認(rèn)識有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型講解

認(rèn)識有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.具有識別有機物與無機物的能力。2.具有根據(jù)有機結(jié)構(gòu)判斷其類別的能力。知識目標(biāo)1.掌握有機化合物的特點2.掌握有機化合物的結(jié)構(gòu)理論3.掌握有機化合物的分類與結(jié)構(gòu)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)誠實守信、團結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；4.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。認(rèn)識有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型目錄/CONTENTS

02認(rèn)識有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型一、凱庫勒結(jié)構(gòu)式用一根短線代表一個共價鍵有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型確定有機化合物中碳原子為四價；碳原子除能與其它元素結(jié)合外，還可以和其它碳原子以單鍵、雙鍵和叁鍵相互結(jié)合成碳鏈或碳環(huán)；化學(xué)式代表了分子中原子的種類、數(shù)目和彼此結(jié)合的順序和方式1、價鍵理論(電子配對法，VB)假定分子的原子具有未成對電子且自旋相反，則可以互相配對構(gòu)成共價單鍵;有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型二、共價鍵的本質(zhì)共價鍵的特點（1）飽和性

原子中有多少個未成對電子，只能形成多少個共價鍵。單電子一旦配對成鍵后，就不能與其他原子的單電子配對成鍵。（2）方向性兩原子沿一定方向達(dá)到最大程度的重疊，其核間電子云密度越大，形成的共價鍵越穩(wěn)定。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型2、分子軌道理論（MO）

分子軌道由原子軌道組合而成，分子軌道是多中心的。形成分子軌道時遵從能量近似原則、對稱匹配原則、最大重疊原則。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型成鍵的原子軌道的能量相近能量差愈小愈好，這樣才能夠有效地組成分子軌道能量近似原則組成分子軌道的原子軌道的符號(即位相)必須相同，才能匹配組成分子軌道。否則就不能組成分子軌道對稱匹配的原則原子軌道重疊的部分要最大，愈大愈好，使所形成的鍵穩(wěn)定最大重疊原則在分子中電子填充分子軌道的原則也服從能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型多電子原子在基態(tài)時，核外電子總是盡可能地先占據(jù)能量最低的軌道，然后按原子軌道近似能級圖中的順序依次向能量較高的能級上分布能量最低原則不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的四個量子數(shù)，或者說在軌道量子數(shù)m.l.n確定的一個原子軌道上最多可容納兩個電子，而這兩個電子的自旋方向必須相反泡利不相容原則電子分布到能量簡并的原子軌道時，優(yōu)先以自旋相同的方式分別占據(jù)不同的軌道洪特原則1、鍵長-----反映鍵的強度形成共價鍵的兩原子原子核之間的平均距離。兩原子之間形成的鍵越短，表示鍵越強，分子越穩(wěn)定，相同的共價鍵的鍵長在不同的化合物分子中不同；例如：C—C：0.154nm;C=C:0.134nm鍵長越短，鍵能越大，成鍵越穩(wěn)定，斷裂越困難有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型三、共價鍵的屬性常見共價鍵平均鍵長有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型2、鍵角----反映分子的空間構(gòu)型鍵角反映了分子的空間結(jié)構(gòu)，鍵角的大小與成鍵的中心原子有關(guān)，并隨著分子結(jié)構(gòu)不同而改變，因為分子中各原子或基團是相互影響的。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型3、鍵能----反映分子的穩(wěn)定性形成共價鍵的過程中體系釋放出的能量，或斷裂共價鍵體系所吸收的能量。鍵能反映了共價鍵的強度，鍵能愈大鍵愈牢固。鍵能通常指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣態(tài)分子拆開成氣態(tài)原子時，每種鍵所需能量的平均值。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型對雙原子分子來說，鍵能就是鍵的解離能。指分子中某一個給定的共價鍵斷裂生成原子或自由基時所吸收的能量。常見共價鍵的平均鍵能有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型4、鍵的極性----反應(yīng)鍵的斷裂能力，與反應(yīng)活性有關(guān)有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型

兩個相同元素的原子所形成的共價鍵，由于電子云在兩個原子之間對稱分布，正負(fù)電荷中心相重合，這種共價鍵沒有極性，稱為非極性共價鍵。如：H—H；Cl—Cl；不相同原子形成的共價鍵，由于成鍵原子的電負(fù)性不同，其吸引電子的能力不同，電子云在成鍵原子之間并不是對稱分布的。電負(fù)性較強一端電子云密度較大，具有部分負(fù)電荷（一般用δ-表示），而另一端電子云密度較小，具有部分正電荷，以δ+表示。這樣的鍵具有極性，稱為極性共價鍵。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型如：H—Cl鍵，電負(fù)性差為0.9。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型一些元素的電負(fù)性共價鍵的極性由偶極矩來衡量。偶極矩

的定義為：有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型μ=q×d式中：q為正電荷中心或負(fù)電荷中心上的電荷值；

d為正、負(fù)電荷中心之間的距離(偶極長)。偶極矩的單位為德拜D（Debye）有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型構(gòu)成共價鍵的兩個不同原子，其電負(fù)性差值越大，鍵的極性越強。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型電負(fù)性是元素的原子在化合物中吸引電子的能力的標(biāo)度。元素電負(fù)性數(shù)值越大，表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強。反之，電負(fù)性數(shù)值越小，相應(yīng)原子在化合物中吸引電子的能力越弱（稀有氣體原子除外)。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型在雙原子分子中，鍵的偶極矩即是分子的偶極矩。但多原子分子的偶極矩，則是整個分子中各個共價鍵偶極矩的矢量和。偶極矩為零的分子是非極性分子，偶極矩不等于零的分子為極性分子。偶極矩越大，分子的極性越強。同一原子中能量相近的原子軌道可以混合起來重新組合，形成新的原子軌道。雜化前后軌道數(shù)不變，新形成的雜化軌道能量相同。（但前后能量發(fā)生變化）雜化軌道的形狀發(fā)生了變化，雜化軌道的形狀變成一頭大一頭小了,用大的一頭與其他原子的軌道重疊,重疊部分顯然會增大。雜化軌道的伸展方向也發(fā)生了變化，雜化軌道在空間力求最大夾角。（排斥力最?。┯袡C化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型四、雜化軌道理論1、sp3雜化有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型原子形成分子時，同一個原子中能量相近的一個ns

軌道與三個np

軌道進(jìn)行混合組成四個新的原子軌道稱為sp3雜化軌道。sp3雜化四個sp3軌道在空間均勻分布，軌道間夾角109°28′有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)sp3雜化軌道激發(fā)CH4分子的形成過程有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型CHHHH109°28’2、sp2雜化有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型同一個原子的一個ns軌道與兩個np軌道進(jìn)行雜化組合為sp2雜化軌道。三個sp2雜化軌道在一個平面內(nèi)均勻分布，軌道間夾角120°sp2雜化120°有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型乙烯分子H2C=CH2的形成過程2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)sp22p有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型CHHHHC3、sp雜化有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型同一原子中一個s軌道和一個p軌道雜化組合成兩個新的sp雜化軌道稱為sp

雜化軌道。兩個sp雜化軌道在一條直線上，軌道間夾角180°sp雜化180°有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型乙炔分子HC

CH的形成過程2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)sp2p有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型CHHHHC1、自由基反應(yīng)均裂：成鍵的一對電子平均分給兩個成鍵原子或基團，共價鍵的這種斷裂方式稱為均裂。產(chǎn)生的未成對電子的原子或基團，叫自由基。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型五、有機反應(yīng)類型A:B

A·+B·有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型自由基反應(yīng)：共價鍵均裂生成自由基活性中間體而引起的反應(yīng)。

Cl:Cl(光照)

Cl·+Cl·CH4+Cl·

CH3·+H:Cl反應(yīng)條件：光、熱或自由基引發(fā)劑的作用下進(jìn)行。自由基基團穩(wěn)定性有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型叔丁基自由基異丙基自由基乙基自由基甲基自由基含單電子的碳原子上連接的烷基越多，自由基越穩(wěn)定。2、離子型反應(yīng)異裂：成鍵的一對電子完全為成鍵原子中的一個原子或基團所占有，形成正、負(fù)離子，共價鍵的這種斷裂方式稱為異裂。有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型A:B

A++B-離子型反應(yīng)：共價鍵異裂生成C+、C-活性中間體進(jìn)行的反應(yīng)。(CH3)3C:Cl

(CH3)3C++Cl-伯、仲、叔烷基正碳離子的穩(wěn)定性有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型碳正原子上所連的烷基越多，正電荷分散程度越高，穩(wěn)定性越高。>>>3、協(xié)同反應(yīng)協(xié)同反應(yīng)往往有一個環(huán)狀過渡態(tài)如雙烯合成反應(yīng)經(jīng)過一個六元環(huán)過渡態(tài)，不存在中間步驟有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型有機化合物的結(jié)構(gòu)理論和有機反應(yīng)類型起反應(yīng)的分子，單分子或雙分子發(fā)生化學(xué)鍵的變化，反應(yīng)過程中只有鍵變化的過渡態(tài)，一步發(fā)生成鍵和斷鍵，沒有自由基或離子等活性中間體產(chǎn)生周環(huán)反應(yīng)定義：周環(huán)反應(yīng)指通過環(huán)狀過渡態(tài)進(jìn)行的協(xié)同反