有机化学课件第四版1

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,*,学习有机化学的方法,掌握有机化合物的构造特点和一般规律；,掌握有机反响机理；,根据反响机理来记忆有机反响；,记住一些特殊反响；,认真听课，独立完成作业。,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 有机化合物的构造和共价键电子理论,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 有机反响的根本类型,1-6 有机化合物的分类,有机化合物的定义：,1806年，柏那么里J.Berzelius)提出。,酒石酸(1769)、尿素(1773)、乳酸(1780)、柠檬酸等,来源于有生命的有机体。,1-1 有机化学的研究对象及有机化合物的特点,一、有机化学的研究对象,研究对象：有机化合物,研究范围：有机化合物的组成、构造、性质及其变化规律,1848年，凯库勒A.Kekule等：,含碳的化合物。都含有碳元素,NH2-NH2 肼 CO2 CO,肖莱马K.Schorlemmer等：,碳氢化合物及其衍生物。,有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的科学。,C、H、O、N、S、P、X ,CO2 CO H2CO3 无机物,二、有机化合物的特点,1.分子构造复杂。,维生素B12，分子式为：C63H88N14O14Co。,5.,反应速度慢，副产物多。,反应条件：,加热回流、催化剂等。,CH,3,CH,2,OH CH,2,CH,2,+CH,3,CH,2,O,CH,2,CH,3,H,+,/,4.,难溶于水，易溶于有机溶剂。,2.,容易燃烧。,酒精、汽油,(,烷烃的混合物,),、液化气,(,甲烷为主,),等都可作燃料,碳氢化合物,燃烧,CO,2,+H,2,0+,热量,3.,熔点低。,一般不超过,400,。,1-2 有机化合物的构造和共价键理论,一、有机化合物的构造,概念1：,化学构造构造：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：分子式一样而构造式不同的现象。,同分异构体：分子式一样而构造式不同的化合物。,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：,1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,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。,只有位相一样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、洪特规那么：,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，,重叠局部越大，形成的共价键就越结实。,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，键才结实、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=10-3nm),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,C,H,109,O,H,96,C,O,143,C,C,154,C,C,134,CC,120,H,3,C,CH,3,154,H,3,C,CH,CH,2,150,H,3,C,CCH,146,H,2,C,CH,CH,CH,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构造。,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。,键能那么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，共价键越结实，不易断裂。,利用平均键能可以计算反响热。,H2+Cl2 2HCl,反响前：1个HH键436kj/mol；1个ClCl键243kj/mol。,反响后：2个HCl键431kj/mol。,H 反响物分子中键能的总和 产物分子中键能的总和,4362432431183kj/mol,H：负值，放热反响；正值，吸热反响。,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=3.335641030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，假设A的电负性大，那么生成分子的极性是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。,键的极性对化学反响起决定性作用。,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 有机反响的根本类型,一、游离基反响自由基反响：,通过游离基历程而进展的反响。,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展。,二、离子型反响：,通过离子型中间体进展的反响。(正碳离子、负碳离子),异裂：ABA+:B-,正、负离子,在酸、碱、极性溶剂中进展。,三、协同反响：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,二、按官能团分类,官能团：分子中比较活泼而容易发生反响的原子或原子团。,一些重要官能团,C,C,C,C,C,O,H,C,O,-X,卤素,-OH,羟基,C-O-C,醚键,双键,叁键,醛基,酮基,O,H,C,O,羧基,-CN,氰基,-NO,2,硝基,-NH,2,氨基,-SO,3,H,磺酸基,官能团,名 称,官能团,官能团,