天津大學(xué)有機(jī)化學(xué)第一節(jié)講課課件講解學(xué)習(xí)

1、一門博大精深一門博大精深(b d jng shn)，處于核心和主導(dǎo)地，處于核心和主導(dǎo)地位的科學(xué)位的科學(xué)第一頁，共61頁。第一章 緒 論 1.1 有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué) 1.2 分子(fnz)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)式1.3 共價鍵 1.3.1 共價鍵的形成 1.3.2 共價鍵的屬性 1.3.3 共價鍵的斷裂和有機(jī)反應(yīng)的類型1.4 分子(fnz)間相互作用力 1.4.1 偶極-偶極相互作用 1.4.2 van der Waals 力 1.4.3 氫鍵1.5 酸堿的概念 1.5.1 Brnsted 酸堿理論 1.5.2 Lewis 酸堿理論 1.5.3 硬軟酸堿原理1.6 有機(jī)化合物的分類 1.6.1 按碳架分類

2、 1.6.2 按官能團(tuán)分類第二頁，共61頁。第三頁，共61頁。數(shù)量 超過8000萬種不足40萬種構(gòu)成元素 C、H、O、N、P、S、X約100種全部元素化學(xué)鍵共價鍵為主離子鍵為主熔點(diǎn) 一般較低一般較高溶解性一般溶于有機(jī)溶劑一般溶于水可燃性多數(shù)易燃燒不燃的較多反應(yīng)特點(diǎn)反應(yīng)復(fù)雜，副產(chǎn)物多，速率較慢，常需催化劑副反應(yīng)少，速率快結(jié)構(gòu)特性 復(fù)雜，常有異構(gòu)現(xiàn)象較簡單，較少異構(gòu)第四頁，共61頁。CCl4CO2NH4HCO3H2NCONH2NaHCO3CHCl3CH4第五頁，共61頁。第六頁，共61頁。第七頁，共61頁。如何學(xué)好有機(jī)化學(xué)？1、培養(yǎng)興趣：生動性、趣味性、豐富性、實(shí)用性2、別掉隊(duì): never le

3、t yourself get behind ！環(huán)環(huán)相扣3、把握知識點(diǎn)：把知識點(diǎn)“網(wǎng)絡(luò)化”4、及時獨(dú)立(dl)作業(yè)：看懂真懂5、記錄所學(xué)、所想：寫機(jī)理、做合成第八頁，共61頁。HCHHCHHHC2H6第九頁，共61頁。HCHHCOHHHHCHHOCHHH分子式同為C2H6O兩個(lin )化合物分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象叫做同分異構(gòu)。由原子之間鍵合次序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫構(gòu)造異構(gòu)，這在有機(jī)化學(xué)里非常普遍。隨著組成分子的原子數(shù)目增加，構(gòu)造異構(gòu)體數(shù)目激增。例如：C4H10O就包含7種異構(gòu)體。第十頁，共61頁。HCHHCHHCHHCHHHCH3CH2CH2CH3HCHHCOCHHHCH3COCH3O

4、縮簡式正規(guī)、鍵線式便捷第十一頁，共61頁。第十二頁，共61頁。 交蓋區(qū)域內(nèi)的共用(n yn)電子增加了其對成鍵原子核吸引，降低了體系能量。成鍵電子定域在兩個原子核之間。HH+HH=氫原子氫原子的 s 軌道交蓋形成氫分子H2軌道交蓋氫原子氫分子第十三頁，共61頁。C :2s2 2px1 2py1 2pz0碳原子在基態(tài)(j ti)時的價電子構(gòu)型：第十四頁，共61頁。C :2s2 2px1 2py1 2pz0碳原子在基態(tài)(j ti)時的價電子構(gòu)型：第十五頁，共61頁。雜化軌道(gudo)理論(hybrid orbital theory)雜化：混合(hnh)后再重新分配原始(yunsh)的原子軌道(基

5、態(tài)) 激發(fā)態(tài) sp3雜化軌道 第十六頁，共61頁。原始(yunsh)的原子軌道(基態(tài)) 激發(fā)態(tài) sp3雜化軌道 第十七頁，共61頁。第十八頁，共61頁。(b) 碳原子的sp2雜化第十九頁，共61頁。(b) 碳原子的sp2雜化120 120 府視圖(sht)第二十頁，共61頁。(c) 碳原子的sp雜化第二十一頁，共61頁。(b) 碳原子的sp雜化第二十二頁，共61頁。(3) 分子(fnz)軌道理論 (molecular orbital theory)分子(fnz)軌道(MO)：由原子軌道線性組合而成。氫分子(fnz)軌道形成示意圖成鍵電子在整個分子軌道中運(yùn)動。節(jié)面節(jié)面+-*+121 2第二十三頁

6、，共61頁。氫原子形成氫分子(fnz(fnz) )的軌道能級圖 第二十四頁，共61頁。原子軌道組成分子(fnz(fnz) )軌道的條件p 能級相近p 交蓋程度(chngd)越大，形成的鍵越穩(wěn)定p 對稱性(位相)相同原子軌道的交蓋與對稱性+-xyxy+-+第二十五頁，共61頁。1.3.2 共價鍵的屬性(shxng)第二十六頁，共61頁。Bond Lengths and Energies (kJ/mol ) of Commonly Chemical Bonds 第二十七頁，共61頁。Bond Lengths and Energies (kJ/mol ) of Commonly Chemical B

7、onds 第二十八頁，共61頁。CCHH121o118oHH第二十九頁，共61頁。共價鍵的類型(lixng)：兩個(lin )相同的原子成鍵, 電子云對稱分布在兩個(lin )原子之間，所形成的鍵叫做非極性共價鍵。 非極性共價鍵(nonpolar covalent bonds)：第三十頁，共61頁。= q.dq: 電荷(dinh)電量d: 正負(fù)電荷(dinh)之間的距離:單位為Cm (庫侖米) = 3.57 10-30 Cm 第三十一頁，共61頁。第三十二頁，共61頁。雙原子(yunz)分子偶極矩共價鍵的偶極矩多原子(yunz)分子偶極矩各個共價鍵偶極矩矢量和ClCClClClClCClClC

8、lClCClClClClCClClClClCClClCl每個CCl 鍵的偶極矩分子(fnz)偶極矩第三十三頁，共61頁。 6.47x10-30C.m 3.28x10-30C.mClCClHHClCHHHClCHHHClCClHHClCClHHClCClHHClCHHHClCHHHClCHHHClCHHH第三十四頁，共61頁。 由于分子內(nèi)成鍵原子的電負(fù)性不同，而引起分子內(nèi)電子云密度分布不均勻。這種影響沿分子鏈靜電(jngdin)誘導(dǎo)地傳遞下去，這種分子內(nèi)原子相互影響的電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)(I )誘導(dǎo)效應(yīng)特點(diǎn)(tdin)：沿飽和鍵鏈依次傳遞，沿不飽和鍵鏈交替?zhèn)鬟f誘導(dǎo)效應(yīng)：隨距離增加迅速衰減，超過4個化

9、學(xué)鍵就可以忽略。CH3CH2CH2CH2Cl CH3CH2CH2CH2ClCH2CHCH2FCH2CHCH2F第三十五頁，共61頁。2.85 4.05 4.594.81CH3CH2CH COOHClCH3CHCH2COOHClCH2CH2CH2COOHClCH3CH2CH2COOHpKa: 第三十六頁，共61頁。共價鍵斷裂(dun li)的方式：有機(jī)反應(yīng)(fnyng)的本質(zhì)：舊鍵的斷裂和新鍵的生成均裂(homolytic bond cleavage)異裂(heterolytic bond cleavage)第三十七頁，共61頁。均裂(homolytic bond cleavage)自由基是有機(jī)

10、(yuj)反應(yīng)活性中間體。經(jīng)過自由基進(jìn)行的反應(yīng)叫做自由基反應(yīng)。RLRLR+L第三十八頁，共61頁。碳正離子、碳負(fù)離子是有機(jī)反應(yīng)活性中間體。 ；經(jīng)過(jnggu)碳正離子、碳負(fù)離子進(jìn)行的反應(yīng)叫做離子型反應(yīng)。CLCLCLCL+CLCL+第三十九頁，共61頁。極性分子帶部分正電荷的一端(ydun)與另一個分子帶部分負(fù)電荷的一端(ydun)的靜電吸引作用。極性分子之間強(qiáng)的偶極作用導(dǎo)致其沸點(diǎn)較相近(xin jn)分子量的非極性分子高。例如：丙酮沸點(diǎn)58oC；丁烷：-0.5oCHCl HCl HCl HCl 第四十頁，共61頁。非極性分子(fnz)之間存在的吸引力 瞬間偶極和誘導(dǎo)(yudo)偶極之間相反電

11、荷的區(qū)域彼此吸引-第四十一頁，共61頁。氫鍵 偶極-偶極吸引力 van der Waals力 (Y: N, O, F等原子)HYH3COHO第四十二頁，共61頁。Brnsted 定義(dngy)：(currency=proton)+NH3OH+HHOHNH3第四十三頁，共61頁。弱堿(ru jin)強(qiáng)酸弱酸強(qiáng)堿+H2SO4HSO4HCH3OHCH3O+H第四十四頁，共61頁?；衔锩Q酸的分子式pKa共軛堿的分子式乙烷CH3CH351CH3CH2-甲烷CH448CH3-乙烯CH2CH244CH2CH-氨NH338-NH2氫氣H235H-乙炔CHCH25CHC-丙酮CH3COCH319.2CH3

12、COCH2-叔丁醇(CH3)3COH18(CH3)3CO-乙醇CH3CH2OH15.9CH3CH2O-水H2O15.7HO-甲銨離子CH3NH3+10.64CH3NH2碳酸氫根離子HCO3-10.33CO32-苯酚C6H5OH9.95C6H5O-銨離子NH4+9.24NH3乙酰丙酮CH3COCH2COCH39.0(CH3COCHCOCH3)-硫化氫H2S7.04HS-一一些些常常見見化化合合物物的的pKa值值 第四十五頁，共61頁。碳酸H2CO36.36HCO3-乙酸CH3COOH4.76CH3COO-苯銨離子C6H5NH3+4.63C6H5 NH2苯甲酸C6H5COOH4.19C6H5COO

13、-甲酸HCOOH3.75HCOO-氫氟酸HF3.2F-三氟乙酸CF3COOH0.18CF3COO-磷酸H3PO42.1H2PO4-硝酸HNO3-1.4NO3-水合氫離子H3O+-1.74H2O甲醇合氫離子CH3O+H2-2.5CH3OH丙酮合氫離子(CH3)2CO+H-3.8(CH3)2CO苯磺酸C6H5SO3H-6.5C6H5SO3-鹽酸HCl-7Cl-氫溴酸HBr-8Br-硫酸H2SO4-9HSO4-氫碘酸HI-9I-六氟銻酸HSbF6H2SO4比 H2SO3穩(wěn)定第五十二頁，共61頁。1.6 有機(jī)(yuj)化合物的分類1.6.1 按碳架分類(fn li)C原子連接成鏈狀C原子連接成環(huán)狀含有芳環(huán)結(jié)構(gòu)含有由C原子和其它原子(如 O,N,S)連接成環(huán)的化合物第五十三頁，共61頁。1.6.1 按碳架分類(fn li)CH3CH3CH3CH2CH CH2CH3CH2OHCH3CCH第五十四頁，共61頁。1.6.1 按碳架分類(fn li)OH第五十五頁，共61頁。1.6.1 按碳架分類(fn li)OHCl第五十六頁，共61頁。1.6.1 按碳架分類(fn li)SNOCHOO第五十七頁，共61頁。官能團(tuán)(functional groups):容易發(fā)生(fshng)反應(yīng)的原子或基團(tuán) OHOClO第五十八頁，共61頁?；衔镱愋?lixng) 化合物 官能團(tuán)構(gòu)造 官能團(tuán)名