清华大学李艳梅有机化学课件材料.ppt
Part II Fundamental Knowledge Structure, reaction & Classification Formulas Nomenclature NMR, IR, UV & MS,Structure Reaction & Classification,4.1,0.8,electronegativity of carbon: 2.5,Structure,碳元素,C：第二周期 第四主族（IV A） 1s22s22p2,碳原子电负性：2.5 居于电负性最大者F（4.1）和电负性最小者K （0.8）之间，既不易得电子，又不易失电子。,碳原子具有四个价电子,一般原子倾向于满足八隅体外层结构 82=4 C为完成八隅体，得4e、失4e,均不易。,* 结论：碳原子既不易得电子，又不易失电子,以共价键结合,外层4电子,可形成四根共价键,有机化学中的化学键,常见化学键:,离子键,共价键 (有机物中最常见),配价键,C.H.O.N等原子结合成有机分子时,原子与原子之间需形成一定的化学键将几个原子结合在一起,描述原子形成分子的过程及化学键的理有两个:,价键理论,分子轨道理论,(一) 价键理论要点,1. 自旋方向相反的电子配对形成共价键,2.共价键具有饱和性,当原子的一个未成键电子与其他原子的一个电子配对之后,就不能再与第三个电子配对.,3.共价键具有方向性,成键时,两个电子的原子轨道发生重叠,重叠部分的大小决定共价键的牢固程度,两种较稳定的重叠成键方式:,原子轨道沿轨道的对称轴方向重叠, 键,两个平行的p轨道侧面交叠, 键,-bond,s-s,s-p,sp3-sp3,-bond,Hybridization,sp3,sp2,sp,（二）分子轨道理论,要点：原子形成分子后，成键电子并不局限于某一个原子或某几个原子之间，而是在整个分子中运动。通过薛定谔方程可求出描述分子中电子运动状态的波函数 (分子轨道）。成键电子按一定规则填充在不同分子轨道中。,优点：将分子视为一个整体，某一电子的运动状态不仅受某一原子的影响，而是受所组成分子的原子的共同作用。,缺点：求解困难,改进：原子轨道线性组合法（LCAO）,即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。,组合方法：, 化学键由原子轨道重叠产生, 任何数目的原子轨道重叠时就可以形成同样数目的分子轨道,定域键（与共轭离域键相对）的原子轨道数为2，结果组成两个分子轨道，其中一个比原来的原子轨道的能量低成键轨道。另一比原来轨道的能量高反键轨道（以加“*”表示）。,描述共价键的物理量：键参数（自学为主）,（一）键能,反应所放出的能量 或逆向反应吸收的能量,“键能”，又称“离解能”,气态的A原子,气态的B原子,键能和离解能不同,eg：,而CH4中CH的键能=1/4（D1+D2+D3+D4）,离解能：指定的某一种离解方式,键能：具有平均的概念,键能,键的强度,越不易断裂,(二） 键长,成键的两个原子核之间的平均距离：,（形成共价键的两个原子之间存在着一定的吸引力和排斥力，使原子核之间保存着一定的距离，此距离为键长。）,（一定的共价键的键长是一定的）,eg：,平均键长,（三）键角,两个共价键之间的夹角反映了分子的空间结构。,eg：,（四） 极性,相同原子形成共价键时 电子云对称分布在两个原子核之间 两核正中位置电子云密度最大,正电荷中心与负电荷中心相重叠,不同电子形成共价键时 电子云偏向于电负性大的，使之微负 ,eg：,“极性键”,此键则有极性,有键矩,键矩 U=e d 衡量极性大小,e : 正、负电荷中心的电荷（净电荷）,d: 正、负电荷中心之间的距离,键的极性与分子极性为不同概念,分子内存在极性键,未必,极性分子,eg：,eg：,分子无极性,分子有极性,但极性分子中一般都存在极性键,共价键的断裂,（一）均裂,A：B,A：B,A B,自由基（游离基）：带有未配对电子的 原子或原子团,eg：,Cl ,氯自由基,CH3 ,甲基自由基,Reaction,（二） 异裂,（碳）负离子,（碳）正离子,碳负离子：碳上带负电荷的中间体,碳正离子：碳上带正电荷的中间体,eg：,甲基碳正离子,乙基碳负离子,有机反应类型,自由基反应：由自由基引起的反应,离子型反应：由碳正离子或碳负离子引起的反应,协同反应：新键形成与旧键的断裂同时进行 （后述）,按碳架分类,开链化合物,碳环化合物,杂环化合物,脂环化合物,芳香族化合物,Classification,按官能团分类,官能团：有机化合物分子特别能起化学反应的一些原子或原子团，它通常可以决定化合物的主要性质。,具体分类：邢 pp23 胡 pp13,Formulas,Dash formula （蛛网式）,Electron-dot structure (Lewis structures)（路易士电子式）,Condensed formula （构造式、构造式简式）,Bond line formula（键线式）,
