《基礎(chǔ)化學(xué)(下冊(cè))》(有機(jī)化學(xué))

《基礎(chǔ)化學(xué)（下冊(cè)）》（有機(jī)化學(xué)）

主講人:鄒筠1/12/20231第一章緒論學(xué)習(xí)目標(biāo)1、回顧并學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)及有機(jī)化合物的定義，了解有機(jī)化學(xué)的神奇發(fā)展史。２、了解有機(jī)化學(xué)與專業(yè)課的聯(lián)系３、了解有機(jī)化合物的特性和結(jié)構(gòu)，掌握有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的幾種表示方法。1/12/20232第一章緒論教材簡(jiǎn)介第一章緒論第二章脂肪烴（鏈烴）第三章脂環(huán)烴第四章芳香烴第五章鹵代烴第六章醇、酚、醚第七章醛、酮、醌第八章羧酸及其衍生物第九章含氮有機(jī)化合物1/12/20233第一章緒論參考資料A、高等學(xué)校工程專科教材《有機(jī)化學(xué)》尹玉英主編高等教育出版社B、教育部高職高專規(guī)劃教材《有機(jī)化學(xué)》（第二版）高職高?；瘜W(xué)教材編寫組編高等教育出版社C、21世紀(jì)高職高專規(guī)劃教材《基礎(chǔ)化學(xué)》潘亞芬、張永士主編清華大學(xué)出版社、北京交通大學(xué)出版社聯(lián)合出版2005、7D、高等學(xué)?；瘜W(xué)及化工類專業(yè)教學(xué)輔導(dǎo)用書《有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》王世潤(rùn)、郭艷玲、胡詳正編著南開大學(xué)出版社1/12/20234第一章緒論教法簡(jiǎn)介（1）理論課：多媒體+講授（2）實(shí)驗(yàn)課：先理論后實(shí)驗(yàn)——請(qǐng)同學(xué)們實(shí)驗(yàn)前接收實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。課程簡(jiǎn)介1/12/20235第一章緒論學(xué)法簡(jiǎn)介（1）理論課用心聽，勤做筆記；（2）實(shí)驗(yàn)課認(rèn)真觀察，細(xì)心記錄；（3）學(xué)會(huì)在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料。課程簡(jiǎn)介1/12/20236第一章緒論考核簡(jiǎn)介（1）理論課：參加學(xué)院統(tǒng)一期末考試，考試內(nèi)容100%涵蓋學(xué)習(xí)的內(nèi)容，其成績(jī)占總成績(jī)50%。（2）實(shí)驗(yàn)課：每一次的實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況將記入實(shí)驗(yàn)成績(jī)，其成績(jī)占總成績(jī)20%（3）平時(shí)成績(jī)考核：上課到課率100%+作業(yè)完成率100%，占總成績(jī)30%課程簡(jiǎn)介1/12/20237第一章緒論討論有機(jī)化學(xué)與專業(yè)課學(xué)習(xí)的聯(lián)系1/12/20238第一章緒論有機(jī)化學(xué)與專業(yè)課的聯(lián)系

1/12/20239第一章緒論

有機(jī)化學(xué)是一門研究有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)和性能、合成原理和方法等的基礎(chǔ)理論學(xué)科。有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和紡織工業(yè)的聯(lián)系十分緊密，特別是紡織品的染整加工生產(chǎn)。紡織工業(yè)從紡絲、紡紗、織布、印染至成品的各道加工工序中，都要用到各種輔助的化學(xué)品，以提高紡織品質(zhì)量、改善加工效果、提高生產(chǎn)效率、簡(jiǎn)化工藝過(guò)程、降低生產(chǎn)成本，賦予紡織品各種優(yōu)異的應(yīng)用性能。紡織工業(yè)所涉及的纖維、漿料、染料、表面活性劑及其它助劑多數(shù)為有機(jī)化合物，它們都是紡織工業(yè)的重要原料。1/12/202310第一章緒論

要掌握現(xiàn)代紡織品加工技術(shù)和方法，研究紡織品加工原料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能，必須用到有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)。紡織品的原料——纖維，都是由高分子化合物制成的。熟悉和掌握紡織纖維的基本性質(zhì)，對(duì)染整工作者來(lái)說(shuō)是十分重要的。印染助劑在紡織品染整加工中應(yīng)用十分廣泛，目前已滲透到印染加工的各個(gè)角落。在紡織品加工中，助劑用量最多、品種變化最大的產(chǎn)品當(dāng)數(shù)表面活性劑。表面活性劑的兩親性結(jié)構(gòu)使得其用途非常多，主要有潤(rùn)濕、滲透、乳化分散、凈洗、勻染等。1/12/202311第一章緒論

紡織品的染色過(guò)程是染料或顏料在一定條件下，通過(guò)助劑的作用直接或間接地與纖維分子發(fā)生物理的或化學(xué)的結(jié)合后，均勻而牢固地附著在纖維上，有的染色過(guò)程實(shí)際上可以理解為在纖維上合成染料的過(guò)程，如不溶性偶氮染料是偶合組分和芳伯胺的重氮鹽在纖維上偶合生成的不溶性偶氮染料。不同的纖維材料結(jié)構(gòu)不同，與之相適應(yīng)的染料和染色工藝條件也不同。欲想得到理想的色彩和染色牢度，就必須熟悉各種纖維、染料和助劑的結(jié)構(gòu)、性能及相互作用的本質(zhì)。因此，只有掌握了有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，才有利于學(xué)好專業(yè)課程。1/12/202312第一章緒論

現(xiàn)代紡織品染整加工中使用的染料大多數(shù)是合成染料。有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和染料顏色有一定的關(guān)系。目前已知不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的染料品種有六千余個(gè)，主要國(guó)家經(jīng)常生產(chǎn)的染料品在2000個(gè)以上。在合成染料的結(jié)構(gòu)中大約70%為偶氮結(jié)構(gòu)，具偶氮結(jié)構(gòu)的染料是通過(guò)有機(jī)合成的方法制備的，以芳烴（苯、甲苯、萘和蒽醌等）為原料，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)把它們制成各種芳烴衍生物獲得染料“中間體”，然后再進(jìn)一步通過(guò)合成、精制等工藝制成染料?？梢?，有機(jī)化合物的性質(zhì)和制備是合成染料的基礎(chǔ)。1/12/202313第一章緒論

此外，有機(jī)化學(xué)基本原理的掌握，對(duì)研究其他學(xué)科也是不可少的。它與無(wú)機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科是相互聯(lián)系、相互滲透、相互促進(jìn)的。因此，我們一定要努力學(xué)好有機(jī)化學(xué)這門課程，熟悉有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成方法及有關(guān)規(guī)律和理論。

1/12/202314第一章緒論第一節(jié)有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)

1828年，德國(guó)化學(xué)家維勒在研究氰酸鹽的過(guò)程中，意外地發(fā)現(xiàn)了有機(jī)物尿素的生成，打破了唯生命力論學(xué)說(shuō)。1/12/202315第一章緒論

有機(jī)化合物的涵義在有機(jī)化合物中，絕大多數(shù)都含有碳、氫兩種元素，有些還含有氧、硫、氮、磷、鹵素等其他元素。所以，現(xiàn)在人們認(rèn)為，在有機(jī)化合物中，絕大多數(shù)都含有碳、氫兩種元素，有些還含有氧、硫、氮、磷、鹵素等其他元素。所以，現(xiàn)在人們認(rèn)為，有機(jī)化合物就是碳?xì)浠衔铮N）及其衍生物。

1/12/202316第一章緒論有機(jī)化學(xué)的涵義有機(jī)化學(xué)就是研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)。在化學(xué)上，通常把含有碳?xì)鋬煞N元素的化合物稱為烴。因此，有機(jī)化學(xué)也就是研究烴及其衍生物的化學(xué)。1/12/202317第一章緒論有機(jī)化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史萌芽：造紙術(shù)、本草學(xué)產(chǎn)生：有機(jī)化合物的提純

生命力論的破產(chǎn)1/12/202318第一章緒論發(fā)展(近代)有機(jī)化合物分類系統(tǒng)的建立

有機(jī)合成的發(fā)展(煤焦油的工業(yè)利用)

有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)理論的建立1/12/202319第一章緒論發(fā)展（現(xiàn)代）有機(jī)化學(xué)原料路線的轉(zhuǎn)變天然有機(jī)合成的發(fā)展現(xiàn)代分子結(jié)構(gòu)理論的建立分子結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)1/12/202320第一章緒論有機(jī)化學(xué)的基本內(nèi)容結(jié)構(gòu)命名制備物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)官能團(tuán)之間的相互轉(zhuǎn)化應(yīng)用在此基礎(chǔ)上建立起來(lái)的規(guī)律和理論1/12/202321第一章緒論有機(jī)化學(xué)的地位有機(jī)化學(xué)是化學(xué)的一個(gè)重要分支有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)是其它學(xué)科的重要基礎(chǔ)生命科學(xué)材料科學(xué)環(huán)境科學(xué)1/12/202322第一章緒論有機(jī)化學(xué)的面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)生命科學(xué)材料科學(xué)1/12/202323第一章緒論有機(jī)化學(xué)在生命科學(xué)中的地位和意義?；瘜W(xué)生物學(xué)研究目前大致包括以下幾個(gè)部分：1.從天然化合物和化學(xué)合成的分子中發(fā)現(xiàn)對(duì)生物體的生理過(guò)程具有調(diào)控作用的物質(zhì)，并以這些生物活性小分子作為探針和工具，研究它們與生物靶分子的相互識(shí)別和信息傳遞的機(jī)理；2.發(fā)現(xiàn)自然界中生物合成的基本規(guī)律，從而為合成更多樣性的分子提供新的理論和技術(shù)；1/12/202324第一章緒論有機(jī)化學(xué)在生命科學(xué)中的地位和意義3.作用于新的生物靶點(diǎn)的新一代的治療藥物的前期基礎(chǔ)研究；4.發(fā)展提供結(jié)構(gòu)多樣性分子的組合化學(xué)；5.對(duì)于復(fù)雜生物體系進(jìn)行表態(tài)和動(dòng)態(tài)分析的新技術(shù)等。1/12/202325第一章緒論基因的全部核苷酸序列挑戰(zhàn)化學(xué)家從序列基因轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)基因和功能基因20世紀(jì)在生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)最大膽法、德、日、中、英、美六國(guó)16個(gè)中心1990年美國(guó)政府啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃20世紀(jì)在生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)最富有想象力預(yù)計(jì)測(cè)定人類10萬(wàn)條基因1/12/202326第一章緒論有機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ)的分子材料具有以下特點(diǎn)：1.化學(xué)結(jié)構(gòu)種類繁多，給人們提供了很多發(fā)現(xiàn)新材料的機(jī)遇；2.運(yùn)用現(xiàn)代合成化學(xué)的理論和方法，能夠有目的的改變功能分子的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行功能組合和集成；3.運(yùn)用組裝和自組裝的原理，能夠在分子層次上組裝功能分子，調(diào)控材料的性能。有機(jī)化學(xué)在材料科學(xué)中的地位和意義1/12/202327第一章緒論微電子分子材料顯示出來(lái)的光電磁特性光電子1/12/202328第一章緒論有機(jī)化學(xué)的重要分支物理有機(jī)化學(xué)有機(jī)合成化學(xué)天然產(chǎn)物化學(xué)金屬有機(jī)化學(xué)1/12/202329第一章緒論第二節(jié)有機(jī)化合物的特點(diǎn)

一、有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

碳原子是以激發(fā)態(tài)共用電子對(duì)的形式與其他原子形成分子的，即以共價(jià)鍵形成分子的。所以有機(jī)物的主要鍵型是共價(jià)鍵。1/12/202330第一章緒論

碳原子可以與其他原子相結(jié)合，也可以自身相結(jié)合。碳原子間的連接方式可以是鏈狀，也可以是環(huán)狀。通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵時(shí)，可以以單鍵、雙鍵或三鍵結(jié)合。例如1/12/202331第一章緒論同分異構(gòu)現(xiàn)象

在有機(jī)化合物中，同一分子式可以代表原子間幾種不同的排列次序和連接方式的幾個(gè)不同物質(zhì)。如分子式C2H6O可以代表以下兩種化合物：

乙醇二甲醚

這種分子式相同而結(jié)構(gòu)式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。1/12/202332第一章緒論二、性質(zhì)上的特點(diǎn)

除少數(shù)例外，一般有機(jī)化合物都含有碳和氫兩種元素，因此容易燃燒，生成二氧化碳和水，同時(shí)放出大量的熱量。大多數(shù)無(wú)機(jī)化合物，如酸、堿、鹽、氧化物等都不能燃燒。因而有時(shí)采用灼燒試驗(yàn)可以區(qū)別有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。

1.易燃燒1/12/202333第一章緒論

無(wú)機(jī)化合物─靜電力

有機(jī)化合物─范德華力NaClCH3COCH3相對(duì)分子質(zhì)量58.558.08熔點(diǎn)/°C801-95.35沸點(diǎn)/°C146556.22.熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低1/12/202334第一章緒論

3.難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑

水是強(qiáng)極性化合物。大部分無(wú)機(jī)化合物是離子鍵型化合物，易溶于水，不易溶于有機(jī)溶劑；有機(jī)化合物是共價(jià)鍵型化合物，極性小，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑——“相似相溶”原理。

1/12/202335第一章緒論

4.反應(yīng)速率慢

無(wú)機(jī)反應(yīng)是離子型反應(yīng)，一般反應(yīng)速率都很快。有機(jī)反應(yīng)大部分是分子間的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中包括共價(jià)鍵舊鍵的斷裂和新鍵的形成，所以反應(yīng)速率比較慢。1/12/202336第一章緒論5.副反應(yīng)多，產(chǎn)物復(fù)雜

有機(jī)化合物的分子大多是含多個(gè)原子結(jié)合而成的復(fù)雜分子，所以在有機(jī)反應(yīng)中，反應(yīng)中心可以在不同部位同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，得到多種產(chǎn)物。反應(yīng)生成的初級(jí)產(chǎn)物還可繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，得到進(jìn)一步的產(chǎn)物。因此在有機(jī)反應(yīng)中，除了生成主要產(chǎn)物以外，還常常有副產(chǎn)物生成。1/12/202337第一章緒論有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

分子中的化學(xué)鍵一般為共價(jià)鍵分子間一般為范德華力分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜

組成分子的原子種類不多組成分子的方式復(fù)雜1/12/202338第一章緒論1/12/202339第一章緒論哈佛大學(xué)的Kishi小組于1994年最終完成。這是迄今為止通過(guò)全合成獲得的具有最大分子量、最多手性中心的次生代謝產(chǎn)物，堪稱有機(jī)合成歷史上最浩大的工程之一，也是天然產(chǎn)物合成的一個(gè)里程碑。1/12/202340第一章緒論了其結(jié)構(gòu)紫杉醇(Taxol)是從太平洋紅豆杉中分離出來(lái)的化合物，1971年報(bào)道。具有獨(dú)特的抗癌機(jī)制，1992年被美國(guó)食品和藥品管理局批準(zhǔn)為抗乳腺癌和抗卵巢癌的藥物。NicolaouandHolton小組同時(shí)于1994年率先報(bào)道了其全合成1/12/202341第一章緒論學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解有機(jī)化合物種類繁多的本質(zhì)原因；2、初步認(rèn)識(shí)雜化軌道理論，學(xué)會(huì)有該理論簡(jiǎn)單地解決一些結(jié)構(gòu)問(wèn)題；3、理解并掌握共價(jià)鍵的本質(zhì)和屬性；4、學(xué)習(xí)有機(jī)化合物的分類。1/12/202342第一章緒論第四節(jié)有機(jī)化合物的共價(jià)鍵一、共價(jià)鍵的本質(zhì)共用電子對(duì)學(xué)說(shuō)對(duì)揭示共價(jià)鍵的本質(zhì)起了重要的作用，但真正的貢獻(xiàn)者卻是在1926年以后，量子力學(xué)的建立和發(fā)展1/12/202343第一章緒論要點(diǎn)：1.共價(jià)鍵是兩個(gè)原子軌道相互重疊的結(jié)果；2.成鍵電子定域于成鍵原子之間；3.共價(jià)鍵具有飽和性；4.共價(jià)鍵具有方向性價(jià)鍵理論1/12/202344第一章緒論氫分子的形成氫原子原子軌道重疊氫分子1/12/202345第一章緒論共價(jià)鍵的方向性沿x軸方向最大重疊成鍵沿y軸方向重疊小不成鍵1/12/202346第一章緒論要點(diǎn)：1.成鍵電子的運(yùn)動(dòng)不是局限于兩個(gè)成鍵原子之間，而是在整個(gè)分子的區(qū)域內(nèi)；2.分子中價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用分子軌道描述3.分子中的電子根據(jù)能量最低原理、保里原理和洪特規(guī)則填充在分子軌道上；4.決定分子化學(xué)性質(zhì)的主要是原子的價(jià)電子分子軌道理論1/12/202347第一章緒論氫分子的軌道和軌道能級(jí)圖σ1s*σ1s1/12/202348第一章緒論軌道雜化理論平面三角形Sp2雜化軌道直線型Sp2雜化軌道1/12/202349第一章緒論四面體形Sp3雜化軌道軌道雜化理論1/12/202350第一章緒論有機(jī)化合物中的共價(jià)鍵激發(fā)雜化Sp3雜化Sp2雜化Sp雜化基態(tài)碳原子激發(fā)態(tài)碳原子1/12/202351第一章緒論二、共價(jià)鍵的屬性

形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核之間的平均距離稱為鍵長(zhǎng)。一般說(shuō)來(lái)，共價(jià)鍵越短，表示鍵越強(qiáng)，越牢固。

(一)鍵長(zhǎng)1/12/202352第一章緒論r1dr4r2r3bad

:a－b鍵長(zhǎng)r1:a原子范氏半徑r2:a原子共價(jià)半徑r3:b原子范氏半徑r4:b原子共價(jià)半徑d=r2+r4共價(jià)鍵的屬性鍵長(zhǎng)：成鍵原子的核間距離1/12/202353第一章緒論幾種碳碳鍵的鍵長(zhǎng)0.154nm0.134nm0.120nm1/12/202354第一章緒論兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角共價(jià)鍵的屬性（二）鍵角1/12/202355第一章緒論在氣態(tài)下將形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分開至無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)所需能量共價(jià)鍵的屬性雙原子分子的鍵能等于鍵的離解能（三）健能1/12/202356第一章緒論D(CH3-H)=423KJ.mol-1D(CH2-H)=439KJ.mol-1D(CH-H)=4448KJ.mol-1D(C-H)=347KJ.mol-1甲烷C-H鍵鍵能取其平均值為414KJ.mol-1多原子分子的鍵能多原子分子的鍵能等于各鍵離解能的平均值1/12/202357第一章緒論由兩個(gè)電負(fù)性不同的原子組成共價(jià)鍵時(shí)，由于成鍵的兩個(gè)原子對(duì)價(jià)電子的吸引力不同，使成鍵電子云在兩個(gè)原子間的分布不對(duì)稱，造成共價(jià)鍵的正負(fù)電荷中心不重合形成極性鍵。H－Clδ+δ-電負(fù)性大帶部份負(fù)電荷極性鍵共價(jià)鍵的屬性（四）鍵的極性1/12/202358第一章緒論μ=3.44×10-30C·mμ=5.17×10-30C·mμ=0雙原子分子中，鍵的偶極矩就是分子的偶極矩多原子組成的分子，分子的偶極矩是分子中各個(gè)鍵偶極矩的矢量和鍵的極性1/12/202359第一章緒論共價(jià)鍵的斷裂方式均裂自由基反應(yīng)異裂離子型反應(yīng)1/12/202360第一章緒論第四節(jié)有