華農(nóng)有機(jī)化學(xué)緒論

有機(jī)化學(xué)OrganicChemistry課程說明教材及學(xué)習(xí)指導(dǎo)書

3.學(xué)習(xí)要求：課前作好預(yù)習(xí)；課中作好筆記，課后進(jìn)行總結(jié)整理。獨(dú)立完成作業(yè)，按時交作業(yè)。某些章節(jié)要求自學(xué)(有機(jī)化學(xué)精品網(wǎng)站)。2.課時:

總學(xué)時86學(xué)時理論授課48學(xué)時實驗授課38學(xué)時

4.作業(yè)及考試作業(yè)：活頁習(xí)題成績：10%(平時）+20%（期中）+70%（期末）5.任課教師李雪剛聯(lián)系方式:QQ:826967521Email:lixuegang@第一章緒論(Introduction)Theanswersareall

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you!一、有機(jī)化合物和有機(jī)化學(xué)1、有機(jī)化學(xué)、有機(jī)化合物的定義有機(jī)化合物(Organiccompounds)是指含碳的化合物，但不包括簡單的含碳化合物，如CO2，CO等有機(jī)化學(xué)（OrganicChemistry）是從分子水平上研究物質(zhì)世界最豐富多彩的部分---有機(jī)化合物(碳化合物)。

葛美林（Gmelin.L)凱庫勒(KeKule.A)認(rèn)為碳是有機(jī)化合物的基本元素，把“碳化合物稱為有機(jī)化合物”，“有機(jī)化學(xué)定義為碳化合物的化學(xué)”。

有機(jī)化學(xué)：是研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備及應(yīng)用的科學(xué)。ModernDefinitionofOrganicChemistry：2、有機(jī)化學(xué)何以成為一門獨(dú)立的學(xué)科？地球上現(xiàn)在有一百多種元素，為什么將碳化物單獨(dú)分開？有機(jī)物數(shù)目特別多，且增加很快1880年12,000種CA統(tǒng)計

150,000500,00019611750,00065-70,年均新增26.2萬個1995-2000年均新增130萬個得到了有機(jī)化合物2400多萬種自然界中碳的循環(huán)有機(jī)物與無機(jī)物性質(zhì)上的差異：

有機(jī)物無機(jī)物①.易（可）燃不燃②.易揮發(fā)，大多數(shù)難熔化的固體常溫下多為氣體，液體m.p.>600℃

或低熔點固體（m.p.<400℃）③.大多不溶于水，較易溶于水溶于有機(jī)溶劑④.反應(yīng)較慢，瞬間完成，產(chǎn)物單一副反應(yīng)多，產(chǎn)率較低產(chǎn)率~100%有機(jī)物有廣泛、巨大的用途：有機(jī)化合物使世界色彩斑斕有機(jī)化合物保護(hù)我們的健康止痛藥服用后立即止痛Ibuprofen青霉素有機(jī)化合物為生命提供能源葡萄糖直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)有機(jī)化合物作為生命的遺傳物質(zhì)theG-Cbasepairthe

A-Tbasepair3.有機(jī)化學(xué)的研究任務(wù)分離、提取自然界存在的各種有機(jī)物，測定它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以便加以利用。（有機(jī)分析）研究有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、反應(yīng)歷程、影響反應(yīng)的因素等，以便控制反應(yīng)的方向。（物理有機(jī)）通過各種反應(yīng)，合成我們所需的各種有機(jī)化合物，以便提供工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活所需。（有機(jī)合成）應(yīng)用有機(jī)化學(xué)的理論和方法研究生物體及生命現(xiàn)象。以便揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)。（生物有機(jī)）在古代，人們就會釀酒、制醋，用棉麻纖維織布、造紙，用茜草的根給織物染色，還懂得使用香料和草藥。到了十八世紀(jì)，人類已從自然界中分離并純化了許多有機(jī)物。其中以瑞典人舍勒（Scheele）最為著名，他不僅制出了純的安息香酸、草酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、尿酸等有機(jī)物，還提出了許多方法來提純有機(jī)物，很多方法到現(xiàn)在還在使用。

4.有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生及其發(fā)展在這之前，人們只知道四種有機(jī)酸：Scheele的主要提純工作有：從酒石中提純酒石酸(1770)從酢草中提取草酸(1776)從酸牛奶中提取乳酸(1780)從尿中提取尿酸(1780)從蘋果中提取蘋果酸(1785)從檸檬中提取檸檬酸(1784)從五倍子中提取沒食子酸(1786)沒食子酸焦性沒食子酸△1805年，由鴉片中得到第一個生物堿—嗎啡。1818年，由植物葉中分離出葉綠素1820年，由植物中分離出馬錢子堿，番木鱉堿，辛可寧等生物堿。而當(dāng)時的人們還不能從無機(jī)物合成有機(jī)物，一些唯心的觀點就認(rèn)為有機(jī)物是由有機(jī)生命體中的一種生命力的綜合而形成的，不能由無機(jī)物合成，在十九世紀(jì)前，這種唯心的“生命力”(Vitalforce)的觀點在當(dāng)時頗為流行。

進(jìn)入合成時代（1900–2001）

Woodward等完成VB12全合成有機(jī)化學(xué)中，有機(jī)合成占有獨(dú)特的核心地位。1989年美國Harvard大學(xué)kishi教授等完成海葵毒素(palytoxin)的全合成。結(jié)晶牛胰島素蛋白空間結(jié)構(gòu)1965年中國合成牛胰島素紫杉醇從天然植物紅豆杉屬樹皮中提取的單體雙萜類化合物，具有良好的抗癌活性，尤其對晚期、轉(zhuǎn)移性卵巢癌、乳腺癌、肺癌有十分顯著的療效。有機(jī)化學(xué)是一門迅速發(fā)展的學(xué)科

有機(jī)化學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

的重要基礎(chǔ)學(xué)科二、有機(jī)化學(xué)的重要性1.有機(jī)化學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)密切相關(guān)。2．有機(jī)化學(xué)是農(nóng)業(yè)院校中一門重要基礎(chǔ)課，為后繼課程和科學(xué)研究提供必要的理論基礎(chǔ)和實驗手段。3．有機(jī)化學(xué)是考某些專業(yè)研究生的必考課。原子結(jié)構(gòu)示意圖三.有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)理論1原子軌道原子軌道示意圖2.共價鍵理論

共價鍵的形成在于成鍵原子的原子軌道的相互交蓋。

共價鍵具有方向性。共價鍵具有飽和性。（電子配對）重疊較小，不穩(wěn)定結(jié)合重疊最大，穩(wěn)定結(jié)合不結(jié)合

價鍵理論，電子定域3.雜化軌道理論（hybridorbitaltheory）但是，碳原子一般都是四價，即形成四個共價鍵，從實際情況看，這四個鍵是等同的。價鍵理論無法對事實作出合理解釋。1931年，鮑林（PaulingL）提出原子軌道雜化理論。碳原子軌道的這種轉(zhuǎn)化過程稱為碳原子的雜化。.雜化與雜化軌道：雜化是指在形成分子時，由于原子間的相互影響，若干不同類型而能量相近的原子軌道混合起來，重新組合成一組新軌道的過程。所形成的新軌道稱為雜化軌道。.孤立的原子不可能發(fā)生雜化，只有在形成分子的過程中才會發(fā)生。.在雜化前后，原子軌道的數(shù)目保持不變。(1).sp3

雜化：原子軌道在雜化過程中經(jīng)過一個激發(fā)態(tài)

sp3Hybridization這是用一個2s軌道和三個2p軌道進(jìn)行的雜化，故稱為sp3

雜化。與基態(tài)軌道相比，雜化軌道具有以下特點：a).能量相等，成分相同（1/4s軌道和3/4p軌道）；b).雜化軌道的電子云分布更集中，可使成鍵軌道間的重疊部分增大，成鍵能力增強(qiáng)；s軌道1sp3雜化軌道p軌道1.732相對成鍵能力c).sp3

雜化軌道在空間盡量伸展，呈最穩(wěn)定正四面體型，軌道夾角109°28′。sp3

雜化又稱為正四面體雜化。sp3HybridizationToform

TetrahedronCarbon

sp3HybridizationBondinginMethane

sp3HybridizationBondinginEthaneC—C鍵：

1s

鍵sp2HybridizationC1s22s22p2

2s22px12py12pz0

2s12px12py12pz1

1s+1px

+1py+1pz

3

sp2+1pzeachorbitalhasoneelectronpromotionhybridization(2).sp2雜化由2s軌道核兩個2p軌道雜化，形成三個等同的sp2

雜化軌道。另有一個2p軌道不參與雜化。

a).雜化軌道成分：1/3s軌道和2/3p軌道；

b).成鍵能力較sp3雜化軌道弱，但較未雜化軌道強(qiáng)；

c).雜化軌道呈平面三角形，夾角120°。未雜化2p軌道垂直于這一平面。sp2Hybridization

sp2HybridizationBondinginEtheneC=C鍵：

1s

鍵+1p

鍵

spHybridizationC1s22s22p2

2s22px12py12pz0

2s12px12py12pz1

1s+1px+1py+1pz

2sp+1pz+

1pz

eachorbitalhasoneelectronpromotionhybridization(3).sp雜化由2s軌道核一個2p軌道雜化，形成兩個等同的sp雜化軌道。另有兩個2p軌道不參與雜化。

a).雜化軌道成分：1/2s軌道和1/2p軌道；

b).成鍵能力較sp2雜化軌道弱，但較未雜化軌道強(qiáng)；

c).雜化軌道呈直線型，夾角180°。另兩個未雜化2p軌道與這一直線兩兩垂直。SP雜化軌道

spHybridizationToforma

linearcarbonspHybridizationBondinginEthyneC≡C鍵：

1s

鍵+2p

鍵

共價鍵具有方向性。按照成鍵的方向不同，分為σ鍵和π鍵。σ鍵和π鍵是兩類重要的共價鍵。σ鍵：在甲烷分子中，存在四個等同的C-H鍵，碳原子采取sp3

雜化。取一個雜化軌道進(jìn)行分析：σ鍵和π鍵：當(dāng)氫原子的1s軌道沿著對稱軸的方向與碳原子sp3

雜化軌道重疊時，原子軌道重疊程度最大，形成的共價鍵最牢固。由于原子軌道是立體對稱的，原子軌道繞軸的旋轉(zhuǎn)不影響成鍵，因而，形成的鍵是可以自由旋轉(zhuǎn)的。這種沿著對稱軸的方向以“頭碰頭”的方式相互重疊形成的鍵叫做σ鍵。構(gòu)成σ鍵的電子稱為σ電子。一個σ鍵包括兩個σ電子。甲烷分子中，四個σ鍵夾角為109°28′，分子構(gòu)型為正四面體型。乙烷分子中，除σC-H外，還存在σC-C鍵（CH3-CH3

）σ鍵的成鍵特點：1).

“頭碰頭”成鍵，電子云近似圓柱形分布；2).σ鍵可以旋轉(zhuǎn)；3).σ鍵較穩(wěn)定，存在于一切共價鍵中。因而，只含有σ鍵的化合物性質(zhì)是比較穩(wěn)定的（烷烴）2.π鍵：在乙烯分子中，碳原子采取sp2

雜化。另有一個p軌道不參與雜化，而形成另一類型的共價鍵π鍵。未雜化的p軌道可以“肩并肩”平行重疊成鍵，形成π鍵。構(gòu)成π鍵的電子叫做π電子。π鍵的成鍵特點：1)