有機化學課件(農(nóng)學)

?有機化學?

OrganicChemistry參考書：

《基礎(chǔ)有機化學》（第三版）邢其毅等主編高等教育出版社

《有機化學習題解答》邢其毅等主編北京大學出版社出版

①要重視并且喜歡這門課才可能學好。

②要有個好的開端，每次課認真聽講不缺席。

③認真完成每次作業(yè)。

④對每一章都要進行及時總結(jié)，對前后內(nèi)容有意識進行前后聯(lián)系。

⑤記好筆記，復(fù)習時以筆記為主，然后再看書。

⑥有不懂的及時答疑。如何學好有機化學？?不要死記硬背?。?！不要臨時抱佛腳！??！反應(yīng)物產(chǎn)物學習中應(yīng)注意的幾個方面有機化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)反應(yīng)性質(zhì)結(jié)構(gòu)有機反應(yīng)與反應(yīng)機理有規(guī)律的反應(yīng)特殊反應(yīng)反應(yīng)原理反應(yīng)過程機理反應(yīng)規(guī)律有機反應(yīng)的應(yīng)用——有機合成簡單化合物多步反應(yīng)復(fù)雜分子?反應(yīng)物如何步驟最少產(chǎn)率最好考試和成績

期中和期末考試各一次課堂練習多次成績評定的主要因素：平時、期中和期末考試平時成績評定：習題完成情況、學習態(tài)度和出勤率等

第一章緒論

Chapter1Introduction一、有機化學的研究對象和任務(wù)Starch（淀粉）CmHnmvaluearound8Gasoline（汽油）（一）有機化學的產(chǎn)生和發(fā)展

合成纖維：以己二胺與己二酸為原料，可制得輕柔結(jié)實的聚酰胺纖維，取名“尼龍”，尼龍的韌性、彈性和耐磨性都是出類拔萃的。尼龍絲既可以織成襪子、手套、衣服等，又可以制成傳送帶、漁網(wǎng)、纜繩等。合成橡膠：丁基橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠等，制備它們的單體都是有機化合物。合成的橡膠機械強度遠遠超過天然橡膠，而且克服了天然橡膠受熱發(fā)粘、冷卻變脆的缺點。藥物：芬必得炸藥：農(nóng)藥：雙對氯苯基三氯乙烷（DDT）世界禁用WinewasinventedbeforeXiadynasty.ByZhoudynasty,winehasbecomeveryimportantinsacrificeevents.

制酒?周禮?VinegarproductionhasalreadybecomeanexpecttechnologybyZhoudynasty.

制醋DyeinghasbecomeamimportantindustrybeforeZhoudynasty.

染色茜草1769年從葡萄汁中取得酒石酸；1773年首次由尿內(nèi)取得純的尿素；1780年從酸牛奶中取得乳酸；1865年，由鴉片中取得第一個生物堿--嗎啡.“有生機之物”

生命論與早期的有機化學（1828年之前）有機化合物最早的有機化合物來自于動植物體（有機體）生命論(Vitalism)認為，有機化合物只能由有機體產(chǎn)生。無機化合物則存在于無生命的礦藏中，同時也可由有機體產(chǎn)生。

柏則里（J.Berzelius）：

1828年，韋勒（WohletF.）發(fā)現(xiàn)無機物氰酸銨很容易轉(zhuǎn)變成尿素。

1845年柯爾伯（Kolbe.H）合成了醋酸;1854年柏賽羅（Berthelot.M）合成了油脂等。

后來，更多的有機物被合成:“合成時代”（二）有機化學的研究對象1.有機化合物和有機化學的涵義?

雖然人們?nèi)〉昧瞬簧偌兊挠袡C物質(zhì)，但關(guān)于它的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)分析問題，卻長期沒有得到解決。錯誤的燃素學說統(tǒng)治了當時化學界的思想，認為燃燒的起因是因為物質(zhì)中含有一種不可捉摸的燃素引起的。燃素學說：

①有機物燃燒都產(chǎn)生CO2—有機物都含有C。

②大部分有機物燃燒產(chǎn)生CO2、H2O——大部分有機物含C、H。

③隔絕空氣條件下有些有機物也能燃燒產(chǎn)生CO2、H2O——有些有機物含O。

④有些有機物燃燒還產(chǎn)生氮—有些有機物含N。拉瓦錫（LavoisierA）：

德國化學家葛美林（LeopoldGmelin,）和凱庫勒在1848年提出：

有機化合物：含碳的化合物。

德國肖萊馬（Schorlemmer）在物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展了Gmelin的觀點，他認為，碳的四價除自身成鍵外，其余與氫結(jié)合，形成各種各樣的烴，其它的碳化合物是由雜原子取代烴中的氫而衍生出來的烴的衍生物，因此：

有機化合物：烴及其衍生物。

有機化合物（Organiccompounds）？除了碳和氫以外，有的有機化合物還含有O、S、N、P、X（鹵素）。例：注意：有機化合物中不能沒有碳，有些有機化合物只含有碳，但碳本身和一些簡單的碳化合物不屬于有機化合物。例：CO、CO2、CO3－、CaC2、金屬羰基化合物等，它們都屬無機化合物。

研究有機化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用及其規(guī)律的一門科學。有機化學（OrganicChemistry）：●為什么把有機化學與無機化學分為兩個學科來研究？有機化合物數(shù)目龐大，據(jù)目前統(tǒng)計有2230萬種以上，現(xiàn)仍在以指數(shù)形式的速率迅速增長，而無機化合物只有幾萬種；碳原子的結(jié)構(gòu)特征使有機化合物與無機化合物在組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上有很大的差異。（三）有機化學的任務(wù)分離提??；研究有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間的關(guān)系、反應(yīng)經(jīng)歷的途徑、影響反應(yīng)的因素等；合成。二、有機化合物的分子結(jié)構(gòu)（一）碳原子軌道的雜化

sp3雜化

sp2雜化

sp雜化

2s2px2py2pz

2s2px2py2pz躍遷原子軌道重組4個sp3軌道C:1s22s22p2四面體型1.sp3雜化甲烷(CH4)的成鍵示意s鍵軸對稱方式交疊

sp2雜化

2s2px2py2pz

2s2px2py2pz躍遷原子軌道重組

3個sp2軌道2pz平面型

乙烯(CH2=CH2)的成鍵示意p鍵側(cè)面交疊（電子云結(jié)合較松散）

sp雜化

2s2px2py2pz

2s2px2py2pz躍遷原子軌道重組sp

2py

2pz直線型乙炔(CHCH)的成鍵示意:三種sp雜化軌道的電負性：sp＞sp2＞sp3因為s軌道比p軌道控制電子的能力更強。不同雜化態(tài)碳原子的電負性差異sp3sp2spsp雜化形式的軌道成鍵后，兩成鍵原子間電子云密度最大的區(qū)域最偏向該碳原子可視為sp雜化的碳原子的電負性最大即：s成分越多的雜化形式，可視為電負性越大(二)化學鍵與分子結(jié)構(gòu)共價鍵（Covalentbond）理論價鍵理論：

1.

價鍵的形成可看作是原子軌道的重疊或電子配對的結(jié)果，如：共用兩對電子形成雙鍵，其余類推：2.共價鍵的飽和性：原子中未成鍵電子與另一原子中的某一電子配對后，不能再與第三個電子配對。3.共價鍵的方向性：CC共價鍵的鍵參數(shù)：

1.鍵長(Bondlength)

：以共價鍵結(jié)合的兩個原子核間的距離（nm）。

2.鍵角（Bondangle）：兩價以上的原子與其它原子成鍵時，兩共價鍵之間的夾角。鍵角大小隨分子結(jié)構(gòu)不同而改變，它反映了分子的空間結(jié)構(gòu)。

3.鍵能（Bandenergy)：在0.1MPa（1atm），25℃，使1mol氣態(tài)物質(zhì)離解成氣態(tài)原子所需的能量（kJ/mol）。雙原子分子的離解能便是鍵能。鍵能愈大，鍵愈牢固，一個分子中不同的鍵其離解能是不同的，對多原子分子而言，其共價鍵的鍵能指同類共價鍵離解能的平均值。

A（氣）

+B（氣）

A—B（氣）

+鍵能4.鍵矩:

鍵的極性（Polarityofbond）μ=q.d

三、分子間的力

1.偶極-偶極作用力（定向力）

2.色散力

3.氫鍵

數(shù)目繁多，組成復(fù)雜;例：維生素B12C63H90N14O14PCo183個原子。四、有機化合物的一般特點例：有35種異構(gòu)體，每一種異構(gòu)體代表一種物質(zhì)。例：同分異構(gòu)現(xiàn)象的存在，使得有機化合物更加復(fù)雜，因此，有機物要用結(jié)構(gòu)式表示，而不能用分子式表示。2.容易燃燒例：乙醚、汽油、甲烷（沼氣）等。但CCl4不燃燒，而是滅火劑（撲滅電源內(nèi)或電源附近的火）。3.熔點低有機化合物熔點比較低，而無機化合物熔點較高。例：原因：NaCl

化學鍵是離子鍵，而CH3CH2Cl是共價鍵。4.難溶于水根據(jù)相似相溶原理，水是極性分子，而有機物大多是非極性分子或極性較弱的分子。5.反應(yīng)速度慢例：快RCl要和Ag+反應(yīng)，首先要打開R-Cl鍵，使氯轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子型，才能與Ag+反應(yīng)。6.副反應(yīng)多有機分子組成復(fù)雜，反應(yīng)時有機分子的各個部分都會受到影響，即反應(yīng)時并不限定在分子某一部位。因此一般有主產(chǎn)物、副產(chǎn)物。主產(chǎn)物產(chǎn)率達到70-80%就是比較滿意的反應(yīng)。五、有機反應(yīng)的基本類型（一）按照反應(yīng)途徑分類

1．取代反應(yīng)：分子中一個原子或基團被另一個原子或基團所替代的反應(yīng)。

Y-

+

R-X→Y-R+X-

2．加成反應(yīng)：兩分子加合成單一分子的反應(yīng)，通常發(fā)生在雙鍵、叁鍵上。

3．消除反應(yīng)：從一個分子中除去兩個原子或基團的反應(yīng)。4．重排反應(yīng)：在試劑、加熱或其它因素影響下，分子中某些原子或基團發(fā)生轉(zhuǎn)移或分子內(nèi)碳原子骨架發(fā)生改變的反應(yīng)。5．氧化還原反應(yīng)：涉及電子轉(zhuǎn)移或氧化數(shù)改變的反應(yīng)。Hemolyticcleavage均裂ABAB自由基FreeradicalUnsharedelectronpair未配對電子CH3·Cl·（二）按照鍵斷裂的方式分類

1.

游離基反應(yīng)：Hetrolyticcleavage異裂ABAB負離子Anion正離子CationCarbonion

碳負離子CH3+Carboniumion碳正離子CH3-2．離子型反應(yīng)：3.協(xié)同反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)：反應(yīng)過程中鍵的斷裂與生成是同時發(fā)生。環(huán)狀過渡態(tài)六、研究有機化合物的方法1．分離提純。2．純度檢定：熔、沸點測定，薄層層析、氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）鑒定。3．元素定性分析和定量分析。4．經(jīng)驗式和分子式的確定。5．結(jié)構(gòu)式的確定（四譜的運用）。Extraction萃取Crystallization重結(jié)晶七、有機化合物的分類（一）按碳的骨架分類

1.開鏈化合物（脂肪族）：飽和、不飽和

2.碳環(huán)化合物：脂環(huán)族化合物、芳香族化合物

3.雜環(huán)化合物（二）按官能團(functionalgroups)分類結(jié)構(gòu)名稱相應(yīng)化合物結(jié)構(gòu)名稱相應(yīng)化合物

C==C雙鍵烯烴-NHNH2肼基肼