OrganicChemistry有機(jī)化學(xué)緒論

1、主要參考書(shū)1、東北師范大學(xué)、 華南師范大學(xué) 、上海師范大學(xué) 、 蘇州大學(xué)、 廣西師范大學(xué)合編，有機(jī)化學(xué)第四版，高等教育出版社2、胡宏紋主編，有機(jī)化學(xué)第二版，上、下冊(cè)，高等教育出版社，1990，北京。3、邢其毅、徐瑞秋、周政、裴偉偉，基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)第二版，上、下冊(cè)，高等教育出版社，1993，北京。第一章 緒論第一節(jié) 有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)的涵一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)的涵義義二、有機(jī)化合物的特點(diǎn)二、有機(jī)化合物的特點(diǎn)三、有機(jī)化學(xué)的昨天、今天和明三、有機(jī)化學(xué)的昨天、今天和明天天四、四、 有機(jī)化學(xué)的重要性有機(jī)化學(xué)的重要性 如何學(xué)如何學(xué)好好 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)一、一、 價(jià)鍵理論價(jià)鍵理論二、

2、二、 共價(jià)鍵參數(shù)共價(jià)鍵參數(shù)三、三、 共價(jià)鍵的斷裂及有機(jī)反應(yīng)的分類共價(jià)鍵的斷裂及有機(jī)反應(yīng)的分類四、四、 誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)一、一、 按碳架分來(lái)按碳架分來(lái)二、二、 按官能團(tuán)分類按官能團(tuán)分類第一章 緒論（Introduction）第一節(jié) 有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)的涵義有 生 機(jī) 之 物（ 有 機(jī) 物 ）生 命 力 學(xué) 說(shuō)有 機(jī) 化 學(xué) 發(fā) 展 初 期 有 機(jī) 物 還 不 能 人 工 合 成碳 化 合 物L(fēng) a v o is ie r, L ie b ig 創(chuàng) 立 有 機(jī) 化 合 物 的 元 素 分 析G m e lin , K e k u le有 機(jī) 化 合 物結(jié) 構(gòu) 學(xué) 說(shuō) S c

3、 h o rle m m e r有機(jī)化合物的特點(diǎn) 1. 數(shù)量多 迄今已知的3000萬(wàn)種化合物中，絕大多數(shù)屬有機(jī)化合物，原因一是碳與碳結(jié)合的能力很強(qiáng)，二是同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍。2. 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低 3. 易燃，難溶 4. 反應(yīng)速度慢、副反應(yīng)多 同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象： 具有相同分子式但結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。如：C2H6O 存在乙醇和甲醚兩種同分異構(gòu)體H CHHCHHO HH CHHO CHHH乙醇甲醚二、有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展人們對(duì)有機(jī)物的認(rèn)識(shí)是逐漸由淺入深的，最初有機(jī)物指由動(dòng)植物有機(jī)體得到的物質(zhì)。例如：糖、染料、酒和醋等。在我國(guó)古代，周朝已知用膠，漢朝發(fā)明了造

4、紙。這是對(duì)有機(jī)物的最初人認(rèn)識(shí)，它只是對(duì)其性質(zhì)的一種運(yùn)用，并不了解其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，并且這些均為混合物，對(duì)有機(jī)物純物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是近代的事。十八世紀(jì)，人們逐漸獲得了一些 純物質(zhì)，例如：從葡萄汁中獲得了酒石酸，從尿中獲得尿素，從酸牛奶中取得了乳酸等。由于這些物質(zhì)均為從有生命的物體中獲得，（同無(wú)機(jī)物，例如：礦石、金屬相比）并且由于當(dāng)時(shí)的條件所限制，不能用人工合成，“有機(jī)”這一詞便由此而生。 著名化學(xué)家柏則里，首先引用了“有機(jī)化學(xué)”這一名字，目的是區(qū)別于其他礦物質(zhì)的化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)。但他認(rèn)為有機(jī)物只能由生物細(xì)胞受一種特殊力量生活力的作用才會(huì)產(chǎn)生出來(lái)，人工是不能合成的，這一思想曾一度統(tǒng)治了有機(jī)化學(xué)界，阻礙了有機(jī)化學(xué)

5、的發(fā)展。1828年，魏勒（Whler）第一次人工合成了尿素，但是這一重要發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有得到柏則里等化學(xué)家的承認(rèn)。隨著科學(xué)的發(fā)展，更多的有機(jī)物被合成，生活力才徹底被否定，從此有機(jī)化學(xué)進(jìn)入了合成的時(shí)代。著名化學(xué)家柏則里，首先引用了“有機(jī)化學(xué)”這一名字，目的是區(qū)別于其他礦物質(zhì)的化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)。但他認(rèn)為有機(jī)物只能由生物細(xì)胞受一種特殊力量生活力的作用才會(huì)產(chǎn)生出來(lái)，人工是不能合成的，這一思想曾一度統(tǒng)治了有機(jī)化學(xué)界，阻礙了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。1828年，魏勒（Whler）第一次人工合成了尿素，但是這一重要發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有得到柏則里等化學(xué)家的承認(rèn)。隨著科學(xué)的發(fā)展，更多的有機(jī)物被合成，生活力才徹底被否定，從此有機(jī)化學(xué)進(jìn)入了

6、合成的時(shí)代。 中期（19世紀(jì)中葉20世紀(jì)初）：簡(jiǎn)單合成時(shí)期和經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論創(chuàng)立時(shí)期。隨著LavoisierLavoisier和LiebigLiebig有機(jī)分析方法的建立，合成方法和結(jié)構(gòu)理論得到了發(fā)展。18571857年，年，KekuleKekule和和CouperCouper獨(dú)立提出了碳四價(jià)理論；獨(dú)立提出了碳四價(jià)理論；18651865年年KekuleKekule提出了苯的結(jié)構(gòu)式；提出了苯的結(jié)構(gòu)式；18741874年，年，vanvant Hofft Hoff和和Le BelLe Bel分別提出了碳四面體結(jié)分別提出了碳四面體結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)；構(gòu)學(xué)說(shuō)；18851885年，年，Von BaeyerVon Bae

7、yer提出張力學(xué)說(shuō)。提出張力學(xué)說(shuō)。現(xiàn)代（20世紀(jì)）以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)理論的建立、現(xiàn)代物理測(cè)試方法、復(fù)雜天然物的合成，有機(jī)合成工業(yè)。 結(jié)構(gòu)理論：共價(jià)鍵理論、分子軌道理論對(duì)稱守恒原理 不對(duì)稱合成、復(fù)雜天然物的合成、生物系統(tǒng)的模擬如葉綠素、血紅素、膽固醇、VB12、牛胰島素的全合成（中國(guó)、1965年） 19311931年，德國(guó)化學(xué)家HuckelHuckel提出芳香結(jié)構(gòu)理論。19331933年，英國(guó)IngoldIngold提出化學(xué)動(dòng)力學(xué)飽和碳原子的親核取代。19621962年，日本福井謙一，前線軌道理論。19651965年，WoodwardWoodwardHoffmannHoffmann分子軌

8、道對(duì)稱守恒原理。19671967年，CoreyCorey逆合成分析原理。19721972年，OlahOlah碳正離子的系統(tǒng)概念。19781978年，LehnLehn超分子化學(xué)（主客體化學(xué)）。四、有機(jī)化學(xué)的重要性 有機(jī)化學(xué)與人民生活、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)等方面都有密切關(guān)系。是化學(xué)工業(yè)的理論基礎(chǔ)。有機(jī)化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)其它學(xué)科的發(fā)展也有很大的影響，尤其是對(duì)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等。21世紀(jì)的有機(jī)化學(xué)近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，有機(jī)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，揭示了構(gòu)成物質(zhì)世界的有機(jī)化合物分子中原子鍵合的本質(zhì)以及有機(jī)分子轉(zhuǎn)移的規(guī)律，并設(shè)計(jì)合成了具有特定性能的有機(jī)分子；它又為相關(guān)學(xué)科（如材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等）的發(fā)

9、展提供了理論、技術(shù)和材料。有機(jī)化學(xué)是一系列相關(guān)工業(yè)的基礎(chǔ)，在能源、材料、人口、環(huán)境、國(guó)防計(jì)劃的實(shí)施中，在為推動(dòng)科技發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步，提高人類的生活質(zhì)量，改善人類的生存環(huán)境的努力中，已經(jīng)并將繼續(xù)顯示出它的高度開(kāi)創(chuàng)性和解決重大問(wèn)題的能力。有機(jī)化學(xué)是一門(mén)極具創(chuàng)新性的學(xué)科，在對(duì)重要的天然產(chǎn)物和生命基礎(chǔ)物質(zhì)的研究中，有機(jī)化學(xué)取得了豐碩成果，維生素、抗生素、甾體類、生物堿、碳水化合物、肽、核苷等的發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)測(cè)定和合成，為學(xué)科本身的發(fā)展增添了豐富的內(nèi)容，為人類的醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)提供了有效的武器。高效低毒農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)，動(dòng)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和昆蟲(chóng)信息物質(zhì)的研究和開(kāi)發(fā)為農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了重要的手段。自由基化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)等的

10、發(fā)展促進(jìn)了高分子材料，特別是新功能材料的出現(xiàn)。有機(jī)化學(xué)以共價(jià)鍵理論，構(gòu)象理論及反應(yīng)機(jī)理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，有機(jī)化學(xué)在蛋白質(zhì)和核酸的組成和結(jié)構(gòu)的研究，順序測(cè)定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面的成就為分子生物學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在有機(jī)化學(xué)的發(fā)展中它自身的理論和方法也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，建立在現(xiàn)代物理學(xué)（特別是量子力學(xué)）和物理化學(xué)基礎(chǔ)上的物理有機(jī)化學(xué)，在定量研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機(jī)理等方面所取得的成就，不僅指導(dǎo)著有機(jī)合成化學(xué)而且對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展也有重大意義。有機(jī)合成化學(xué)在高選擇性反應(yīng)的研究特別是不對(duì)稱催化方法上的發(fā)展，使得更多具有高生理活性、結(jié)構(gòu)新穎分子的合成成為

11、可能。金屬有機(jī)化學(xué)和元素有機(jī)化學(xué)為有機(jī)合成化學(xué)提供了高選擇性的反應(yīng)試劑和催化劑，以及各種特殊材料及其加工方法。有機(jī)化學(xué)以它特有的分離、結(jié)構(gòu)測(cè)定、合成等手段，已成為人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然具有非凡能動(dòng)性和創(chuàng)造力的武器。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，使有機(jī)化學(xué)在結(jié)構(gòu)測(cè)定、分子設(shè)計(jì)和合成設(shè)計(jì)上如虎添翼，發(fā)展的更為迅速，同時(shí)，固相有機(jī)合成的發(fā)展不僅為有機(jī)合成提出了一個(gè)新的研究?jī)?nèi)容，而且也使高通量的而且也使高通量的自動(dòng)化合成成為現(xiàn)實(shí)。在21世紀(jì)，有機(jī)化學(xué)面臨新的發(fā)展機(jī)遇，一方面隨著新的分析技術(shù)、物理方法以及生物學(xué)方法不斷涌現(xiàn)，人類在了解有機(jī)化合物的性能、反應(yīng)以及合成方法方面將有更新的認(rèn)識(shí)和研究手段。另一方面材

12、料科學(xué)如納米材料，光電信息材料的發(fā)展，生命科學(xué)如基因組和后基因組計(jì)劃的深入以及人類對(duì)于環(huán)境和能源的新要求，都給有機(jī)化學(xué)提出新的課題和挑戰(zhàn)，有機(jī)化學(xué)將在物理有機(jī)、有機(jī)合成、天然有機(jī)、金屬有機(jī)、化學(xué)生物學(xué)、有機(jī)分析和計(jì)算化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)、藥物化學(xué)、有機(jī)材料化學(xué)扥各方面得到發(fā)展。第二節(jié) 共價(jià)鍵的一些基本概 念u離子鍵 Ionic bondingu電子從金屬原子轉(zhuǎn)移到非金屬原子electron is fully transferred from metal to non-metalu由靜電吸引形成鍵binding is by electrostatic attraction. NaFNaF共價(jià)鍵共價(jià)鍵

13、A SIMPLE COVALENT BOND 成鍵的兩個(gè)原子共享一對(duì)電子 A pair of electrons is shared between the two bonded atoms.H.H.HH Bonded pair+ 甲烷 METHANECHHHH. .xxxxCHHHH2.分子軌道理論(Molecular Orbital Theory) 近似處理法 H.H.HH.HHHHbondingantibondings ss s* *VB 法 1) 要點(diǎn)：價(jià)鍵的形成看成是原子軌道的重疊或電子配對(duì)的結(jié)果。兩個(gè)原子的未成對(duì)電子，若自旋相反，就能配對(duì)。 HHp p-Bonding(Bondin

14、g molecular orbital) p p* *- -Antibonding Orbital 三、共價(jià)鍵的鍵參數(shù) Parameter of covalent bond 1、成鍵兩原子核之間的距離Bond length (nm) CH,0.109nm; CC，0.1542、兩共價(jià)鍵之間的夾角Bond angle 3、兩氣態(tài)原子結(jié)合成氣態(tài)分子時(shí)放出的能量Bond energy(kJ/mol) A(g) + B(g) AB(g) 4. 鍵矩Polarity of Bond u=ed (unit:Debye, Abbreviation D)Polarity of moleculeCH3 Cl 乙

15、炔乙炔 Acetylene三氟化硼三氟化硼 Boron Trifluoride四.有機(jī)反應(yīng)中共價(jià)鍵的斷裂類型 homolytic cleavageA+ BAB共價(jià)鍵的斷裂有兩種可能的方式，一種是均共價(jià)鍵的斷裂有兩種可能的方式，一種是均裂，另一種是異裂。裂，另一種是異裂。均裂反應(yīng)形成自由基均裂反應(yīng)形成自由基。 異裂反應(yīng)產(chǎn)生正、負(fù)離子。這類反應(yīng)可以認(rèn)為異裂反應(yīng)產(chǎn)生正、負(fù)離子。這類反應(yīng)可以認(rèn)為是反應(yīng)物通過(guò)共享電子對(duì)完全轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。是反應(yīng)物通過(guò)共享電子對(duì)完全轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ABhe te ro lytic clea vageA+ + BBOND FISSION PROCESSESGeneration

16、of carbon reactive intermediatesCARBANIONCARBOCATION +Y +YCCRADICALS+YC HOMOLYSISHETEROLYSIS YC均裂異裂碳正離子碳負(fù)離子自由基鍵斷裂過(guò)程Types of Organic Reaction 自由基反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)離子型反應(yīng)有機(jī)反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)五、誘導(dǎo)效應(yīng)（1) Inductive effectiveCH3CH2CH2ClYC CH CX+II=0-I定義定義：由于原子的電負(fù)性不同而引起的極性效應(yīng)，是通過(guò)靜電誘導(dǎo)而到分子的其它部分，這種作用成為誘導(dǎo)效應(yīng)（I），分為靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)和動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。存在存在： s

17、igma和pi鍵中傳遞傳遞：沿化學(xué)鍵，限三個(gè)化學(xué)鍵內(nèi)強(qiáng)度強(qiáng)度：與電負(fù)性有關(guān)（I、I），隨距 離逐步減弱第三節(jié) 研究有機(jī)化合物的一 般步驟1.分離、提純2.純度鑒定3.試驗(yàn)式和分子式的確定4.結(jié)構(gòu)式的確定：X衍射、各種光譜、核磁共振、質(zhì)譜5.分子結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造、構(gòu)型、構(gòu)象第四節(jié)第四節(jié) 有機(jī)化合物的分類有機(jī)化合物的分類1、按碳胳分類 2 按官能團(tuán)分類(見(jiàn)課本) 有 機(jī) 化 合 物鏈 狀 化 合 物環(huán) 狀 化 合 物碳 環(huán) 化 合 物雜 環(huán) 化 合 物脂 環(huán) 化 合 物芳 環(huán) 化 合 物脂 雜 環(huán) 化 合 物芳 雜 環(huán) 化 合 物 等的發(fā)展促進(jìn)了高分子材料，特別是新功能材料的出現(xiàn)。有機(jī)化學(xué)以共價(jià)鍵理論

18、，構(gòu)象理論及反應(yīng)機(jī)理成為現(xiàn)代生物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)的理論基礎(chǔ)，有機(jī)化學(xué)在蛋白質(zhì)和核酸的組成和結(jié)構(gòu)的研究，順序測(cè)定方法的建立、合成方法的創(chuàng)建等方面的成就為分子生物學(xué)的建立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在有機(jī)化學(xué)的發(fā)展中它自身的理論和方法也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，建立在現(xiàn)代物理學(xué)（特別是量子力學(xué)）和物理化學(xué)基礎(chǔ)上的物理有機(jī)化學(xué)，在定量研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機(jī)理等方面所取得的成就，不僅指導(dǎo)著有機(jī)合成化學(xué)而且對(duì)生命科學(xué)的發(fā)展也有重大意義。有機(jī)合成化學(xué)在高選擇性反應(yīng)的研究特別是不對(duì)稱催化方法上的發(fā)展，使得更多具有高生理活性、結(jié)構(gòu)新穎分子的合成成為可能。金屬有機(jī)化學(xué)和元素有機(jī)化學(xué)為有機(jī)合成化學(xué)提供了高選擇性的反應(yīng)試劑和催化劑，以及各種特殊材料及其加工方法。有機(jī)化學(xué)以它特有的分離、結(jié)構(gòu)測(cè)定、合成等手段，已成為人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然具有非凡能動(dòng)性和創(chuàng)造力的武器。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，使有機(jī)化學(xué)在結(jié)構(gòu)測(cè)定、分子設(shè)計(jì)和合成設(shè)計(jì)上如虎添翼，發(fā)展的更為迅速，同時(shí)，固相有機(jī)合成的發(fā)展不僅為有機(jī)合成提出了一個(gè)新的研究?jī)?nèi)容，而且也使高通量的+三、共價(jià)鍵的鍵參數(shù) Parameter of covale