南昌大學(xué)有機(jī)化學(xué)1緒論課件

OrganicChemistry

有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)方法學(xué)好有機(jī)化學(xué)的關(guān)鍵是要走進(jìn)有機(jī)化學(xué)，喜歡有機(jī)化學(xué)。以下一些措施僅供參考：課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)。學(xué)會(huì)聽(tīng)課，及時(shí)發(fā)問(wèn)，提高學(xué)習(xí)效率。必要的記憶：如命名原則、某些重要的反應(yīng)等。通過(guò)必要的記憶，可以熟悉反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，活躍思維，提高興趣。把握主線——結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。及時(shí)總結(jié)，按時(shí)完成作業(yè)第一章緒論1.1有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)1.2有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)1.3原子軌道和分子軌道1.4有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定1.5官能團(tuán)和有機(jī)化合物的分類(lèi)有機(jī)化合物的一般特點(diǎn)數(shù)目龐大：1999年12月，CA收錄的化合物數(shù)目已經(jīng)達(dá)到2230萬(wàn)種，其中90%為有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在同分異構(gòu)現(xiàn)象（如甲醚和乙醇）易燃、易爆(如汽油、酒精等)熱穩(wěn)定性差，受熱(200～300℃)易分解熔、沸點(diǎn)低，通常小于300℃難溶解于水，易溶解于有機(jī)物反應(yīng)速率慢、反應(yīng)復(fù)雜、副產(chǎn)物多：例如乙醇和乙酸在無(wú)催化劑的條件下要60年才可以達(dá)到平衡1.1有機(jī)化學(xué)定義：有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的來(lái)源和組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化規(guī)律、合成以及應(yīng)用的科學(xué)研究?jī)?nèi)容：天然有機(jī)化學(xué)---天然產(chǎn)物的研究有機(jī)合成化學(xué)元素有機(jī)及金屬有機(jī)化學(xué)有機(jī)分析化學(xué)生物有機(jī)化學(xué)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定物理有機(jī)化學(xué)---反應(yīng)機(jī)理的研究應(yīng)用有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)的發(fā)生和發(fā)展1777年，Bergman（瑞典）將化合物分為“無(wú)機(jī)”和“有機(jī)”兩大類(lèi)18世紀(jì)，Scheele（瑞典，1742～1786）得到一系列的純的化合物，如酒石酸，乳酸等1806年Berzelius（瑞典）首先提出“有機(jī)化學(xué)”(organicchemistry)和“生命力”學(xué)說(shuō)有機(jī)化學(xué)作為一們學(xué)科在19世紀(jì)中葉形成。有機(jī)合成的早期成就1828年FWohler（德）加熱無(wú)機(jī)化合物氰酸銨(NH4CNO)溶液無(wú)意中得到有機(jī)化合物尿素1845年Kolbe（德）合成了醋酸1854年Berthelot（法）合成了油脂1861年布特列洛夫合成了糖---動(dòng)搖了生命力學(xué)說(shuō)，開(kāi)創(chuàng)了有機(jī)化學(xué)的新時(shí)代。今天人工合成的有機(jī)物超過(guò)700萬(wàn)19世紀(jì)中葉，開(kāi)始把有機(jī)化合物看作是碳的化合物有機(jī)化學(xué)理論的發(fā)生和發(fā)展1965，Woodward—Hoffmann分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理1967，Corey逆合成分析原理1972，Olah碳正離子的系統(tǒng)概念1978，Lehn超分子化學(xué)（主客體化學(xué)）近代波譜技術(shù)（IR，NMR，MS）測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了有機(jī)化合物的研究。有機(jī)化學(xué)化工的發(fā)展1850－1900，合成有機(jī)化學(xué)時(shí)代，煤焦油化學(xué)時(shí)代1900－1940，有機(jī)化學(xué)工業(yè)時(shí)代，煤焦油→染料、藥物、炸藥；1940－，石油化工時(shí)代，石油→三大合成材料（橡膠、塑料、合成纖維）1990－，有機(jī)化學(xué)與生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、能源、國(guó)防、電子、信息產(chǎn)業(yè)、無(wú)機(jī)非金屬材料等行業(yè)緊密聯(lián)系，相互促進(jìn)自然界中碳的循環(huán)

1.2有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)凱庫(kù)勒結(jié)構(gòu)式（化學(xué)鍵、價(jià)鍵式、蛛網(wǎng)式）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式1.2有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鍵線式路易斯結(jié)構(gòu)式（價(jià)電子，包括孤對(duì)電子）1.2有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)立體模型(球棍模型、比例模型）1.3原子軌道核外電子排布規(guī)律--Pauli不相容、能量最低、Hund規(guī)則、八電子規(guī)則現(xiàn)代價(jià)鍵理論——電子定域論：（1）價(jià)鍵的形成可看成是原子軌道重疊或電子配對(duì)的結(jié)果。條件：未成對(duì)電子，自旋相反（2）共價(jià)鍵的飽和性：價(jià)鍵數(shù)=單電子數(shù)（3）共價(jià)鍵的方向性：原子軌道重疊程度大小決定共價(jià)鍵的牢固程度。頭碰頭重疊（σ鍵）；肩并肩重疊（π鍵）1.3雜化軌道1931年，Pauling（美）提出原子軌道雜化理論：能量相等的雜化軌道使成鍵能力更強(qiáng)，體系能量降低，成鍵后可達(dá)到最穩(wěn)定的分子狀態(tài)。（雜化軌道數(shù)目等于參與雜化的原子軌道數(shù)目）sp雜化：如BeCl2——直線型分子sp2雜化：如

BF3——平面型分子sp3

雜化：如CH4——正四面體結(jié)構(gòu)1954年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1963年獲諾貝爾和平獎(jiǎng)雜化軌道+++---s軌道p軌道d軌道sp2雜化Pauling碳原子的sp2雜化碳原子的sp雜化1.3分子軌道理論組成分子軌道的原子軌道，能量應(yīng)大致相近，對(duì)稱(chēng)性相同，并能最大程度地重疊，這樣形成的分子軌道能量最低分子軌道理論主要用來(lái)處理p電子或π電子，如乙烯分子中有兩個(gè)未參加雜化的p軌道，這兩個(gè)p軌道可通過(guò)線性組合（加加減減）而形成兩個(gè)分子軌道(π軌道)：(π)(π*)σ鍵和π鍵按成鍵原子軌道重疊方向不同，共價(jià)鍵又可分為σ鍵和π鍵兩個(gè)成鍵原子軌道沿對(duì)稱(chēng)軸方向相互重疊（“頭碰頭”）而形成的鍵叫σ鍵。電子云分布近似圓柱形。以σ鍵連接的原子或基團(tuán)可以繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)，鍵不發(fā)生斷裂，重疊程度大，鍵比較牢固。σ鍵存在于一切共價(jià)鍵之中σ鍵和π鍵兩個(gè)成鍵原子軌道以對(duì)稱(chēng)軸相平行互相重疊（兩個(gè)p軌道從側(cè)面“肩并肩”重疊）而形成的鍵叫π鍵。π鍵不能單獨(dú)存在，必須與σ鍵共存。π鍵形成后，限制了σ鍵的自由旋轉(zhuǎn)。電子云重疊程度較小，π鍵電子云分散暴露在兩核連線的上下兩方呈平面對(duì)稱(chēng)，離原子核較遠(yuǎn)，受核約束較小。因此π鍵電子云具有較大的流動(dòng)性，易受外界影響而發(fā)生極化，具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，π鍵易斷裂。π鍵σ鍵共價(jià)鍵的鍵參數(shù)共價(jià)鍵最基本特點(diǎn)是具有飽和性和方向性鍵長(zhǎng)：成鍵原子的平衡核間距，單位nm（10-9m），鍵長(zhǎng)越短，鍵越牢固。鍵角：鍵與鍵之間的夾角。平均值：423+439+448+347)÷4=414KJ/mol∴C—H的鍵能為414KJ/mol。鍵能：鍵的平均解離能，鍵能越大，鍵越牢固。共價(jià)鍵的鍵參數(shù)鍵的極性：由成鍵原子的電負(fù)性不同引起。用偶極矩(鍵矩)來(lái)度量：

μ＝q×d[μ的單位：C·m(庫(kù)侖·米)]q——正、負(fù)電中心的電荷，d——電荷中心之間的距離例：H—Cl

CH3—Cl

一般地，成鍵原子電負(fù)性差大于1.7，形成離子鍵，成鍵原子電負(fù)性差為0.5～1.6，形成極性共價(jià)鍵共價(jià)鍵的鍵參數(shù)分子的極性：用分子偶極距衡量，即分子中各鍵鍵距的矢量和。如：分子的極性影響化合物的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和溶解度等1.4有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定分離提純---蒸餾、分餾、精餾、重結(jié)晶、色譜法物理常數(shù)的測(cè)定元素定性分析---如，鈉熔法元素定量分析和實(shí)驗(yàn)式的確定---如，燃燒法1.4有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定和分子式的確定---由質(zhì)譜法確定有機(jī)化合物的分子量。如化學(xué)實(shí)驗(yàn)式為CH2O，分子量為60，則其分子式為C2H4O2結(jié)構(gòu)的確定官能團(tuán)分析化學(xué)降解及合成物理方法的應(yīng)用---如，NMR、IR、MS、UV-Vis1.5官能團(tuán)和有機(jī)化合物的分類(lèi)按碳鏈分類(lèi)官能團(tuán)——決定化合物典型性質(zhì)的原子或原子團(tuán)，含有相同官能團(tuán)的化合物具有相