1第一節(jié)有機化合物和有機化學1.有機化合物：碳化合物、碳氫化合物及其衍生物。

C、H（O、N、X、P、S）2.有機化學：研究有機化合物來源、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用以及有關(guān)理論、變化規(guī)律和方法學科學。?三項內(nèi)容：分離、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)和合成[分離]

從自然界或反應(yīng)產(chǎn)物通過蒸餾、結(jié)晶、吸附、萃取、升華等操作孤立出單一純凈的有機物。[結(jié)構(gòu)]

對分離出的有機物進行化學和物理行為的了解，闡明其結(jié)構(gòu)和特性。[反應(yīng)和合成]

從某一有機化合物(原料)經(jīng)過一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成一已知的或新的有機化合物(產(chǎn)物)。第1頁/共51頁第一頁，共52頁。23.有機化學的發(fā)展及其研究熱點。1806年，柏則里烏斯提出“有機化學”這一名詞和“生命力”學說“成為有機”(Organic)“有機體”(Organism)的來源1828年，德國化學家魏勒(W?hler,F.)制尿素：1845年，柯爾伯(H.kolber)制得醋酸；1854年，柏賽羅(M.berthelot)合成油脂類化合物；爾后，布特列洛夫合成了糖類化合物；.…...有機物可來源于生物體也可由無機物轉(zhuǎn)化而來。迄今已知的化合物超過2000萬(主要通過人工合成)，其中絕大多數(shù)是有機化合物。第2頁/共51頁第二頁，共52頁。3三.有機化學的發(fā)展及其研究熱點。1、從有機體內(nèi)提取有機物（1773–1805）

酒石酸、尿酸、乳酸等“生命力”學說

2、由提取進入到提取合成并舉的時代

（1806–1828–1854）1828年，

F.Wohler：合成尿素從無機物合成得到有機物

1845年，柯爾伯(H.kolber)

制得醋酸；1854年，柏賽羅(M.berthelot)合成油脂類化合物；爾后，布特列洛夫合成了糖類化合物；.…...

第3頁/共51頁第三頁，共52頁。43、進入合成時代（1849–1900）標志性成果維生素B12牛胰島素紫杉醇4、1990年－，有機化學與生命科學、環(huán)境科學、材料科學、能源工業(yè)、國防工業(yè)、電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、無機非金屬材料、各種輕工行業(yè)緊密聯(lián)系，相互促進。有機物可來源于生物體也可由無機物轉(zhuǎn)化而來。迄今已知的化合物超過2000萬(主要通過人工合成)，其中絕大多數(shù)是有機化合物。

第4頁/共51頁第四頁，共52頁。5第5頁/共51頁第五頁，共52頁。6

當代有機化學發(fā)展的一個重要趨勢：與生命科學的結(jié)合。1980年(DNA)～1997年(ATP)與生命科學有關(guān)的化學諾貝爾獎八項；有機化學以其價鍵理論、構(gòu)象理論、各種反應(yīng)及其反應(yīng)機理成為現(xiàn)代生物化學和化學生物學的理論基礎(chǔ)；在蛋白質(zhì)、核酸的組成和結(jié)構(gòu)研究、順序測定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面，有機化學為分子生物學的建立和發(fā)展開辟了道路；確定DNA為生物體遺傳物質(zhì),是由生物學家和化學家共同完成；人類基因組“工作框架圖”組裝—后基因組計劃—序列基因(SequenceGenomics)—結(jié)構(gòu)基因(StructuralGenomics)—功能基因(FunctionalGenomics)。第6頁/共51頁第六頁，共52頁。7有機化學特別是生物有機化學參與研究項目：研究信息分子和受體識別的機制;發(fā)現(xiàn)自然界中分子進化和生物合成的基本規(guī)律;作用于新生物靶點的新一代治療藥物的前期基礎(chǔ)研究;發(fā)展提供結(jié)構(gòu)多樣性分子的組合化學;對于復雜生物體系進行靜態(tài)和動態(tài)分析新技術(shù)，等等。第7頁/共51頁第七頁，共52頁。8有機新材料(分子材料)化學1.化學結(jié)構(gòu)種類多；2.能夠有目的地改變功能分子的結(jié)構(gòu)，進行功能組合和集成；3.能夠在分子層次上組裝功能分子，調(diào)控材料的性能。當前研究的熱點領(lǐng)域：1.具有潛在光、電、磁等功能的有機分子的合成和組裝2.分子材料中的電子、能量轉(zhuǎn)移和快速反應(yīng)過程的研究；3.研究分子結(jié)構(gòu)、排列方式與材料性能的關(guān)系，發(fā)展新的分子組裝的方法，探討產(chǎn)生特殊光電磁現(xiàn)象的機制；4.探索新型分子材料在光電子學和微電子學中的應(yīng)用等第8頁/共51頁第八頁，共52頁。9有機化合物的特點：1.有機物中原子間通常以共價鍵方式相互結(jié)合；2.結(jié)構(gòu)復雜；

3.熔點、沸點較低；一般m.p≯300℃；例：HOAc(M=60)：m.p16.6℃，b.p118℃（弱的分子間引力）

NaCl(M=58.5)：m.p800℃，b.p1440℃（強的離子間靜電引力）

4.容易燃燒；

(1)易燃、易爆(如汽油、酒精等)；

(2)熱穩(wěn)定性差，受熱(200～300℃)易分解；第9頁/共51頁第九頁，共52頁。10

5.難溶于水，易溶于有機溶劑；

原因：“相似相溶”(水是極性溶劑，∴弱極性或非極性有機物難溶于水，但極性較強的有機物也可溶于水)。

6.反應(yīng)速度慢,反應(yīng)復雜，副產(chǎn)物多。

有機反應(yīng)產(chǎn)率達80%相當可觀，有40%的產(chǎn)率就有合成價值。

第10頁/共51頁第十頁，共52頁。11(三)有機化合物的分子結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)(structure)——分子中原子間的排列次序，原子相互間的立體位置、化學鍵的結(jié)合狀態(tài)以及分子中電子的分布狀況等各項內(nèi)容的總和。分子的性質(zhì)不僅取決于其元素組成，更取決于分子的結(jié)構(gòu)。“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”，這是有機化學教與學的主線。構(gòu)造——分子中原子間相互連接的順序叫做分子的構(gòu)造。第11頁/共51頁第十一頁，共52頁。12例1：2-甲基丙醇的表示方法：

路易斯式書寫麻煩短線式較麻煩

縮簡式較為常用鍵線式較為常用第12頁/共51頁第十二頁，共52頁。13例2：苯的構(gòu)造式路易斯式短線式鍵線式縮簡式第13頁/共51頁第十三頁，共52頁。14(四)共價鍵(1)共價鍵的形成(甲)價鍵法(乙)分子軌道法(2)共價鍵的基本屬性(甲)鍵長(乙)鍵能(丙)鍵角(丁)鍵的極性(3)共價鍵的斷裂方式與有機反應(yīng)的類型(甲)斷鍵方式與反應(yīng)類型均裂自由基反應(yīng)異裂離子型反應(yīng)周環(huán)反應(yīng)(乙)有機反應(yīng)試劑的分類自由基試劑親電試劑親核試劑試劑與酸堿第14頁/共51頁第十四頁，共52頁。15共價鍵最基本特點:

具有飽和性和方向性。在有機化合物中，所有的碳必須是4價！成鍵原子間必須沿著電子云密度最大的方向重疊成鍵。第15頁/共51頁第十五頁，共52頁。16(1)共價鍵的形成

描述共價鍵的兩種理論：價鍵理論：形象直觀，定域的觀點，常用于描述非共軛體系；分子軌道理論：離域的觀點，常用于描述共軛體系。將價鍵理論和分子軌道理論結(jié)合起來，可以較好地說明有機分子的結(jié)構(gòu)。第16頁/共51頁第十六頁，共52頁。17(甲)價鍵法

H2的形成——成鍵電子處于成鍵原子之間。(略)

CH4、C2H4、C2H2的形成——雜化軌道的概念：第17頁/共51頁第十七頁，共52頁。18(i)sp3雜化

甲烷分子中的碳原子采取sp3雜化。雜化的結(jié)果：1.sp3軌道具有更強成鍵能力和更大的方向性。

2.四個sp3雜化軌道完全相同，取最大的空間距離為正四面體構(gòu)型，軌道夾角為109.5°。構(gòu)型——原子在空間的排列方式。

3.四個H原子只能從四面體的四個頂點進行重疊(因頂點方向電子云密度最大),形成4個σC—H鍵。第18頁/共51頁第十八頁，共52頁。19(ii)sp2雜化

乙烯分子中的碳原子采取sp2雜化。雜化的結(jié)果：sp2軌道的s成份更大些未參與雜化的p軌道間肩并肩重疊形成π鍵3個sp2雜化軌道取最大鍵角120o未參加雜化p軌道與三個sp2雜化軌道垂直第19頁/共51頁第十九頁，共52頁。20(iii)sp雜化

乙炔分子中的碳原子采取sp雜化。sp雜化的結(jié)果：sp雜化碳為直線構(gòu)型乙炔分子的σ骨架2個相互⊥的π鍵1.sp雜化軌道的s成分更大，電子云離核更近!2.兩個sp雜化軌道取最大鍵角180°。所以：乙炔分子中電子云的形狀為對稱于σC-C鍵的圓筒形。

第20頁/共51頁第二十頁，共52頁。21討論：

不同雜化態(tài)碳原子的電負性不同，導致其與氫原子或其他原子形成的σ鍵的性質(zhì)不同。電負性：sp雜化碳>sp2雜化碳>sp3雜化碳!

雜化軌道可形成σ鍵，如C-H、C-C、C-X、C-O、C-N等。σ鍵是有機分子構(gòu)成碳鏈或碳環(huán)的基礎(chǔ)。未參與雜化的p軌道可形成π鍵，如C=C、C=O、C≡C、C≡N等。第21頁/共51頁第二十一頁，共52頁。22(乙)分子軌道法

分子軌道理論主要用來處理p電子或π電子。乙烯分子中有兩個未參加雜化的p軌道，這兩個p軌道可通過線性組合（加加減減）而形成兩個分子軌道(π軌道)：第22頁/共51頁第二十二頁，共52頁。23(π)(π*)第23頁/共51頁第二十三頁，共52頁。24(2)共價鍵的基本屬性

(一)鍵長

成鍵原子的平衡核間距。以nm(10-9m)表示。不同的共價鍵有不同的鍵長；例：C—C鍵長0.154nmC—H鍵長0.109nmC=C鍵長0.133nmC—O鍵長0.143nm相同的共價鍵，處于不同的化學環(huán)境時，鍵長也稍有差異。一般：鍵長越短，化學鍵越牢固，越不容易斷開。第24頁/共51頁第二十四頁，共52頁。25第25頁/共51頁第二十五頁，共52頁。26第26頁/共51頁第二十六頁，共52頁。27(二)鍵能：鍵的平均解離能。例如：

平均值：(423+439+448+347)÷4=414KJ/mol∴C—H的鍵能為414KJ/mol?；瘜W鍵的鍵能越大，鍵越牢固。第27頁/共51頁第二十七頁，共52頁。28第28頁/共51頁第二十八頁，共52頁。29(三)鍵角

鍵與鍵之間的夾角。鍵角與成鍵中心原子的雜化態(tài)有關(guān)，也受分子中其他原子的影響。立體透視式的寫法第29頁/共51頁第二十九頁，共52頁。30(四)鍵的極性和極化性

鍵的極性

鍵的極性是由于成鍵原子的電負性不同而引起的，例如：

通常：成鍵原子電負性差大于1.7，形成離子鍵；成鍵原子電負性差為0.5～1.6，形成極性共價鍵。第30頁/共51頁第三十頁，共52頁。31

鍵的極性用偶極矩(鍵矩)來度量：

μ＝q×d[μ的單位：C·m(庫侖·米)]q——正、負電中心的電荷，

d——電荷中心之間的距離例：H—ClCH3—Cl第31頁/共51頁第三十一頁，共52頁。32b.分子的極性

鍵的極性可引起分子的極性，分子的偶極矩等于鍵的偶極矩的矢量和。例如：分子的極性影響化合物的沸點、熔點和溶解度等。第32頁/共51頁第三十二頁，共52頁。33c.鍵的極化度

外電場作用下，共價鍵極性發(fā)生變化稱做鍵的極化性。鍵的極化性用極化來度量，它表示成鍵電子被成鍵原子核電荷約束的相對程度。極化度與成鍵原子的體積、電負性、鍵的種類以及外電場的強度有關(guān)。例：第33頁/共51頁第三十三頁，共52頁。34小結(jié)：

絕大多數(shù)有機物分子中都存在共價鍵。共價鍵的鍵能和鍵長反映了鍵的強度，即分子的熱穩(wěn)定性；鍵角反映了分子的空間形象；鍵的偶極矩和鍵的極化性反映了分子的化學反應(yīng)活性和它們的物理性質(zhì)。第34頁/共51頁第三十四頁，共52頁。35(3)共價鍵的斷裂方式與有機反應(yīng)的類型

發(fā)生均裂的反應(yīng)條件是光照、輻射、加熱或有過氧化物存在。均裂的結(jié)果是產(chǎn)生了具有不成對電子的原子或原子團——自由基。自由基參與的反應(yīng)叫做自由基反應(yīng)或均裂反應(yīng)。均裂(甲)斷鍵方式與反應(yīng)類型第35頁/共51頁第三十五頁，共52頁。36異裂

發(fā)生異裂的反應(yīng)條件是有催化劑、極性試劑、極性溶劑存在。異裂的結(jié)果產(chǎn)生了帶正電荷或負電荷的離子。發(fā)生共價鍵異裂的反應(yīng)，叫做離子型反應(yīng)或異裂反應(yīng)。第36頁/共51頁第三十六頁，共52頁。37周環(huán)反應(yīng)：

反應(yīng)經(jīng)環(huán)狀過渡態(tài)，舊鍵的斷裂和新鍵的生成同時進行(協(xié)同進行)。例：第37頁/共51頁第三十七頁，共52頁。38有機反應(yīng)的類型

第38頁/共51頁第三十八頁，共52頁。39(乙)有機反應(yīng)試劑的分類

自由基試劑

能產(chǎn)生自由基的試劑是自由基試劑。例如：常見的自由基試劑：X2、過氧化物(R-O-O-R)、偶氮化物(R-N=N-R)等。

第39頁/共51頁第三十九頁，共52頁。40

親電試劑

常見的親電試劑：

H+、Cl+、Br+、SO3、BF3、AlCl3、+NO2等。親電試劑特點：有正電荷或空軌道。親電試劑在進行化學反應(yīng)時，進攻反應(yīng)對象的負電中心。由親電試劑首先進攻的反應(yīng)稱為親電反應(yīng)。對電子有親合力的試劑是親電試劑。例如：第40頁/共51頁第四十頁，共52頁。41

親核試劑

對碳原子核有親合力的試劑是親核試劑。例如：常見的親核試劑：

OH-、NH2-、CN-、H3CO-、H2O、NH3等。親核試劑特點：

1.有負電荷或孤對電子。

2.親核試劑在化學反應(yīng)時進攻反應(yīng)對象的正電中心。

由親核試劑首先進攻的反應(yīng)稱為親核反應(yīng)。第41頁/共51頁第四十一頁，共52頁。42

試劑與酸堿

布倫斯特(Brφnsted)酸堿能給出質(zhì)子者為酸(如HCl、CH3COOH)；能與質(zhì)子結(jié)合者為堿(如OH-、NH3等)；路易斯(lewis)酸堿能接受外來電子對者為酸(如H+、FB3、AlCl3等)；能給出電子對者為堿(如Cl-、OH-、NH3、H2O等)。所有l(wèi)ewis酸都是親電試劑；所有l(wèi)ewis堿都是親核試劑。第42頁/共51頁第四十二頁，共52頁。43討論：

堿性指試劑與質(zhì)子結(jié)合的能力，親核性指試劑與碳核結(jié)合的能力；試劑的屬性與反應(yīng)條件或反應(yīng)物的性質(zhì)有關(guān)。例如：

Cl2在高溫或光照下是自由基試劑，在極性介質(zhì)中是親電試劑；

HBr在極性介質(zhì)中是親電試劑，在高溫或光照下是自由基試劑。親電試劑首先進攻碳原子的反應(yīng)稱為親電反應(yīng)。親核試劑首先進攻碳原子的反應(yīng)稱為親核反應(yīng)。例：第43頁/共51頁第四十三頁，共52頁。44第四節(jié)有機化合物的分類和構(gòu)造式的表示

按碳架分類鏈形化合物環(huán)形化合物（脂肪族化合物）碳環(huán)化合物雜環(huán)化合物芳環(huán)化合物脂環(huán)化合物脂雜環(huán)化合物芳雜環(huán)化合物一、分類第44頁/共51頁第四十四頁，共52頁。45按官能團分類烷烴（Alkanes）醛酮（Carbonylcompounds）烯烴（Alkenes）羧酸（Acid）炔烴（Alkynes）酯（Ester）芳烴（Aromaties）酰鹵（Carbonylhalide）鹵烴（Alkylhalide）酸酐（Anhydride）酚（Phenol）酰胺