1、有机化学 48学时主讲 胡剑峰cejfhu 第一章绪论 1 1有机化合物和有机化学1 2有机化合物的特性1 3分子结构和结构式1 4共价键1 4 1共价键的形成价键理论 2 轨道杂化分子轨道理论1 4 2共价键的属性键长 2 键能 3 键角 4 键的极性和诱导效应1 4 3共价键的断裂和有机反应的类型1 5分子间相互作用力1 5 1偶极 偶极相互作用1 5 2vanderWaals力1 5 3氢键1 6酸碱的概念1 6 1Br nsted酸碱理论1 6 2Lewis酸碱理论1 6 3硬软酸碱原理1 7有机化合物的分类1 8有机化合物的研究程序 有机化学 有机化合物及其特性 有机化学研究对象 有

2、机化合物的特征 分子结构和结构式 分子结构包括分子的构造 构型和构象 结构式有短线式 缩简式和键线式 共价键 共价键的形成 共价键的属性 诱导效应 共价键的断裂 分子间的作用力 酸碱的概念 有机化合物的分类 按碳架分类 按官能团分类 1 1有机化合物和有机化学 有机化合物的组成 基本元素 C其它元素 H N O X S P Si等 有机化合物为碳氢化合物及其衍生物 有机化学是研究C化合物的化学 1 3分子结构和结构式 分子 molecules 组成的原子一定的排列顺序相互影响相互作用结合的整体 分子结构原子排列的顺序和相互作用 1 2有机化合物的特性 分子结构式 表示分子中原子连接的顺序 表示

3、方式 短线式缩简式键线式 CH3CH2CH2CH3 共价键的形成 由两个原子间共用一对电子产生的化学键 价键式 Lewis结构式 八隅体规则 最外层电子 H2电子其它原子8电子类似于氖的稳定结构 乙烯 乙炔 1 价键理论 共价键的形成 是成键原子的原子轨道 电子云 相互交盖的结果 2 轨道杂化 碳原子在基态时的电子构型 杂化轨道理论 杂化 混合后再重新分配 能量相等 a 碳原子轨道的sp3杂化 有机化合物的结构特征 C原子为4价 3 分子轨道理论 原子轨道当作分子轨道处理 原则上多少个原子轨道就能排列组合出多少个分子轨道 遵循能量最低原理 Pauli原理 Hund规则 两个原子轨道相互叠加 得

4、到成键轨道 两个原子轨道相互抵消 得到反键轨道 组成分子轨道必须满足的条件 1 对称性相同的原子轨道才可以组合成分子轨道 2 能级相近的原子轨道才能有效地组合成分子轨道 3 原子轨道交盖程度越大 形成的键越稳定 成键电子不再定域于两个成键原子之间 而是在整个分子内运动 是离域的 成键原子的原子核间的平均距离 1 4 2共价键的属性 1 键长 键能 键能反映了共价键的强度 键能越大则键越牢固 极性共价键 不同的原子成键时 由于原子的电负性不同 使电负性较强原子一端的电子云密度较大 3 57 10 30C m 诱导效应 由于分子内成键原子或基团的电负性不同而引起分子内成键电子云向电负性较大的原子团

5、方向偏移的电子效应 就称为诱导效应 I 这种影响沿分子链静电诱导地传递下去 诱导效应产生的原因 成键原子的电负性不同 诱导效应的传递 逐渐减弱 传递不超过五个原子 I NO2 SO2R CN SO2Ar COOH NR3 I F Cl Br I OAr COOR OR COR SH OH C6H5 H I O COO CH3 3C CH3 2CH CH3CH2 CH3 H 单个原子的电负性排列规律 在化学周期表上同列的元素从上到下 其电负性减少 在同行上的元素从左到右 其电负性增加 底物试剂产物 溶剂CCl4 1 4 3共价键的断裂和有机反应的类型 有机反应 共价键断裂的方式 自由基 有机反应

6、活性中间体 碳正离子 碳负离子 自由基 1 5分子间相互作用力1 5 1偶极 偶极相互作用 偶极 偶极相互作用 一个极性分子带有部分正电荷的一端与另一个分子带有部分负电荷的一端之间的吸引作用 极性分子之间的一种相互作用 瞬间偶极和诱导偶极之间相反电荷的区域彼此吸引 两个甲醇分子之间形成的氢键 分子间作用力大小顺序为 氢键 偶极 偶极吸引力 vanderWaals力 1 6酸碱的概念1 6 1Br nsted酸碱理论 Br nsted定义 酸 给出质子的分子或离子 碱 接受质子的分子或离子 有机酸特征 含有活性氢官能团 官能团中含有电负性大的O N原子与氢相连 如 CH3COOH ArOH RO

7、H 勃朗斯台特酸都是Lewis酸的一部分 勃朗斯台特碱就是Lewis碱 有机碱特征 含有孤电子对饱和O N原子官能团 如 有些有机物既是酸也是碱 1 6 2Lewis酸碱 电子酸碱理论Lewis酸碱定义 能接受电子对的分子或离子为酸 能给出电子对的分子或离子为碱 Lewis酸碱特点 Lewis酸一定是含有空轨道原子的分子或离子 如 AlCl3 Lewis碱一定是含有孤电子对原子的分子或离子 如 ROR 1 6 3硬软酸碱原理硬酸 接受电子的受体原子较小 带正电荷程度高 对外层电子抓得紧 硬酸价电子层没未共用电子对 例如 软酸 接受电子的受体原子较大 带正电荷程度弱 对外层电子抓得松 软酸价电子

8、层有未共用电子对 例 硬碱 给出电子的原子电负性高 可极化性小 对外层电子抓得紧 如 软碱 给出电子的原子电负性低 可极化性大 对外层电子抓得松 如 硬 软 是用来描述酸碱抓电子的松紧程度 酸碱结合成络合物的稳定规律 硬亲硬 软亲软都得稳定化合物 软酸软碱 稳定 硬酸硬碱 稳定 硬酸软碱 不稳定 1 7有机化合物的分类1 7 1按碳架分类 开链化合物 化合物类型化合物官能团构造官能团名称 本章小结 1 碳原子不同杂化轨道的空间分布和电负性 SP3杂化轨道在空间分布是以碳原子为中心 四个轨道指向正四面体四个顶点 SP2杂化轨道在空间分布是以碳原子为中心 三个轨道共在一个平面 对称轴之间的夹角为1

9、20 SP杂化轨道在空间分布是以碳原子为中心 两个轨道对称轴之间的夹角为180 不同杂化碳原子的电负性 吸电子能力 由大到小是 SP杂化碳 SP2杂化碳 SP3杂化碳 2 诱导效应 给电子诱导效应 I效应 分子内成键原子的电负性不同而引起分子中电子云向电子少的原子偏移 并且沿分子链诱导传递的原子间相互影响的电子效应 吸电子诱导效应 I效应 分子内成键原子的电负性不同而引起分子中电子云向电负性大的原子偏移 并且沿分子链诱导传递的原子间相互影响的电子效应 诱导效应产生的原因 成键原子的电负性不同 3 酸和碱的定义 Lewis酸 能接受电子对的分子或离子 Lewis碱 能给出电子对的分子或离子 例题 1 解释下列化合物的沸点顺序 正己烷 69 2 甲基戊烷 60 2 2 二甲基丁烷 49 7 环己烷 81 2 按碱性增强的顺序排列以下各化合物 CH3CH CH CH3CH2CH2 CH3C C