况下(101325Pa,298K),1mol气态,A-B,分子完全离解为气态的A、B原子所吸收的能量。,双原子分子：键能等于键的离解能。,H,+,H H = +435kj/mol,Cl,+,Cl,H = +244kj/mol,Cl,2,H,2,C-H键键能：,(435+443+443+340)4=415kj/mol,多原子分子：共价键的键能为同类键的离解能的平均值。,注意：,离解能指的是离解特定共价键的键能。,键能则指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值。,CH,4,CH,3,+ H D(CH,3,-H ) = +435kj/mol,CH,3,CH,2,+ H D(CH,2,-H ) = +443kj/mol,CH,2,CH + H D(CH,-H ) = +443kj/mol,CH,C + H D(C - H ) = +340kj/mol,常见共价键的平均键能可查表得到。,共价键的键能越大，共价键越牢固，不易断裂。,利用平均键能可以计算反应热。,H,2,+ Cl,2, 2HCl,反应前：1个HH键（436kj/mol）；1个ClCl键（243kj/mol）。,反应后：2个HCl键（431kj/mol）。,H ,反应物,分子中键能的总和 ,产物,分子中键能的总和,4362432431183kj/mol,H：,负值，放热反应；正值，吸热反应,。,没有考虑分子内其它原子对化学键键能的影响，结果是粗略的。,四、键的极性,以偶极距（）表示，,单位：库仑.米（C.m），德拜（D）,1D=3.3356410,30,库仑.米,+,-,=1.03D,=0,=0,偶极矩(,)是一个向量，有方向性：,箭头由正端指向负端，即指向电负性大的原子。,电负性：,量度原子对成键电子吸引能力的相对大小。,也可看作是原子形成负离子倾向相对大小的量度。,当A和B两种原子结合成双原子分子AB时，若A的电负性大，则生成分子的极性是,A,-,B,+,，即A原子带有较多的负电荷，B原子带有较多的正电荷。,分子的极性愈大，离子键成分愈高。,常见元素的电负性（鲍林）：,F,O,Cl N Br I,S,C P,H B,Si,3.98 3.44 3.16 3.04 2.96 2.66 2.58 2.55 2.19 2.10 2.04 1.90,多原子分子的偶极距是各个键的偶极距的向量和。,偶极距的大小反映了有机分子极性的强弱。,分子的极性对熔点、沸点和溶解度等物理性质有较,大影响。,键的极性对化学反应起决定性作用。,1-4 分子间作用力,范德华力,偶极力,（偶极-偶极作用力）极性-极性分子间,诱导力 极性-极性、非极性分子间,色散力 所有分子间（由于电子运动产生瞬时偶极）,氢键力,分子间作用力是影响物理性质的主要因素。,分子形成氢键必备的两个条件:,1. H原子与电负性很大的原子相连，形成裸露的质子；,2. 具有电负性较大、原子半径较小、含孤电子对的原子 (F、O、N) 。,+ -,- +,+ -,+ -,F,H,-,F,*,H,1-5 有机反应的基本类型,一、游离基反应（自由基反应）：,通过游离基历程而进行的反应。,均裂：AB A,+,B,游离基或自由基,一般在热、 光或引发剂存在下进行。,二、离子型反应：,通过离子型中间体进行的反应。(正碳离子、负碳离子),异裂：ABA,+,+ :B,-,正、负离子,在酸、碱、极性溶剂中进行。,三、协同反应,：,不生成自由基或离子，键的断裂和生成同时发生。,1-6 有机化合物的分类,一、按碳架分类,1. 开链化合物（脂肪族化合物）,2. 碳环化合物,（1）脂环族化合物,（2）芳香族化合物,（3）杂环化合物,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will,Be,学习总结,结束语,当,你尽了自己的最大努力,时,，,失败,也是伟大,的，所以不要放弃，坚持就是正确的。,When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The,End,演讲,人：,XXXXXX,时,间：,XX,年,XX,月,XX,日,