1、基礎(chǔ)有機化學(xué)基礎(chǔ)有機化學(xué) 主講人：席振峰主講人：席振峰; 電話：電話：6275-97286275-9728E-mail：助教：遲樾助教：遲樾；電話：；電話：6275-96436275-9643E-mail: E-mail: 席振峰研究室主頁：席振峰研究室主頁：http:/ 有機化學(xué)作為重要基礎(chǔ)學(xué)科仍然充滿活有機化學(xué)作為重要基礎(chǔ)學(xué)科仍然充滿活 力，是一門極具創(chuàng)新性的學(xué)科。力，是一門極具創(chuàng)新性的學(xué)科。 有機化學(xué)自身的發(fā)展，為相關(guān)學(xué)科的發(fā)有機化學(xué)自身的發(fā)展，為相關(guān)學(xué)科的發(fā) 展奠定基礎(chǔ)。展奠定基礎(chǔ)。 有機化學(xué)是一門實用性很強的科學(xué)，是有機化學(xué)是一門實用性很強的科學(xué)，是 一系列相關(guān)工業(yè)的基礎(chǔ)。一系列相關(guān)

2、工業(yè)的基礎(chǔ)。 42000 - Conductive PolymerHideki ShirakawaUniversity of TsukubaTokyo, JapanAlan G. MacDiarmidUniversity of PennsylvaniaPhiladelphia, PA, USA Alan J. HeegerUniversity of California,Santa Barbara, CA, USA5 Prize Motivation For the 2000 - Conductive Polymer6“The choice is motivated by the import

3、ant scientific position that the field has achieved and the consequences in terms of practical applications and of interdisciplinary development between chemistry and physics.”-From the Royal Swedish Academy of Sciences2000 - Conductive Polymer7Plastics : polymers and molecules that repeat their str

4、ucture regularly in long chains; insulate, do not conduct electricity This view was changed with the discovery : a polymer, polyacetylene, can be made conductive almost like a metal !8The Smells of Lemons 2001 Catalytic Asymmetric Synthesis9William S. KnowlesPreviously at Monsanto Company, St Louis,

5、 USA. Retired since 1986Ryoji NoyoriNagoya University,Nagoya, Japan1 s2 s3 s2 p3 p3 dK. Barry SharplessThe Scripps Research Institute,La Jolla, CA, USA 2001 Catalytic Asymmetric Synthesis 10The achievements of these three chemists are of great importance for academic research, for the development of

6、 new drugs and materials, and are being used in many industrial syntheses of pharmaceutical products and other biologically active substances.-From the Royal Swedish Academy of Sciences The Nobel Prize in Chemistry 2001 was divided. One half jointly to William S. Knowles and Ryoji Noyori for their w

7、ork on chirally catalysed hydrogenation reactions ;And the other half to K. Barry Sharpless for his work on chirally catalysed oxidation reactions.2001 Catalytic Asymmetric Synthesis 11Application: New methodologies of organic synthesis Industrial syntheses of new drugs and other biologically active

8、 compounds production of agro-chemicals (pheromones, flavours, fragrances,sweetening agents)(S)-thalidomide1 s2 s3 s2 p3 p3 d(R)-thalidomide“海豹肢”畸形兒teratogenicsedative沙利度胺又叫沙利度胺又叫“反應(yīng)停反應(yīng)停” 12132005 Olefin MetathesisYves ChauvinInstitut Franais du Ptrole, Rueil-Malmaison, FranceRobert H. GrubbsCalifor

9、nia Institute of Technology (Caltech), Pasadena, CA, USARichard R. SchrockMassachusetts Institute of Technology (MIT)Cambridge, MA, USA1 s2 s3 s2 p3 p3 dPrize Motivation For the142005 Olefin Metathesis“The discoveries of the laureates have had great effects on academic research, the development of n

10、ew drugs and other biologically active compounds, polymeric materials and industrial syntheses.”-From the Royal Swedish Academy of Sciences152005 Olefin MetathesisThe multitude of applications : Tolerance of a large variety of functional groups, combined with their efficiency and, for Grubbs catalys

11、ts, their ease of handling in air 1 s2 s3 s2 p3 p3 dThe omnivorous leafroler (OLR) is a pest of appels, pears, peaches, and nectarines.16NoImage172010 Cross CouplingsRichard F. HeckUniversity of DelawareUSAEi-ichi NegishiPurdue University, West Lafayette, IN, USAAkira SuzukiHokkaido University, Sapp

12、oro, JapanPrize Motivation For the182010 Cross Couplings“This chemical tool, palladium-catalyzed cross coupling, has vastly improved the possibilities for chemists to create sophisticated chemicals, for example carbon-based molecules as complex as those created by nature itself.”-From the Royal Swed

13、ish Academy of Sciences 維勒自維勒自18241824年起研究氰酸銨的合成，但是年起研究氰酸銨的合成，但是他發(fā)現(xiàn)在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶體他發(fā)現(xiàn)在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶體并不是銨鹽，到了并不是銨鹽，到了18281828年他終于證明出這個實年他終于證明出這個實驗的產(chǎn)物是尿素。維勒由于偶然發(fā)現(xiàn)了從無機物驗的產(chǎn)物是尿素。維勒由于偶然發(fā)現(xiàn)了從無機物合成有機物的方法，而被認(rèn)為是有機化學(xué)研究的合成有機物的方法，而被認(rèn)為是有機化學(xué)研究的先鋒。在此之前，人們普遍認(rèn)為：有機物只能依先鋒。在此之前，人們普遍認(rèn)為：有機物只能依靠一種靠一種”生命力生命力”在動物或植物體內(nèi)產(chǎn)生

14、；人工在動物或植物體內(nèi)產(chǎn)生；人工只能合成無機物而不能合成有機物。維勒的老師只能合成無機物而不能合成有機物。維勒的老師貝采里烏斯當(dāng)時也支持生命力學(xué)說，他寫信給維貝采里烏斯當(dāng)時也支持生命力學(xué)說，他寫信給維勒問他能不能在實驗室里勒問他能不能在實驗室里“制造出一個小孩來制造出一個小孩來”。 NH4CNOHO-CNNH3+H2NNH2O氰酸氨水尿素有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在凱庫勒的設(shè)想，1865年1984: First Observation of Fullerene Curl Kroto Smalley 1996年諾貝爾獎年諾貝爾獎有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在Pasteur和

15、他的酒石酸和他的酒石酸18481848年巴斯特（法國微年巴斯特（法國微生物化學(xué)家）研究酒石生物化學(xué)家）研究酒石酸鹽的重結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)酒酸鹽的重結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)酒石酸鹽的晶體具有半面石酸鹽的晶體具有半面晶形，且朝向同一個方晶形，且朝向同一個方向。向。立體化學(xué)立體化學(xué)有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在機遇只偏愛有準(zhǔn)備的頭腦！機遇只偏愛有準(zhǔn)備的頭腦！The Nobel Prize in Chemistry 2001 William S. Knowles Ryoji Noyori K. Barry Sharpless 20012001年度諾貝爾年度諾貝爾化學(xué)授予兩位美化學(xué)授予兩位美國化學(xué)家和一位國化學(xué)家和

16、一位日本化學(xué)家，以日本化學(xué)家，以表彰他們運用不表彰他們運用不對稱催化的方法對稱催化的方法合成合成手性化合物手性化合物的研究。的研究。有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在1 s2 s3 s2 p3 p3 d1955年桑格確定了第一個活性桑格確定了第一個活性蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)牛胰島素分子的氨基酸牛胰島素分子的氨基酸連接順序（一級結(jié)構(gòu)）連接順序（一級結(jié)構(gòu)）有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在胰島素的結(jié)構(gòu)胰島素的結(jié)構(gòu)胰島素二聚體胰島素二聚體胰島素六聚體胰島素六聚體有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在人工合成牛胰島素人工合成牛胰島素蛋白質(zhì)合成是一個神秘誘人的領(lǐng)域，年代前后，世界上許多著名的有機化學(xué)

17、家都在注視著這個問題。年，英國的桑格（）用生物降解和標(biāo)記方法確定了第一個活性蛋白質(zhì)牛胰島素分子的氨基酸連接順序（一級結(jié)構(gòu)）。19581958年，中國的幾位有機化學(xué)家和生物化學(xué)家在北京討論了胰島素人工合成的可能性問題。由北京大學(xué)化學(xué)系、中國科學(xué)院生物化學(xué)研究所和上海有機化學(xué)研究所等共同組成一個統(tǒng)一的研究隊伍，開始胰島素合成研究。經(jīng)過數(shù)年的共同努力，人類第一個用人工合成方法得到的活性蛋白質(zhì)結(jié)晶牛胰島素，終于在19621962年降生在中國大地上。結(jié)果公布之后，立即引起世界科學(xué)界的極大關(guān)注，它標(biāo)志著中國科學(xué)家在蛋白質(zhì)和多肽合成化學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。為此，年國家特發(fā)給邢其毅等國家自然科學(xué)一等獎，

18、以表彰他們在合成胰島素工作中的貢獻。 60年代邢其毅教授在指導(dǎo)研究年代邢其毅教授在指導(dǎo)研究用人工合成的胰島素進行小鼠實驗用人工合成的胰島素進行小鼠實驗有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在1960年代年代有機合有機合成逆合成方法的成逆合成方法的確立確立有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在麝香的合成麝香的合成O OHOCO2Et+ClCH2(CO2Et)2HClCH2O+ (CH3)3COH有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在有機化學(xué)的過去和現(xiàn)在目的和要求目的和要求（1 1）系統(tǒng)地、較好地掌握有機化合物的結(jié)構(gòu)、物）系統(tǒng)地、較好地掌握有機化合物的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。（了解命名）理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及

19、應(yīng)用。（了解命名）（2 2）了解有機立體化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本概念。）了解有機立體化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本概念。（3 3）掌握各類化合物的基本性質(zhì)。）掌握各類化合物的基本性質(zhì)。（4 4）掌握官能團對化合物性質(zhì)的影響，分析化合）掌握官能團對化合物性質(zhì)的影響，分析化合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及其重要反應(yīng)的反應(yīng)機理物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及其重要反應(yīng)的反應(yīng)機理和規(guī)律，初步掌握用電子理論、立體化學(xué)、空間和規(guī)律，初步掌握用電子理論、立體化學(xué)、空間效應(yīng)等分析解釋反應(yīng)機理。效應(yīng)等分析解釋反應(yīng)機理。 （5 5）了解分離、提純有機混合物的一般方法，掌）了解分離、提純有機混合物的一般方法，掌握有機化合物官能團的特征及定性鑒定方

20、法。握有機化合物官能團的特征及定性鑒定方法。教學(xué)安排教學(xué)安排本課程為本課程為4 4學(xué)分，學(xué)分，6464學(xué)時。學(xué)時。主要教材為蔣碩健、丁有俊與李明謙編寫的主要教材為蔣碩健、丁有俊與李明謙編寫的有機化學(xué)有機化學(xué)。（北京大學(xué)出版社，第二版，。（北京大學(xué)出版社，第二版，19961996年）。年）。 參考書：參考書：有機化學(xué)習(xí)題解析有機化學(xué)習(xí)題解析（賈欣如等（賈欣如等編，北京大學(xué)出版社，編，北京大學(xué)出版社，20052005年第一版）年第一版）教學(xué)安排教學(xué)安排習(xí)題課四次習(xí)題課四次 1 1）第五周；內(nèi)容：緒論，烷烴，旋光異）第五周；內(nèi)容：緒論，烷烴，旋光異構(gòu)；構(gòu)； 2 2）第九周；鹵代烷，炔烴，芳香烴；）第

21、九周；鹵代烷，炔烴，芳香烴； 3 3）第十三周；醇、酚、醚、醛酮、羧酸）第十三周；醇、酚、醚、醛酮、羧酸 及其衍生物；及其衍生物； 4 4）第十六周；雜環(huán)、糖、氨基酸等。）第十六周；雜環(huán)、糖、氨基酸等。 如何學(xué)好有機化學(xué)？如何學(xué)好有機化學(xué)？ 1） 認(rèn)真聽講，認(rèn)真預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)。認(rèn)真聽講，認(rèn)真預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)。 2）積極思考。善于不斷總結(jié)，）積極思考。善于不斷總結(jié)， 前后內(nèi)容逐步融會貫通。前后內(nèi)容逐步融會貫通。 3）盡可能多地做練習(xí)盡可能多地做練習(xí)，提高實，提高實 際解決問題的能力際解決問題的能力。 如何學(xué)好有機化學(xué)？如何學(xué)好有機化學(xué)？烷烴、烯烴、炔烴醇、醛、醚芳香化合物酸、酰胺等結(jié)構(gòu)理論立體化學(xué)反應(yīng)機理

22、有機光譜有機化學(xué)知識結(jié)構(gòu)圖 課件課件PPTPPT以及答疑時間以及答疑時間地點地點課件課件PPTPPT：化學(xué)學(xué)院教師：化學(xué)學(xué)院教師FTPFTP下載下載 ftp:/ 用戶名：用戶名：morstudentmorstudent 密碼：密碼：chem2010chem2010答疑時間地點：每周六下午答疑時間地點：每周六下午2:00-5:002:00-5:00 化學(xué)樓南區(qū)化學(xué)樓南區(qū)623623 電話：電話：6275-96436275-9643各班班長收集本班同學(xué)各班班長收集本班同學(xué)EmailEmail地址，地址，按以下格式：按以下格式：pllcomeon_pllcomeon_; ; ; ; ; ; ; ;

23、; ; ; ; ; ; pengcheng_pengcheng_; ; 發(fā)到遲樾的信箱：發(fā)到遲樾的信箱： 一、有機化學(xué)的定義一、有機化學(xué)的定義二、有機化合物的特征二、有機化合物的特征三、有機化合物的結(jié)構(gòu)三、有機化合物的結(jié)構(gòu)1 1）共價鍵）共價鍵 2 2）共價鍵的飽和）共價鍵的飽和性和方向性性和方向性 3 3）雜化軌道）雜化軌道 四、有機化合物的分類四、有機化合物的分類1 1）按骨架分類）按骨架分類 2 2）按官能團分類）按官能團分類五、有機化合物的反應(yīng)五、有機化合物的反應(yīng)1 1）異裂反應(yīng)）異裂反應(yīng)2 2）均裂反應(yīng)）均裂反應(yīng)3 3）周環(huán)反應(yīng)）周環(huán)反應(yīng)六、過渡態(tài)理論與六、過渡態(tài)理論與 Hammon

24、d假定假定七、酸堿的概念七、酸堿的概念1）Brnsted-Lowry 酸堿定義酸堿定義2 2）Lewis 酸堿定義酸堿定義第一章第一章 緒論緒論有機化學(xué)（有機化學(xué)（Organic Chemistry）這個名詞是在）這個名詞是在1806年由瑞典化學(xué)家年由瑞典化學(xué)家J. Berzelins首先提出首先提出來的。意思是指來的。意思是指“有生機之物有生機之物”。1) 當(dāng)時所有已知的有機物都是從生物體內(nèi)分當(dāng)時所有已知的有機物都是從生物體內(nèi)分離出來的。離出來的。一、有機化學(xué)的定義一、有機化學(xué)的定義 1769-1785 1769-1785： 葡萄汁葡萄汁 酒石酸；酒石酸； 酸牛奶酸牛奶 乳酸；乳酸； 蘋果蘋

25、果 蘋果酸；蘋果酸； 尿尿 尿素；尿素； 檸檬汁檸檬汁 檸檬酸。檸檬酸。2 2）人們認(rèn)識到，有機物與從礦石、金屬鹽等物）人們認(rèn)識到，有機物與從礦石、金屬鹽等物質(zhì)在組成、結(jié)構(gòu)上有很大的區(qū)別。質(zhì)在組成、結(jié)構(gòu)上有很大的區(qū)別。3 3）當(dāng)時人們對生命現(xiàn)象的本質(zhì)沒有認(rèn)識，認(rèn)為）當(dāng)時人們對生命現(xiàn)象的本質(zhì)沒有認(rèn)識，認(rèn)為有機物只能在生物細(xì)胞中受一種特殊力量的作有機物只能在生物細(xì)胞中受一種特殊力量的作用才能產(chǎn)生出來，是用才能產(chǎn)生出來，是“生命力生命力”創(chuàng)造的。創(chuàng)造的。18021802年年: : 離析出植物堿類藥物離析出植物堿類藥物- -金雞納堿，辛可寧等；金雞納堿，辛可寧等；18051805年年: : 鴉片鴉片

26、嗎啡；嗎啡；18151815年，動物脂肪年，動物脂肪 膽固醇。膽固醇。1828年，德國化學(xué)家年，德國化學(xué)家Wohler發(fā)現(xiàn)無機發(fā)現(xiàn)無機物氰酸銀很容易轉(zhuǎn)化為尿素。物氰酸銀很容易轉(zhuǎn)化為尿素。1845年，德國人年，德國人Kolber合成了醋酸。合成了醋酸。他從他從C + S開始經(jīng)開始經(jīng)5步反應(yīng)得到了產(chǎn)物。步反應(yīng)得到了產(chǎn)物。AgOCNNH4ClNH4OCN + KClNH4OCNH2NCNH2OC + SCH3CO2H1854年，法國人年，法國人Berthlot 合成了油脂。合成了油脂。從從1850-1900年，更多的有機物如藥品、年，更多的有機物如藥品、染料等被合成出來。這就打破了有機物染料等被合成

27、出來。這就打破了有機物的的“有生機之物有生機之物”的含意。由于歷史和的含意。由于歷史和習(xí)習(xí)慣的原因，仍然保留了有機這個名詞。慣的原因，仍然保留了有機這個名詞。有機化學(xué)的定義是研究碳的化學(xué)。有機化學(xué)的定義是研究碳的化學(xué)。Gmelin （1848）有機化學(xué)是研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌袡C化學(xué)是研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)。物的化學(xué)。C. Schorlemmer （1874）有機化學(xué)是研究含碳化合物的結(jié)有機化學(xué)是研究含碳化合物的結(jié)構(gòu)、性能與合成的科學(xué)。構(gòu)、性能與合成的科學(xué)。有機化合物與人們今天的物質(zhì)生活息息相關(guān)。有機化合物與人們今天的物質(zhì)生活息息相關(guān)。有機化合物染料石油中草藥、西藥肥料、除草劑殺蟲劑炸

28、藥合成香料膠卷染料液晶顯示材料高分子材料涂料 在生物的生長過程中，包含著許多有機物合在生物的生長過程中，包含著許多有機物合成與生長的過程。借助有機化學(xué)的研究方法，成與生長的過程。借助有機化學(xué)的研究方法，已經(jīng)闡明了生物體呼吸作用的機理，糖、脂肪、已經(jīng)闡明了生物體呼吸作用的機理，糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝過程。激素、維生素在體內(nèi)的作蛋白質(zhì)的代謝過程。激素、維生素在體內(nèi)的作用等。目前，對于生命現(xiàn)象的研究已進入分子用等。目前，對于生命現(xiàn)象的研究已進入分子水平，已將生命現(xiàn)象歸結(jié)為分子的形成、運動水平，已將生命現(xiàn)象歸結(jié)為分子的形成、運動及變化的過程。有機化學(xué)與生物學(xué)、及變化的過程。有機化學(xué)與生物學(xué)、物理學(xué)等學(xué)

29、科密切配合，預(yù)計將來物理學(xué)等學(xué)科密切配合，預(yù)計將來在征服疾病、控制遺傳、延長人類在征服疾病、控制遺傳、延長人類壽命等方面會起巨大作用。壽命等方面會起巨大作用。生命科學(xué)與有機化學(xué)密切相關(guān)。生命科學(xué)與有機化學(xué)密切相關(guān)。二、有機化合物的特征二、有機化合物的特征都含有碳原子都含有碳原子(CO(CO、COCO2 2、H H2 2COCO3 3等除外）。等除外）。種類繁多，約有種類繁多，約有50005000萬個以上。比較于無萬個以上。比較于無 機化合物，雖涉及的元素遍布整個周期機化合物，雖涉及的元素遍布整個周期 表，但卻只有表，但卻只有70-8070-80萬個。萬個。碳原子可以形成比較穩(wěn)定的共價鍵。碳原子

30、可以形成比較穩(wěn)定的共價鍵。 （包括直鏈、支鏈、環(huán)狀、單鍵、雙鍵、（包括直鏈、支鏈、環(huán)狀、單鍵、雙鍵、 三鍵等）。三鍵等）。 易燃（最終燃燒產(chǎn)物為易燃（最終燃燒產(chǎn)物為COCO2 2和水）、熔點和水）、熔點 低、難溶于水。低、難溶于水。 通常反應(yīng)速度慢、易發(fā)生副反應(yīng)。通常反應(yīng)速度慢、易發(fā)生副反應(yīng)。二、有機化合物的特征二、有機化合物的特征 a a）Pauli不相容原理不相容原理 每個軌道最多只能有兩個電子，且這兩個每個軌道最多只能有兩個電子，且這兩個 電子必須自旋相反，通常用電子必須自旋相反，通常用2 2個箭頭表示。個箭頭表示。 b) b) 能量最低原理能量最低原理 電子首先排滿能量最低的軌道電子首

31、先排滿能量最低的軌道(Orbital)， 再排高能級的軌道。原子軌道離核越近，再排高能級的軌道。原子軌道離核越近， 受核的靜電吸引力越大，能量就越低。受核的靜電吸引力越大，能量就越低。三、有機化合物的結(jié)構(gòu)三、有機化合物的結(jié)構(gòu)(Structure)1)1)共價鍵共價鍵(Covalent Bond)的表示方法的表示方法1S22S22PX22PY22PZ23S23P電子的填充順序為：電子的填充順序為： c) c)洪特規(guī)則洪特規(guī)則 電子盡可能分占不同的軌道，且自旋電子盡可能分占不同的軌道，且自旋 平行。平行。1s2s3s2p3p3dC: 1s22s22pX12pY12pZ0碳原子的電子構(gòu)型為：碳原子的

32、電子構(gòu)型為：1s2s3s2p3p3d碳原子有兩個特點：碳原子有兩個特點：1 1）必須失去或接受）必須失去或接受4 4個電子，才能達(dá)到個電子，才能達(dá)到穩(wěn)定的電子構(gòu)型，但這都很不容易。穩(wěn)定的電子構(gòu)型，但這都很不容易。2 2）碳是第四族中最小的原子，外層電）碳是第四族中最小的原子，外層電子總的說來少，原子核對外層電子控制子總的說來少，原子核對外層電子控制得更強一些。得更強一些。當(dāng)碳原子與其它原子成鍵時：當(dāng)碳原子與其它原子成鍵時：（1 1）碳原子以四價成鍵。）碳原子以四價成鍵。甲烷的形成甲烷的形成反應(yīng)原子間以電子對互相結(jié)合在反應(yīng)原子間以電子對互相結(jié)合在一起形成的鍵，稱為共價鍵。一起形成的鍵，稱為共價鍵

33、。+CXXXXHHHH4 HXC（2 2）碳原子可以互相結(jié)合成鍵）碳原子可以互相結(jié)合成鍵單鍵單鍵雙鍵雙鍵三鍵三鍵HHHHCCHHHHCCHHHHCC電子式（路易斯式）電子式（路易斯式）：蛛網(wǎng)式蛛網(wǎng)式：(3) (3) 共價鍵的表示方法有四種共價鍵的表示方法有四種：CXXXXHHHHCHHHHHHCCHH普通式：普通式：鍵線式：鍵線式：CH4CH3CH3123465CH3CH=CHCH=CHCH3234561H2CCH2CH2H2CH2CCH2CH3CH2CHCHCH3OHCH321345OH134522 2 共價鍵的鍵參數(shù)共價鍵的鍵參數(shù) （鍵長，鍵角，鍵能）（鍵長，鍵角，鍵能）鍵長：兩個原子核之

34、間最遠(yuǎn)最近距離的平均值。兩核之間鍵長：兩個原子核之間最遠(yuǎn)最近距離的平均值。兩核之間吸引力和排斥力達(dá)到平衡時的距離。吸引力和排斥力達(dá)到平衡時的距離。鍵角：鍵與鍵之間的夾角。鍵角：鍵與鍵之間的夾角。鍵能：分解所需要的能量。雙原子分子離解為單原子所需能量鍵能：分解所需要的能量。雙原子分子離解為單原子所需能量- -離解能，多原子分子為離解能的平均值。離解能，多原子分子為離解能的平均值?；衔锘衔?軌道軌道 鍵角鍵角 鍵長鍵長 鍵能鍵能烷烴烷烴 sp3 109028 0.154 nm 350 kJ/mol烯烴烯烴 sp2 1200 0.134 nm 610 kJ/mol炔烴炔烴 sp 1800 0.1

35、20 nm 836 kJ/mol3. 共價鍵的極性共價鍵的極性(polarity)， 電負(fù)性電負(fù)性(electronegativity)， 偶極矩偶極矩(dipole moment)H 2.1Li 1.0 C 2.5 N 3.0 O 3.5 F 4.0 S 2.5 Cl 3.5 Br 2.8 I 2.5 (D) = e x d鮑林標(biāo)度鮑林標(biāo)度(Pauling scale)(Pauling scale)是使用最廣泛的是使用最廣泛的電負(fù)性標(biāo)度。其標(biāo)度值的范圍從電負(fù)性最強電負(fù)性標(biāo)度。其標(biāo)度值的范圍從電負(fù)性最強的元素氟的元素氟(F)(F)標(biāo)度值為標(biāo)度值為4.04.0，到電負(fù)性最，到電負(fù)性最弱的元素鈁弱

36、的元素鈁(Fr)(Fr)標(biāo)度值為標(biāo)度值為0.70.7。極性共價鍵極性共價鍵 形成共價鍵的原子，它們之間吸形成共價鍵的原子，它們之間吸引電子的能力是不一樣的。這就使得引電子的能力是不一樣的。這就使得兩原子間共價鍵的電子云不是平均分兩原子間共價鍵的電子云不是平均分配在兩個原子核之間，而是偏向電負(fù)配在兩個原子核之間，而是偏向電負(fù)性較大的原子，這種鍵成稱為極性共性較大的原子，這種鍵成稱為極性共價鍵。價鍵。HCl在兩個原子組成的分子中，鍵的極性就在兩個原子組成的分子中，鍵的極性就是分子的極性。在兩個以上原子組成的是分子的極性。在兩個以上原子組成的分子中，分子的極性是每個鍵的極性向分子中，分子的極性是每個

37、鍵的極性向量之和。因此，并不是所有具有極性鍵量之和。因此，并不是所有具有極性鍵的分子都是極性分子。偶極矩的分子都是極性分子。偶極矩的大小的大小表示有機分子的極性強弱。偶極矩是有表示有機分子的極性強弱。偶極矩是有方向性的。用方向性的。用 表示。如表示。如CCl4，雖，雖然每個鍵都有極性，但這些鍵的偶極矩然每個鍵都有極性，但這些鍵的偶極矩向量和為零，所以這個分子沒有極性。向量和為零，所以這個分子沒有極性。分子有極性，分子間作用力增加，會影分子有極性，分子間作用力增加，會影響沸點、熔點、溶解度。響沸點、熔點、溶解度。 = 0 CClClClCl4.4.共價鍵的飽和性和方向性共價鍵的飽和性和方向性 如

38、果一個原子的未成對電子已經(jīng)配對，如果一個原子的未成對電子已經(jīng)配對，就不能再與其它的未成對電子配對。就不能再與其它的未成對電子配對。飽和性飽和性HFH F兩個電子，達(dá)到穩(wěn)定的外層電子結(jié)構(gòu)八個電子，達(dá)到穩(wěn)定的外層電子結(jié)構(gòu) 原子內(nèi)電子的運動與能量關(guān)系服原子內(nèi)電子的運動與能量關(guān)系服從量子力學(xué)的波動方程。我們只能從量子力學(xué)的波動方程。我們只能得到電子在空間可能出現(xiàn)的區(qū)域，得到電子在空間可能出現(xiàn)的區(qū)域，稱這個區(qū)域為軌道。稱這個區(qū)域為軌道。 電子還具有波粒二象性，在運動電子還具有波粒二象性，在運動時主要顯波動性。根據(jù)波動原理，時主要顯波動性。根據(jù)波動原理，電子運動有正、負(fù)位相的不同，就電子運動有正、負(fù)位相的

39、不同，就像波浪有波峰、波谷一樣。像波浪有波峰、波谷一樣。方向性方向性xyz2Pxxyz2Pyxyz2Pz三個能量相三個能量相等的等的p p軌道軌道 三個三個p軌道分別沿軌道分別沿X，Y，Z軸分布，軸分布，是有方向性的。分子軌道是由原子的是有方向性的。分子軌道是由原子的價電子軌道重疊形成的。原子的電子價電子軌道重疊形成的。原子的電子云重疊越多，形成的鍵越穩(wěn)定。云重疊越多，形成的鍵越穩(wěn)定。 由于原子軌道有一定的方向性和一由于原子軌道有一定的方向性和一定的形狀，在形成分子軌道時，需要定的形狀，在形成分子軌道時，需要按一定的方向重疊才能滿足最大的重按一定的方向重疊才能滿足最大的重疊交蓋，所以形成的分子

40、軌道也是有疊交蓋，所以形成的分子軌道也是有方向性的。這也就決定了共價鍵的方方向性的。這也就決定了共價鍵的方向性。向性。s s軌道軌道p p軌軌道的重疊道的重疊成鍵，成鍵，s s軌道必須軌道必須沿著沿著p p軌軌道的對稱道的對稱軸重疊才軸重疊才能得到最能得到最大的交蓋大的交蓋。p軌道軌道s軌道軌道P軌道軌道對稱軸對稱軸xyxy 雜化軌道雜化軌道（1） sp3雜化雜化 sp3雜化軌道是由雜化軌道是由一個一個s軌道與三個軌道與三個p軌道進行重新的雜化組合，形成四個軌道進行重新的雜化組合，形成四個能量相等的能量相等的sp3雜化軌道。每個軌道雜化軌道。每個軌道由由1/4 s成份，成份，3/4 p成份組成

41、。它的立成份組成。它的立體形狀是正四面體。碳原子位于四面體形狀是正四面體。碳原子位于四面體的中心，四個軌道分別指向四面體體的中心，四個軌道分別指向四面體的每個頂點，軌道間夾角是的每個頂點，軌道間夾角是109o28。31+spsp34一個一個s軌道和三個軌道和三個p軌道雜化而軌道雜化而形成的四個形成的四個sp3軌道。軌道。xyzsp3雜化軌道雜化軌道p4C109o28 沿鍵軸方向電子云重疊而形成的軌道，沿鍵軸方向電子云重疊而形成的軌道，電子云分布沿鍵軸呈圓柱形對稱，稱為電子云分布沿鍵軸呈圓柱形對稱，稱為s s軌道或軌道或s s鍵。由于鍵。由于s s鍵是呈軸對稱的，所鍵是呈軸對稱的，所以成鍵的兩個

42、原子以兩個核間聯(lián)線為軸進以成鍵的兩個原子以兩個核間聯(lián)線為軸進行旋轉(zhuǎn)不會損壞原子軌道的重疊，因此行旋轉(zhuǎn)不會損壞原子軌道的重疊，因此s s鍵是可以旋轉(zhuǎn)的。鍵是可以旋轉(zhuǎn)的。(2) sp2雜化軌道雜化軌道 sp2雜化軌道是由一個雜化軌道是由一個s軌道和兩個軌道和兩個p軌道雜化而形成的三個軌道。每個軌道雜化而形成的三個軌道。每個軌道有軌道有1/3 s成份，成份，2/3 p成份。三個軌成份。三個軌道在同一平面。軌道間夾角為道在同一平面。軌道間夾角為120o 。碳原子還剩有一個碳原子還剩有一個p軌道，這個軌道，這個p軌軌道正好與三個道正好與三個 sp2雜化軌道形成的平雜化軌道形成的平面垂直。面垂直。21+3

43、spsp2一個一個s軌道和兩個軌道和兩個p軌道雜化軌道雜化而形成的三個而形成的三個sp2軌道。軌道。sp2雜化軌道雜化軌道pxzy120o(3) sp雜化雜化 碳原子在進行碳原子在進行sp雜化時，一個雜化時，一個2s電子激發(fā)到電子激發(fā)到2p軌道。一個軌道。一個s軌軌道與一個道與一個p軌道形成兩個等同的軌道形成兩個等同的sp雜化軌道。每個雜化軌道。每個sp軌道含有軌道含有1/2 s成份，成份，1/2 p成份。兩個軌成份。兩個軌道處在同一條直線上，方向相道處在同一條直線上，方向相反。兩個反。兩個sp軌道的對稱軸之間的軌道的對稱軸之間的夾角為夾角為 180o 。11+spsp2一個一個s軌道和一個軌

44、道和一個p軌道雜化軌道雜化而形成的二個而形成的二個sp軌道。軌道。sp雜化軌道雜化軌道180o按骨架按骨架分類：分類：四、有機化合物的分類四、有機化合物的分類按按官官能能團團分分類類有有機機化化合合物物烷烷烴烴、環(huán)環(huán)烷烷烴烴鹵鹵代代烴烴烯烯烴烴、炔炔烴烴芳芳香香烴烴醇醇、酚酚、醚醚醛醛、酮酮、醌醌羧羧酸酸及及其其衍衍生生物物胺胺雜雜環(huán)環(huán)化化合合物物碳碳水水化化合合物物氨氨基基酸酸、肽肽與與蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)萜萜類類與與甾甾族族化化合合物物CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3烷烷烴烴 (Alkane)環(huán)環(huán)烷烷烴烴 (Cyclic alkane)鹵鹵代代烴烴CH3CH2CHClCH2=CHCH

45、2BrII(Alkyl halide)芳香烴醇酚醚CH3CH2OHOHCH3CH2OCH2CH3醛酮醌CH3CH=OCH3CCH3=OOO羧羧酸酸及及其其衍衍生生物物CH3CO2HCH3COCH3=O=OCH3C=OCH3COCH3COOCH3 CNH2X胺胺CH3CH2NH2CH3NCH3HNH2雜雜環(huán)環(huán)化化合合物物ONSNNNNHNNH2OOHOHOHOHCH2OHHHHHH碳碳水水化化合合物物H2NCH2COOHH3NCH2CNHCHCO2=OCH3氨基酸、肽以及蛋白質(zhì)等OHCH3CH3HHHH萜萜類類與與甾甾族族五、有機化合物的反應(yīng)五、有機化合物的反應(yīng)1) 異裂反應(yīng)異裂反應(yīng) 當(dāng)鍵斷裂時

46、，原鍵共用的一對電子當(dāng)鍵斷裂時，原鍵共用的一對電子留在斷裂后的一個片斷上。這種反應(yīng)留在斷裂后的一個片斷上。這種反應(yīng)稱為離子型反應(yīng)。稱為離子型反應(yīng)。A BABCCH3CH3CH3BrHBrCCH3CH3CH3OHCCH3CH3H3CBrCCH3CH3H3CBrH2OCCH3CH3H3COH2-HCCH3CH3H3COH 當(dāng)鍵斷裂時，成鍵的一對電子平當(dāng)鍵斷裂時，成鍵的一對電子平均分配在斷裂后的兩個片斷上。每均分配在斷裂后的兩個片斷上。每個片斷有一個未成對電子，這種斷個片斷有一個未成對電子，這種斷裂稱為均裂。均裂生成的帶一個未裂稱為均裂。均裂生成的帶一個未成對電子的原子或原子團稱為自由成對電子的原子

47、或原子團稱為自由基。這種經(jīng)均裂生成自由基的反應(yīng)基。這種經(jīng)均裂生成自由基的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)。稱為自由基反應(yīng)。2) 均裂反應(yīng)均裂反應(yīng)A BABCH4h CH3ClHClh ClClCH4ClCH3HClCH3ClClCl2Cl2Cl2 舊鍵斷裂與新鍵形成同時發(fā)生，而且舊鍵斷裂與新鍵形成同時發(fā)生，而且電子在一封閉的環(huán)內(nèi)運動，因此沒有離電子在一封閉的環(huán)內(nèi)運動，因此沒有離子或自由基中間體形成，也分不出鍵的子或自由基中間體形成，也分不出鍵的斷裂是異裂還是均裂，鍵的斷裂與形成斷裂是異裂還是均裂，鍵的斷裂與形成協(xié)同進行。協(xié)同進行。3) 周環(huán)反應(yīng)周環(huán)反應(yīng)CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C

48、H2CH2CH2h 對于化學(xué)反應(yīng)過程的詳細(xì)研究，特對于化學(xué)反應(yīng)過程的詳細(xì)研究，特別是通過動力學(xué)研究，促使人們在別是通過動力學(xué)研究，促使人們在20世紀(jì)世紀(jì)20年代提出了化學(xué)反應(yīng)的年代提出了化學(xué)反應(yīng)的碰撞理碰撞理論論 ，在，在30年代又進一步提出了過渡態(tài)年代又進一步提出了過渡態(tài)理論理論 。Hammond在在50年代通過對過年代通過對過渡態(tài)的深入探討，提出了有關(guān)過渡態(tài)渡態(tài)的深入探討，提出了有關(guān)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的猜測（結(jié)構(gòu)的猜測（ Hammond假定）。假定）。 過渡態(tài)理論是目前我們理解化學(xué)反過渡態(tài)理論是目前我們理解化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)。應(yīng)的基礎(chǔ)。六、過渡態(tài)理論與六、過渡態(tài)理論與Hammond假定假定 過渡態(tài)理論

49、強調(diào)分子相互作用的狀過渡態(tài)理論強調(diào)分子相互作用的狀態(tài)，并將活化能與過渡態(tài)聯(lián)系起來。態(tài)，并將活化能與過渡態(tài)聯(lián)系起來。活化能活化能：當(dāng)分子間發(fā)生反應(yīng)時，分子當(dāng)分子間發(fā)生反應(yīng)時，分子接近到一定的程度，就會產(chǎn)生排斥力。接近到一定的程度，就會產(chǎn)生排斥力。因此存在一個能壘，要發(fā)生反應(yīng)就必須因此存在一個能壘，要發(fā)生反應(yīng)就必須提供能量，克服這個能壘，迫使分子接提供能量，克服這個能壘，迫使分子接近，克服這個能壘所必需的最低能量，近，克服這個能壘所必需的最低能量，稱為活化能。稱為活化能。 過渡態(tài)過渡態(tài)：它是人們假想在反應(yīng)過程中，它是人們假想在反應(yīng)過程中，從分子碰撞到形成產(chǎn)物之間，舊的鍵逐步從分子碰撞到形成產(chǎn)物之間

50、，舊的鍵逐步分開離去，新的鍵逐步靠近形成，中間要分開離去，新的鍵逐步靠近形成，中間要經(jīng)過的一個狀態(tài)，它的勢能最高。經(jīng)過的一個狀態(tài)，它的勢能最高。 過渡態(tài)是反應(yīng)物進行到產(chǎn)物或中間產(chǎn)物過渡態(tài)是反應(yīng)物進行到產(chǎn)物或中間產(chǎn)物過程中所經(jīng)過的勢能最高點的狀態(tài)。它極過程中所經(jīng)過的勢能最高點的狀態(tài)。它極不穩(wěn)定。只是反應(yīng)進程中的一個中間階段不穩(wěn)定。只是反應(yīng)進程中的一個中間階段的結(jié)構(gòu)，不能分離得到。的結(jié)構(gòu)，不能分離得到。過渡態(tài)一般表示為：過渡態(tài)一般表示為： 中間產(chǎn)物是連續(xù)多步反應(yīng)中的一個中間產(chǎn)物是連續(xù)多步反應(yīng)中的一個中間不穩(wěn)定的產(chǎn)物，它不是反應(yīng)物到中間不穩(wěn)定的產(chǎn)物，它不是反應(yīng)物到中間產(chǎn)物過程中勢能最高的狀態(tài)。中間產(chǎn)

51、物過程中勢能最高的狀態(tài)。ABCABCABC勢勢能能反應(yīng)進程反應(yīng)進程過渡態(tài)過渡態(tài)1過渡態(tài)過渡態(tài)2反應(yīng)物反應(yīng)物產(chǎn)物產(chǎn)物中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物反應(yīng)熱反應(yīng)熱E1E2H反應(yīng)的位能圖反應(yīng)的位能圖 在有機化學(xué)上常用在有機化學(xué)上常用Hammond假定假定來比較類似化合物進行同類反應(yīng)的來比較類似化合物進行同類反應(yīng)的活化能?；罨?。 在簡單的一步反應(yīng)中，該步在簡單的一步反應(yīng)中，該步過渡態(tài)的結(jié)構(gòu)、能量較類似于過渡態(tài)的結(jié)構(gòu)、能量較類似于勢能接近一邊的化合物或中間勢能接近一邊的化合物或中間體。體。勢勢能能反應(yīng)進程反應(yīng)進程A 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)反應(yīng)進程反應(yīng)進程勢勢能能B 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物過渡態(tài)過渡態(tài)過渡態(tài)過渡態(tài)反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物Hammond假定的兩點重