南农有机化学内部上课课件第一章.ppt

有机化学OrganicChemistry 课程说明1 本课程共54学时 周一5 7 2 教学内容与方法参考有机化学教学改革新趋势 结合我校实际情况 采用CAI手段教学 3 要求 做好笔记 课后进行总结整理 4 考核方法 闭卷考试成绩 平时成绩 到课情况 作业 交流 5 参考书基础有机化学 第二版 邢其毅等编 高教出版社OrganicChemistry 2ndedition M A FoxandJ K Whitesell Jones Bartlett 1997 有机化学是现代科学技术的重要基础学科 1 有机化学研究的对象及发展状况有机化学是从分子水平上研究物质世界最丰富多彩的部分 有机化合物 简单有机小分子化合物 复杂有机化合物 大分子化合物 超分子 分子识别 分子组装 功能 2 有机化学在现代科学技术中的定位 有机化学是许多现代科学技术的基础 生命科学 生物化学 分子生物学等 医药学 药物化学 病理学 生化分析等 农业 农业化学 农用化学品等 石油 石油化工等 材料科学 高分子化学 功能材料等 食品 食品化学 营养学 添加剂等 日用化工 染料 涂料 化装品等 生命科学中的化学问题是未来有机化学发展的重要资源和推动力1 有机化学在生命科学发展中的重要作用 理论基础 研究工具 阐明本质2 在大分子和超分子水平上 生命科学与有机化学将在更广阔范围和更深层次上相互渗透 全面互补 有机化学与生命科学的密切结合 是现代科学发展的必然结果和需要 有机化学 的基本内容 第一部分 有机化合物的分类和命名第二部分 有机化合物的结构理论第三部分 有机化合物的性质第四部分 有机化学反应第五部分 重要有机化合物 第一章绪论 学习要求 1 了解有机化学的含义 掌握有机化学的特性2 掌握有机化合物的结构及共价键理论的基本内容3 掌握有机化合物的物理性质和分子结构的关系 本章重点 1 杂化轨道理论2 有机物的物理性质和分子结构的关系 1 1有机化合物和有机化学 一 有机化学发展的历史十七世纪中叶 人们根据物质来源而将物质分为 动物物质 植物物质和矿物物质 十九世纪初瑞典化学家柏齐利乌斯 Berzelius 把动物物质和植物物质合并称有机化合物把矿物物质称为无机化合物 燃素 学说 拉瓦锡 Lavoisier 推翻了该学说 Thetermorganicliterallymeans derivedfromlivingorganisms Originally thescienceoforganicchemistrywasthestudyofcompoundsextractedfromlivingorganismsandtheirnaturalproducts Compoundssuchassugar urea waxes andplantoilswereconsidered organic andpeoplebelievedthatsuchnaturalproductsneedsa vitalforce tocreatethem Vitalforcetheory organiccompoundsmustcontainapeculiarvitalforceasaresultoftheirorigininlivingsources Oneconsequenceofthisvitalforce chemistsbelieved wasthatorganiccompoundscouldnotbepreparedandmanipulatedinthelaboratoryascouldinorganiccompounds 生命力 学说 年 年青的德国化学家韦勒 Wohler NH4Cl AgOCN AgCl NH4OCN Afterthattime manyothersyntheseswerecarriedout andthevitalforcetheorywaseventuallydiscarded Thedistinctivefeatureoforganiccompoundsisthattheyallcontainoneormorecarbonatoms Still notallcarboncompoundsareorganiccompounds Mostofthemillionsofcarboncompoundsareconsideredtobeorganiccompounds however 有机化合物是指含碳元素的化合物 研究碳化合物的化学叫有机化学 二 有机化学的定义 Themoderndefinitionoforganicchemistryisthechemistryofcarboncompounds Althoughcarbonistheprincipalelementinorganiccompounds mostalsocontainhydrogen andmanycontainnitrogen oxygen phosphorus sulfur chlorine orotherelements 1 2有机化合物的特点 组成元素简单 数目众多 结构复杂 一 结构上的特点 数目 1996年有机化合物已超过1000万种 无机化合物只不过约10万种 且新的有机化合物以每年新增加 万种 平均每天增加1000种的非常惊人的高速度问世 结构 异构现象 例如 C4H8 二 典型有机化合物的理化特性 1 多数有机物较易燃烧 2 有机化合物的熔点及沸点较低 3 多数有机化合物易溶于有机溶剂而不易溶于水 有机物反应速度慢 而且常有副反应发生 有机化合物的分子结构 一 经典的有机化合物的结构概念 1 化学结构分子的各原子连接的方式和次序 2 分子中的各个原子都有一定的化合价 碳 四价 氢 一价 氧 二价 单键 双键 叁键 化学结构决定分子的性质 分子的性质反映其化学结构 4 年范霍夫 荷兰 和勒贝尔提出了碳的正四面体学说 二 分子结构式的表示方法 1 电子对代替价键表示分子结构的式子叫电子式 2 用价键将分子中各原子相互连接起来表示分子结构的式子叫结构式 3 简化了的结构式称为结构简式 注意的问题 1 每个原子的化合价正好饱和2 必须对应唯一的一种结构 三 杂化轨道理论 1 SP3杂化 1S22S22P2 杂化轨道的特点 1 体系能量降低 成键能力增强2 轨道形状 梨形3 SP3四个杂化轨道在空间伸展方向正四面体 图 SP3杂化轨道形成图 返回 键 1 含义两个轨道之间的重叠是以核间联线为对称轴的2 特点键牢固 轴对称 键连的两个原子可以围绕键自由旋转 而 键并不破裂 可由任何原子形成可单独存在 3 各种 键举例 碳原子的四个SP3杂化轨道在空间互相排斥 对称分布 键角为 故甲烷分子呈四面体 链接 甲烷分子结构图 返回 一般SP3杂化 单键 空间几何形状都是正 近 四面体 例如 CH3Cl 2 SP2杂化 以CH2 CH2为例讨论 SP2杂化轨道形成图 乙烯分子 键 1 含义 两个轨道之间是肩并肩重叠的2 特点 键易断 面对称 键所联的两个原子不能相对旋转 否则肩并肩重叠即被破坏 不可单独存在 一般含有双键 碳大多发生SP2杂化 空间几何形状平面三角形 例如 3 SP杂化 以为例讨论 一般含有叁键 发生SP杂化 几何形状为直线型 SP杂化形成图 乙炔分子结构图 四 共价键的重要参数1 键的离解能和键能 离解能含义 键能含义 分子中同类键离解能的平均值叫做键能 例如 CH4 键能表示键的强度 键能越大 键越稳定 C C348KJmol 1 C C612KJmol 1 2 键长 含义 C C0 154nm C C0 134nm 3 键角 键角与分子的几何外形及所相连的原子有关 4 键的极性和分子的极性 非极性共价键 C C 极性共价键 分子的极性是它所含各共价键极性的矢量和 用偶极距 表示 非极性分子 CO2 CH4 极性分子 H2O CH3Cl 1 研究有机化合物结构的程序和方法一 分离提纯1 重结晶法2 蒸馏3 溶剂萃取4 色谱法 二 定性与定量分析 三 确定化合物的结构式 有机化合物的分类 一 按碳架分类 1 链状化合物的 也称开链化合物或脂肪族化合物 2 碳环化合物 3 杂环化合物 二 按官能团分类 1 官能团的含义2 常见的官能团及所属类别举例 官能团化合物类别化合物举例 烯 炔 卤素 X 卤代烃 羟基 OH 醇或酚 醚 醛 酮 羧酸酯 羧酸 氨基 NH2 胺 硝基 NO2 硝基化合物 氰基 CN 腈 有机化合物的物理性质与分子结构的关系 一 沸点b p 1 分子的极性大 沸点高 CH3CH2CH3 42 CH3OCH3 23 2 同系列中分子量大 沸点高 CH3Cl 22 7 CH3CH2Cl 12 5 3 异构体中直链沸点比支链高 36 9 4 分子间存在氢键沸点显著升高 CH3OCH3 23 C2H5OH78 4 CH3CH2CH2OH97 197 二 熔点m p 熔点除了与分子间力有关外 还与晶体结构中分子的排列是否紧密有很大关系 即分子的对称性有关 1 同系列中 分子量越大 熔点也就越高 216 279 2 分子的对称性大 熔点较高 CH4 183 CH3CH2CH3 188 三 在溶剂中的溶解度 相似相溶 原理 亲水基团 OH SO3H COOH NH2 CHO等极性基团 增加在水中的溶解度 结构相似者互相溶解 极性相近者互相溶解 疏水基团 R X有利于在有机溶剂中的溶解 四 物质的颜色 生色团 如 长的共轭双键 偶氮基 2 硝基 亚硝基 等等 助色团 2 2 3 3