第八章醇硫醇酚课件

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,*,有 机 化 学,授课教师：,Organic chemistry,Chapter 1,EXTRODIUMS,绪 论,【,本章重点,】,共价键的形成及共价键的属性、分子的极性和分子间的作用力、有机酸碱理论、有机反应类型及中间体。,【必须掌握的内容】,1.,有机化合物构造式的表示方法。,2.,共价键的形成,价键法（,sp,3,、,sp,2,、,sp,杂化、,键与,键）,3.,共价键的基本属性。,4.,共价键的断键方式及有机反应中间体。,5.,有机化合物的酸碱概念。,1,有机化合物和有机化学,一、有机化合物,（,organic compund,）,1806年瑞典化学家,Bezelius,提出了有机化学的概念，认为有机化合物必须来源于有生命的机体，这就是,“,生命力,”,学说。,早期有机物的概念,动物物质,植物物质,矿物物质,有机化合物现代定义,1828年，德国化学家 W,hler,在合成氰酸铵时，得到了尿素。,1848,年，,Gmelin,提出，有机化合物（,organic compound),即含碳的化合物。,1874,年，德国化学家,Sch,rlemmer,提出，碳氢化合物及其衍生物，叫做有机化合物,这表明有机物还可以人工合成.,现代定义：,有机化合物（,organic compounds),就是含碳化合物。,强调,:,(1),少数含碳化合物没有通常有机物的共性,属于无机物,例如,:,CO,、,CO,2,、,H,2,CO,3,、碳酸盐（,RCO,3,）、,(CN),2,、,HCN,、,HCNO,、氢氰酸盐（,RCN,）、氰酸盐（,RCNO,）、二硫化碳、碳化钙等等,.,有机物共性,:,难溶于水、熔点低、受热易分解、容易燃烧、不易导电等。,(2),不含碳的有机物：,SiH,4,（硅烷）,;,不含氢的有机物：,CCl,4,（四氯化碳）。,二、有机化学（,organic Chemistry,）,研究有机化合物的,结构,、,性质,、,合成,、,反应机理及相互转化规律,的一门科学。,三、有机化学与医药学的关系。,合成药物,.,生物大分子,.,2007,年,8,月,6,日,美国,FDA,批准新的抗逆转录病毒药物,Maraviroc,2,共 价 键,一、路易斯共价键理论,离子键,：,原子间通过电子转移产生正、负离子两者相,互吸引所形成的化学键。,1914,1917,年间，美国物理学家,Lewis,等人提出著名的,“,八隅体学说,（,octet rule,）,”,。,共价键,：,成键原子间通过共用电子对而相互结合的,化学键。,配位键,：,成键原子间共用的电子对由其中一个原子提,供而相互结合的一类特殊共价键,。,二现代的共价键理论基本要点,1927,年,W.H.Heiter,和,F.W.London,首次完成了氢分子中电子对键的量子力学近似处理，这是近代价键理论的基础。,L.C. Pauling,等加以发展，引入杂化轨道概念，综合成,价键理论,(,valence-bond theory,),，成功地应用于双原子分子和多原子分子的结构。,基本,要点,(1）可配原理,（,2,）原子轨道最大重叠原理,共价键的特性,：,（,1,）共价键的饱和性：,价键数,=,单电子数,（,2,）共价键的方向性：,（）有两种成键类型,-bond,-bond,重叠方式,头碰头重叠,肩并肩重叠,对称性,轴对称，可自由旋转,平面对称，不能自由旋转,重叠程度,重叠程度大,重叠程度小,反应活性,稳定，反应活性小,不稳定，反应活性大,键和,键的比较,三、碳的杂化轨道,碳原子的核外电子排布为：,1s,2,2s,2,2p,2,根据电子配对法,碳原子只有,2,个单电子,只能形成,2,个共价键,且键角应为,90,度左右,.,事实上,有机化合物中的碳能形成,4,个共价键,.,其成健电子在轨道上的具体的排布为：,价电子层：,1931,年，美国化学家,Pauling,提出,“,杂化轨道理论,”,(hybrid orbital theory ),。,能量,相近的不同原子轨道，在化学反应中,能量互相混合，重新组合成新的原子轨道的过程，叫做,轨道的杂化,。,重新组合成的新的原子轨道，叫做,杂化轨道,。,能量不符合要求。,1,、,sp3,杂化轨道,Energy of the hybrid orbital,The model of the methane molecule,2,、,sp2,杂化轨道,3,、,sp,杂化轨道,基态：,小 结,杂化类型,hybridization,杂化轨道数,number of hybrids,形 状,shape of hybrids,键的类型,bonding,sp,3,4,四 面 体,4,sp,2,3,平面三角形,3+1,sp,2,直 线,2+2,电负性：,S SP ,sp2 sp3,P,四、共价键的属性,1,、键长,两个成键原子的核间距离,键长,。,单位用,pm,表示。键长的大小,主要取决于两个原子成键类型和杂化方式。,2,、键角,在有机化合物分子中，两个共价键之间的夹角,键角。,3,、键能,键长和键角决定分子空间构型,离解能或平均离解能。,决定化学键强度,4,、共价键的极性,1,、非极性共价键（电子对均等分配）,H,H,。,、极性共价键（,电子对不平均分配，形成两极。,共价键的极性取决于成键的两原子的电负性之差。,电负性之差：大于,1.7,为离子键；小于,1.7,为共价键；在,0.7-1.6,之间为极性共价键（人为划定）。,共价键在外界电场（试剂、溶剂、极性容器）的影响下，键的极性发生改变,(,出现偶极,),的现象叫,键的极化性,过程叫,键的极化。,在,极性共价键中，,是,由于成键原子电负性不同引起的，因此是,永久性,的。而,诱导键矩则是,在外界电场的影响下产生的，是一种,暂时的现象,。它随着外界电场的消失而消失，所以叫瞬间偶极。,5,、键的极化,正常情况下,Br,Br,键没有极性，,0,，但当外电场,E,+,接近时，由于,E,+,的诱导，引起正负电荷中心分离，出现了键矩,：,不同的共价键，对外界电场的影响有不同的感受能力，这种感受能力通常叫做可极化性。共价键的可极化性越大，就愈容易受外界电场的影响而发生极化。键的可极化性与成键电子的流动性有关，亦即与成键原子的电负性及原子半径有关。,成键原子的电负性愈大，原子半径愈小，则对外层电子束缚力愈大，电子流动性愈小，共价键的可极化性就小；反之，可极化性就大。,键的可极化性对分子的反应性能起重要作用。例如：,C,X,键的,极性,：,CF,CCl,CBr,CI,C,X,键的,可极化性,：,CI,CBr,CCl,CF,C,X,键的,化学活性,：,CI,CBr,CCl,CF,键的极性和可极化性与化学活性有密切关系,五、有机化合物结构的表示方法,分子结构,是指分子中各原子相互结合关系、结合方式以及原子在空间排布的状况，它包括分子的,构造,、,构型,和,构象,。,有机化合物中各原子主要是由共价键连接而成,所以有机化合物结构的表示的核心就是共价键的表示,.,电子式：,用电子对表示共价键,比较直观，但书写比较麻烦。,价键式：蛛网式,。把电子式中的一对共用电子对用一条,“,-,”,来表示。,结构简式：缩写式,。把碳原子上所连接的相同原子进行合并，合并以后的个数写在该原子的右下方；省略单键。,骨,(,碳,),架式,:,键线式,。把碳原子用短横线连接起来,平面结构式的表示方法,楔形式（透视式）伞形式,锯架式,Newmann投影式,Fischer投影式,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,立体结构式的表示方法,一、分子的极性,3,分子的极性及分子间的作用力,习惯上仍多用,D ( Debye,德拜 ）,1D=3.33610,-30,C,m,当一个分子的正电荷中心和负电荷中心不能重合，即构成了一个偶极,这种分子为极性分子。分子的极性，通常用偶极矩来表示。键的偶极常用 表示，箭头所指方向从部分正电荷到部分负电荷。分子中正电荷中心或负电荷中心的电荷值（,e,）与正负电荷中心间的距离（,d,）的乘积，叫做分子的,偶极矩,（,dipole moment,）,用,来表示：, = e d,偶极矩的单位为库仑,米,。,偶极矩的大小 ，标志着不同分子的极性强弱 。,具有偶极矩的分子 ，叫做偶极分子，又叫极性分子。偶极矩为零的分子，叫做非极性分子。,在两个以上原子组成的分子中，,分子的极性是分子中每个键的极性的向量和。,二、分子间作用力,分子与分子之间的作用力包括：,偶极,偶极力,(,取向力,),、氢键,、,诱导力,色散力,。它们,重点影响化合物的物理性质,，如,:,熔点、沸点、溶解度等，同时对化学性质也有一定的影响。,偶极偶极作用力,或取向力,氢键,(,特强的,偶极偶极作用力,),较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原子可与氢原子形成氢键。常见的原子,O,N,F,色散力,(,瞬时,偶极之间的,力,),4,有机化合物的官能团和反应类型,一、功能基,决定有机化合物的种类和特性的原子或原子团 ，叫做,官能团,或,功能基,(,functional group,),。,有机化合物的数量很多,在学习化合物的性质时,掌握某种官能团的性质,就掌握了具有这种官能团的所有化合物的共同性质,所以我们先掌握一类化合物的物理化学性质,然后再应用到典型化合物就可以了,.,此书以官能团为基础,二、反应类型,自由基反应,离子型反应,亲电反应,亲核反应,分类,协同反应,本教材只讨论,自由基反应,和,离子型反应,。,1,、自由基型反应,在共价键断裂时，构成共价键的两个电子，被每个碎片（原子或基团）各分享一个的断裂方式称,均裂,（,homolysis),。这种带有单电子的原子或基团，叫,自由基,或,游离基,（,free redical,）。,游离基,(,自由基,),均裂,自由基是反应中的一种活泼中间体，通过自由基进行的反应，叫做,自由基反应,（,reaction of free redical type ),。,2,、离子型反应,正碳离子（碳正离子）,carbonium ion,负碳离子（碳负离子）,carbanium ion,在共价键断裂时，构成共价键的两个电子，被一个碎片（原子或基团）所占有的断裂方式称,异裂,（,heterolysis),。,正碳离子能与负离子或,Lewis,碱进行反应，这种由,亲核试剂进攻正碳离子,的反应称,亲核反应,（,nuclophilic reaction),。,负碳离子能与正离子或,Lewis,酸进行反应，这种由,亲电试剂进攻负碳离子,的反应称,亲电反应,（,eletrophilic reaction),。,成键的两个原子异裂之后，变成一个带正电荷，另一个带负电荷的两种离子。这种由于异裂生成正负离子的反应，叫做,离子型反应,(reaction of ionic type ),。,正碳离子、负碳离子、游离基都是非常不稳定的中间体。,5,有机酸碱概念,一、,Br,nsted,酸碱质子理论,在有机反应中 ，应用最多的是,Br,nsted,的酸碱质子理论和,Lewis,的酸碱电子理论。,1,、酸碱的定义,：,凡是能给出质子（,H,+,）的物质都是酸；凡是能获得质子的物质都是碱。,也就是说，,酸是质子的给予体；碱是质子的接受体。,酸碱质子理论，体现了酸和碱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；同理，碱越强，其共轭酸越弱。,如何判断化合物的酸性强弱？,主要取决于化合物离解出,H,+,后的负离子稳定性。负离子越稳定则原来的化合物酸性越强。,负离子的稳定性与中心原子的电负性、原子半径的大小、与其相连的原子团的结构以及溶剂等因素有关。,3,、质子理论的优缺点：,优点：扩大了酸碱的范围，将酸碱性质与溶剂性质联,系起来。,缺点：把酸碱只限于质子的放出和接受，故物质必有,氢，对无氢的物质不能解释。,二、,Lewis,酸碱电子理论,1,、酸碱的定义：,凡能获得电子对的物质，叫做酸。,凡能提供电子对的物质，叫做碱。,也就是说 ，,酸是电子对的接受体；碱是电子对的给予体。,常见的,lewis,酸：,常见的,lewis,碱,:,质子酸,：,H,+,、,HCl,、,H,2,SO,4,具有可以接受电子对的空轨道的分子：,BF,3,、,AlCl,3,、,SnCl,4,、,ZnCl,2,、,FeCl,3,正离子：,Na,+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,3,、电子理论的优缺点,：,优点：扩大了酸碱的范围，将酸碱性质与原子中电子,性质联系起来。,缺点：把酸碱进行了扩大电子的给出和接受，故必须,对原子的电子排布和电子的给出和接受能力十,分熟悉，方能判断。,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,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,本 章 要 点,