有機(jī)化學(xué)電子教案（2007版）胡春第一章緒論有機(jī)化學(xué)作為一門學(xué)科誕生于19世紀(jì)初。當(dāng)時(shí)化學(xué)的研究對象主要是礦物，所以人們將動物或植物中分離得到一些純的化合物稱為有機(jī)化合物，簡稱為有機(jī)物，其含義是“有生機(jī)之物”。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)室無法合成有機(jī)化合物。————“生命力學(xué)說”

1806年瑞典化學(xué)家Berzelius(1779-1848)首次使用“有機(jī)化學(xué)”這個(gè)名稱。

19世紀(jì)中期人們合成了一些有機(jī)化合物，徹底動搖了“生命力學(xué)說”。§1-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物一、有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)第一章緒論自從法國化學(xué)家Lavoisier(1743-1794)和德國化學(xué)家Liebig(1803-1873)創(chuàng)立和發(fā)展了元素分析方法之后，人們發(fā)現(xiàn)有機(jī)化合物都含有碳元素，絕大多數(shù)的有機(jī)化合物還還有氫元素，有的還含有氮、氧、硫和鹵素等元素，因此德國化學(xué)家Gmelin(1788-1853)和Kekule(1829-1896)等認(rèn)為是有機(jī)化合物的基本元素，把碳化合物稱為有機(jī)化合物，研究碳化合物的化學(xué)稱為有機(jī)化學(xué)。后來，德國化學(xué)家Schorlemmer(1834-1892)在化學(xué)結(jié)構(gòu)學(xué)說的基礎(chǔ)上提出：有機(jī)化合物是碳?xì)浠衔锛捌溲苌?，相?yīng)地有機(jī)化學(xué)是研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)?，F(xiàn)在一般沿用Gmelin和Kekule的定義，不過有機(jī)化合物已經(jīng)不是原來的含義，與無機(jī)化學(xué)相比，僅僅是分工不同和研究側(cè)重點(diǎn)不同而已。§1-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物一、有機(jī)化合物與有機(jī)化學(xué)（續(xù)）第一章緒論有機(jī)化學(xué)作為一門學(xué)科在19世紀(jì)中葉形成的。最初是從植物中提煉染料、藥物和香料的技術(shù)中逐漸發(fā)展起來的。18世紀(jì)，人們從動物或植物中分離得到一些純的化合物，如草酸，酒石酸，檸檬酸等，其性質(zhì)明顯不同于從來源于礦物的化合物，根據(jù)其來源稱之為“有機(jī)化合物”，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)室無法合成有機(jī)化合物。1806年Berzelius(1779-1848)首次使用“有機(jī)化學(xué)”這個(gè)名稱。1828年德國化學(xué)家Wohler(1800-1882)加熱無機(jī)化合物氰酸銨溶液得到有機(jī)化合物尿素。§1-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展第一章緒論1840年德國化學(xué)家Kolbe(1818-1884)合成了醋酸。1850年法國化學(xué)家Berthelot(1827-1907)合成了油脂類物質(zhì)。1865年，德國化學(xué)家Kekule(1829-1896)指出：在絕大多數(shù)有機(jī)化合物中碳為四價(jià)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)學(xué)說，結(jié)構(gòu)學(xué)說對有機(jī)化學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用。1874年荷蘭化學(xué)家van’tHoff(1852-1911)和法國化學(xué)家LeBel(1847-1930)分別提出：飽和碳原子的四個(gè)價(jià)指向以碳為中心的四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，建立了分子的立體概念，說明了旋光異構(gòu)現(xiàn)象，開創(chuàng)了從立體觀點(diǎn)來研究有機(jī)化合物的立體化學(xué)。1885年Baeyer(1835-1917)提出張力學(xué)說?！?jīng)典結(jié)構(gòu)理論

§1-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展(續(xù))第一章緒論1900年Grignard發(fā)現(xiàn)Grignard試劑。1917年美國化學(xué)家Lewis(1875-1946)用電子對來說明化學(xué)鍵的生成。20世紀(jì)三十年代誘導(dǎo)效應(yīng)理論，共扼效應(yīng)理論，共振論的創(chuàng)立。1931年Huckel用量子化學(xué)的方法來解決不飽和化合物和芳烴的結(jié)構(gòu)問題。1933年英國化學(xué)家Ingold等用化學(xué)動力學(xué)的方法研究飽和碳原子上親核取代反應(yīng)的機(jī)理。1951年二茂鐵的合成及其結(jié)構(gòu)的確證?！饘儆袡C(jī)化學(xué)1965年中國人工合成牛胰島素（蛋白質(zhì)）。1981年中國人工合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸（76個(gè)核糖核苷）?！?-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展(續(xù))第一章緒論

有機(jī)化學(xué)正在成為是一門迅速發(fā)展的學(xué)科，其分支學(xué)科有：天然有機(jī)化學(xué)，有機(jī)合成化學(xué)，生物有機(jī)化學(xué)，金屬有機(jī)化學(xué)（元素有機(jī)化學(xué)），物理有機(jī)化學(xué)（理論有機(jī)化學(xué)），有機(jī)分析化學(xué)，有機(jī)立體化學(xué)等。有機(jī)化學(xué)自始至終與無機(jī)化學(xué)沒有存在一條鴻溝，而且正在融合。因此在一些大學(xué)設(shè)置為：普通化學(xué)，合成化學(xué)，理論化學(xué)，金屬化學(xué)等。有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用，產(chǎn)生一些學(xué)科：石油化學(xué)，藥物化學(xué)，農(nóng)藥化學(xué)，材料化學(xué)，軍事化學(xué)等?！?-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展(續(xù))第一章緒論有機(jī)化合物數(shù)量龐大。已知的化合物有2000萬種，其中有機(jī)化合物占絕大多數(shù)，而且每年還要幾十萬種的速度在增長。而其余九十幾種元素組成的典型無機(jī)化合物不過幾十萬種。為什么有機(jī)化合物數(shù)量如此之多呢？有兩個(gè)原因，一是組成有機(jī)化合物的碳原子相互結(jié)合能力強(qiáng)，連接方式多樣；其二，有機(jī)化合物普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。

截止到3月6日07:30:28，美國《化學(xué)文摘》社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,926,776種，最新化合物登記號碼為924728-01-8

?！?-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物三、典型有機(jī)化合物的特點(diǎn)第一章緒論

截止到3月6日07:30:28，美國《化學(xué)文摘》社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,926,776種，最新化合物登記號碼為924728-01-8

。截止到3月7日07:30:28，美國《化學(xué)文摘》社已經(jīng)登錄的化合物的數(shù)量為30,950,196種，最新化合物登記號碼為

924962-30-1

?！?-1有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物三、典型有機(jī)化合物的特點(diǎn)第一一章章緒緒論論大多多數(shù)數(shù)有有機(jī)機(jī)化化合合物物易易燃燃燒燒，，最最后后生生成成二二氧氧化化碳碳和和水水（（常常以以此此區(qū)區(qū)分分典典型型有有機(jī)機(jī)化化合合物物和和典典型型無無機(jī)機(jī)化化合合物物））。。例例外外，，比比如如四四氯氯化化碳碳，，不不但但不不燃燃，，而而且且可可以以滅滅火火。。有機(jī)機(jī)化化合合物物大大多多數(shù)數(shù)難難溶溶于于水水而而易易溶溶于于有有機(jī)機(jī)溶溶劑劑（相相似似相相溶溶原原理理））。能能夠夠與與水水互互溶溶僅僅僅僅有有極極少少數(shù)數(shù)有有機(jī)機(jī)化化合合物物。。大多多數(shù)數(shù)有有機(jī)機(jī)化化合合物物熔熔點(diǎn)點(diǎn)較較低低，，超超過過300℃℃以以上上很很少少（原原因因：：分分子子晶晶體體））。大大多多數(shù)數(shù)有有機(jī)機(jī)化化合合物物對對熱熱不不穩(wěn)穩(wěn)定定，，受受熱熱容容易易分分解解，，其其分分解解溫溫度度比比較較低低，，超超過過400℃℃的的很很少少。。§1-1有有機(jī)化化學(xué)和和有機(jī)機(jī)化合合物三、典典型有有機(jī)化化合物物的特特點(diǎn)（（續(xù)））第一章章緒緒論論大多數(shù)數(shù)有機(jī)機(jī)化合合物發(fā)發(fā)生化化學(xué)反反應(yīng)的的速度度比較較慢（原因因：分分子反反應(yīng)））。大多數(shù)數(shù)有機(jī)機(jī)化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)反應(yīng)應(yīng)復(fù)雜雜，副副反應(yīng)應(yīng)多。。一般般把一一個(gè)化化合物物主要要進(jìn)行行的反反應(yīng)稱稱為主主反應(yīng)應(yīng)，其其他反反應(yīng)稱稱為副副反應(yīng)應(yīng)。由于有有機(jī)化化學(xué)反反應(yīng)復(fù)復(fù)雜，，因此此在一一般情情況下下書寫寫有機(jī)機(jī)化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)式時(shí)時(shí)采用用箭頭頭，反反應(yīng)方方程式式不用用配平平，一一般只只寫出出主要要反應(yīng)應(yīng)和產(chǎn)產(chǎn)物。?！?-1有有機(jī)化化學(xué)和和有機(jī)機(jī)化合合物三、典典型有有機(jī)化化合物物的特特點(diǎn)（（續(xù)））第一章章緒緒論論有機(jī)化化合物物的結(jié)結(jié)構(gòu)決決定其其性質(zhì)質(zhì)，從從性質(zhì)質(zhì)可以以推知知其結(jié)結(jié)構(gòu)。。因此此有機(jī)機(jī)化合合物的的結(jié)構(gòu)構(gòu)是有有機(jī)化化學(xué)的的主要要內(nèi)容容之一一。有機(jī)化化合物物的結(jié)結(jié)構(gòu)是是指分分子的的組成成，分分子中中原子子的連連接次次序和和方式式，分分子的的三維維排列列方式式，分分子中中原子子的相相互關(guān)關(guān)系，，分子子中電電子云云的分分布等等。有機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)理理論的的發(fā)展展受其其他學(xué)學(xué)科的的發(fā)展展的影影響。。因此此對待待有機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)理論論應(yīng)該該持發(fā)發(fā)展的的觀點(diǎn)點(diǎn)?！?-2有有機(jī)化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理理論第一章章緒緒論論有機(jī)化化合物物中碳碳原子子總是是+4價(jià)的的。碳原子子可以以自相相結(jié)合合成鍵鍵?！?-2有有機(jī)化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理理論一、經(jīng)經(jīng)典結(jié)結(jié)構(gòu)理理論第一章章緒緒論論表示分分子中中原子子的種種類、、數(shù)目目和彼彼此結(jié)結(jié)合的的次序序和方方式的的化學(xué)學(xué)式稱稱為Kekule結(jié)構(gòu)式式（這這些結(jié)結(jié)構(gòu)式式現(xiàn)在在改稱稱為構(gòu)構(gòu)造式式）。?！?-2有有機(jī)化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理理論一、經(jīng)經(jīng)典結(jié)結(jié)構(gòu)理理論第一章章緒緒論論Kekule結(jié)構(gòu)式式還解解決了了一些些同分分異構(gòu)構(gòu)問題題，例例如乙乙醇與與甲醚醚?！?-2有有機(jī)化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理理論一、經(jīng)經(jīng)典結(jié)結(jié)構(gòu)理理論第一章章緒緒論論飽和碳碳原子子具有有四面面體結(jié)結(jié)構(gòu)。。（這解解決了了旋光光異構(gòu)構(gòu)問題題）§1-2有有機(jī)化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理理論一、經(jīng)經(jīng)典結(jié)結(jié)構(gòu)理理論（（續(xù)））第一章章緒緒論論1.Kossel-Lewis化學(xué)鍵鍵理論論八隅體體(Octet)概念：：原子子的外外層電電子填填滿時(shí)時(shí)（第第二層層為8個(gè)個(gè)電子子）最最穩(wěn)定定，失失去去或獲獲得電電子成成離子子———離子子鍵；；與與其它它原子子共享享電子子———共價(jià)價(jià)鍵。。2.有有機(jī)機(jī)分子子的化化學(xué)鍵鍵———共價(jià)價(jià)鍵碳原子子的成成鍵特特點(diǎn)：：中中等電電負(fù)性性，最最外層層有4個(gè)個(gè)電電子，，可與與其它它原子子共享享電子子以滿滿足八八隅體體（成成共價(jià)價(jià)鍵））。共享一對對電子———單單鍵共享兩對對電子———雙雙鍵共享三對對電子———叁叁鍵§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論二、Kossel-Lewis化學(xué)鍵理理論第一章緒緒論論3.有有機(jī)分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)的表示示方法§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論二、Kossel-Lewis化學(xué)鍵理理論（續(xù)續(xù)）第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論二、Kossel-Lewis化學(xué)鍵理理論（續(xù)續(xù)）4.配配位鍵鍵特殊的共共價(jià)鍵；；形成共價(jià)價(jià)鍵的一一對電子子由一個(gè)個(gè)原子提提供。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論1.原原子軌道道和電子子云共價(jià)鍵由由成鍵電電子所在在原子軌軌道重疊疊形成。。原子軌道道（φ）：電子在原原子核外外空間運(yùn)運(yùn)動狀態(tài)態(tài)函數(shù)。。電子云（（φ2）：電子在核核外空間間運(yùn)動出出現(xiàn)的幾幾率密度度。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論1.原原子軌道道和電子子云（續(xù)續(xù)）s軌道圍繞繞原子核核呈球形形對稱，，p軌道呈啞啞鈴形。。原子軌道道圖中““+”、、“-””表示波波函數(shù)位位相，并并不代表表電荷。。原子軌道道中電子子排布遵遵守Pauli不相容原原理，能能量最低低原理，，Hund規(guī)則。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）2.價(jià)價(jià)鍵法法（VB法）1927年Heiter和London提出處理理化學(xué)鍵鍵的量子子力學(xué)方方法，后后來經(jīng)過過Pauling等進(jìn)一步步完善。。價(jià)鍵法（（VB法），又又稱為電電子配對對法。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）2.價(jià)價(jià)鍵法法（VB法）基本要點(diǎn)點(diǎn)：(1)形形成共共價(jià)鍵的的兩個(gè)原原子均具具有未成成對電子子，并且且自旋方方向相反反；每一一對電子子形成一一個(gè)共價(jià)價(jià)鍵。(2)原原子價(jià)價(jià)數(shù)：原原子的未未成對電電子數(shù)。。(3)共共價(jià)鍵鍵具有飽飽和性。。(4)共共價(jià)鍵鍵具有方方向性。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）2.價(jià)價(jià)鍵法法（VB法）第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）3.雜雜化軌軌道理論論P(yáng)auling于20世世紀(jì)30年代提提出雜化化軌道理理論?；疽c(diǎn)點(diǎn)：(1)原原子在在成鍵時(shí)時(shí)，可以以變成激激發(fā)態(tài)；；而且能能量相近近的原子子軌道道可以重重新組合合形成新新的原子子軌道，，既雜化化軌道。。(2)雜雜化軌軌道的數(shù)數(shù)目等于于參加雜雜化的原原子軌道道的數(shù)目目。(3)雜雜化軌軌道的方方向性更更強(qiáng)，成成鍵能力力更大。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）4.分分子軌道道理論分子軌道道理論：：是以““形成共共價(jià)鍵的的電子是是分布在在整個(gè)分分子之中中”的離離域觀點(diǎn)點(diǎn)為出發(fā)發(fā)點(diǎn)的。。價(jià)鍵理理論：是是以“形形成共價(jià)價(jià)鍵的電電子只處處于形成成共價(jià)鍵鍵兩原子子之間””的定域域觀點(diǎn)為為出發(fā)點(diǎn)點(diǎn)的。分子軌道道即分子子中價(jià)電電子的運(yùn)運(yùn)動狀態(tài)態(tài)，可用用波函數(shù)數(shù)ψ來描述。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）4.分分子軌道道理論（（續(xù)）分子軌道道理論的的基本要要點(diǎn)：（1）分分子軌道道是由原原子軌道道通過線線性組合合而成；；（2）組組合前后后的軌道道數(shù)守恒恒：即有有幾個(gè)原原子軌道道就可以以組合成成幾個(gè)分分子軌道道。（3）原原子軌道道組合成成分子軌軌道遵守守最大重重疊原則則，能量量近似原原則，對對稱性匹匹配原則則。（4）電電子在分分子軌道道中的排排布與原原子中電電子在核核外排布布類似。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）4.分分子軌道道理論（（續(xù)）第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）4.分分子軌道道理論（（續(xù)）節(jié)面第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）4.分分子軌道道理論（（續(xù)）2pZ,A2pZ,A2pZ,B2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論三、現(xiàn)代代共價(jià)鍵鍵理論（（續(xù)）4.分分子軌道道理論（（續(xù)）2pZ,A2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論四、共價(jià)價(jià)鍵的屬屬性鍵長：分分子中兩兩個(gè)成鍵鍵原子核核之間的的距離。。2.鍵鍵角：：在多原原子分子子中，兩兩個(gè)或者者兩個(gè)以以上的原原子與其其他原子子在成鍵鍵以后，，鍵與鍵鍵之間的的夾角。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論四、共價(jià)價(jià)鍵的屬屬性3.鍵鍵能：：兩成鍵鍵原子在在形成共共價(jià)鍵的的過程中中釋放的的能量或或者共價(jià)價(jià)鍵斷裂裂形成兩兩個(gè)原子子的過程程中所吸吸收的能能量。鍵鍵的解離離能：分分子中某某一給定定的共價(jià)價(jià)鍵斷裂裂生成原原子或者者自由基基所吸收收的能量量。（雙雙原子分分子：鍵鍵的解離離能與鍵鍵能相同同。）第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論四、共價(jià)價(jià)鍵的屬屬性3.鍵鍵能：：第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論四、共價(jià)價(jià)鍵的屬屬性（續(xù)續(xù)）4.鍵鍵的極極性：（1）非非極性共共價(jià)鍵：：兩個(gè)相相同原子子組成的的共價(jià)鍵鍵。（2）極極性共價(jià)價(jià)鍵：兩兩個(gè)不相相同原子子組成的的共價(jià)鍵鍵，由于于兩個(gè)原原子的電電負(fù)性不不同，造造成成鍵鍵電子云云非對稱稱分布，，其電荷荷用δ+或δ-表示。鍵的極性性大小用用偶極距距或鍵距距來衡量量。偶極距：：用于衡衡量共價(jià)價(jià)鍵的極極性的大大小，是是正負(fù)電電荷中心心之間的的距離（（d）與正負(fù)電電荷電量量之間的的乘積。。用+→→表示。。第一章緒緒論論§1-2有有機(jī)機(jī)化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)理論論四、共價(jià)價(jià)鍵的屬屬性（續(xù)續(xù)）4.鍵鍵的極極性：（3）分分子極性性：分子子極性為為鍵的極極性的向向量和。。（4）分分子可極極化性：：在外界界電場作作用下，，共價(jià)鍵鍵的極性性發(fā)生變變化的程程度。分子可極極化性與與成鍵原原子的體體積、電電負(fù)性、、共價(jià)鍵鍵鍵的種種類，以以及外界界電場強(qiáng)強(qiáng)度有關(guān)關(guān)。一般般地，成成鍵原子子