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考研有机化学本讲稿第一页，共十八页第一章第一章绪论绪论 有机化合物有机化合物：OrgannicCompound碳氢化合物及碳氢化合物衍生而得的化合物。碳氢化合物及碳氢化合物衍生而得的化合物。有机化学有机化学：OrgannicChemistry研究碳氢化合物及其衍生物的化学。研究碳氢化合物及其衍生物的化学。本讲稿第二页，共十八页1.1有机化合物的特性有机化合物的特性1.1.1有机化合物的种类繁多有机化合物的种类繁多1.1.2分子组成和结构复杂分子组成和结构复杂同分异构体同分异构体：两种或多种有相同的分子式，两种或多种有相同的分子式，但结构不同的化合物。但结构不同的化合物。同分异构现象同分异构现象：具有同分异构体的现象称为同分异构现象。具有同分异构体的现象称为同分异构现象。1.2.3有机化合物性质上的特点有机化合物性质上的特点(1)容易燃烧容易燃烧(2)热稳定性差热稳定性差(3)熔点、沸点低熔点、沸点低(4)难溶于水难溶于水(5)反应速率比较慢反应速率比较慢(6)反应复杂、副反应多反应复杂、副反应多本讲稿第三页，共十八页1.2分子结构和结构式分子结构和结构式结构式、短线式、蛛网式结构式、短线式、蛛网式结构简式、缩简式结构简式、缩简式结构简式、缩简式结构简式、缩简式键线式键线式本讲稿第四页，共十八页1.3共价键共价键1.3.11.3.1共价键的形成共价键的形成价键理论价键理论和分子轨道理论和分子轨道理论共用电子对理论共用电子对理论离子键离子键：稳定的正、负离子通过静电引力而形成。：稳定的正、负离子通过静电引力而形成。共共价价键键：两两个个带带正正电电的的原原子子核核对对共共用用电电子子对对的的吸吸引引,使使两两原原子结合在一起而形成的化学键。子结合在一起而形成的化学键。原子轨道交盖理论：原子轨道交盖理论：原子轨道原子轨道：原子中，电子的空间运动状态。：原子中，电子的空间运动状态。形成共价键的两个原子，必须带有自旋方向相反的未成对形成共价键的两个原子，必须带有自旋方向相反的未成对电子，并且它们的能量相差不大，由于引力而互相靠近，两个电子，并且它们的能量相差不大，由于引力而互相靠近，两个原子轨道彼此交盖，交盖的部分电子云密度较大，把两个原子原子轨道彼此交盖，交盖的部分电子云密度较大，把两个原子核吸引在一起，使两个原子结合起来，形成共价键核吸引在一起，使两个原子结合起来，形成共价键。本讲稿第五页，共十八页由原子轨道组成分子轨道，必须符合三个条件：由原子轨道组成分子轨道，必须符合三个条件：(1)对称匹配（位相相同）对称匹配（位相相同）(2)最大重叠最大重叠(3)能量相近。能量相近。共价键的饱和性：原子的价键数等于其未成键电子数。共价键的饱和性：原子的价键数等于其未成键电子数。共价键的方向性：原子轨道必须最大重叠。共价键的方向性：原子轨道必须最大重叠。轨轨道道：以以H H2 2为为例例，s轨轨道道重重叠叠生生成成的的轨轨道道是是呈呈圆圆柱柱形形对对称称，键键轴是它的对称轴，这样的轨道叫轴是它的对称轴，这样的轨道叫 轨道。轨道。键键：生生成成 轨轨道道的的重重叠叠方方式式叫叫做做 重重叠叠，轨轨道道上上的的电电子子叫叫做做 电电子，形成的键叫做子，形成的键叫做 键。键。氢分子的形成图氢分子的形成图共价键的形成可看成是电子云的重叠，电子云重叠越多，共价键的形成可看成是电子云的重叠，电子云重叠越多，共价键就越牢固。共价键就越牢固。本讲稿第六页，共十八页1.3.21.3.2共价键的属性共价键的属性(1)键长：原子核之间的距离。键长：原子核之间的距离。C-H键的键长键的键长0.109nm,C-C键的键长键的键长0.154nm,(2)键能：当键能：当A和和B两个原子（气态）结合生成两个原子（气态）结合生成A-B分子（气态）分子（气态）时，放出的能量，此时时，放出的能量，此时 E为负值。为负值。键能单位：键能单位：KJ/mol使使1molA-B双原子分子（气态）离解为气态原子所需要的双原子分子（气态）离解为气态原子所需要的能量，为离解能。此时能量，为离解能。此时 H为正值。为正值。键能愈大，键愈牢固键能愈大，键愈牢固。多原子分子，如多原子分子，如CH4的四个的四个C-H键的离解能是不同的。键的离解能是不同的。CH3.+Cl.CH3Cl H=-339CH3.+H.CH4 H=-423本讲稿第七页，共十八页(3)键角：两个共价键之间的夹角。键角：两个共价键之间的夹角。共共键键价价的的方方向向性性决决定定键键角角的的形形成成。CH4中中HCH为为109 28,(4)共价键的极性共价键的极性极性键极性键：键距：键距=e.d极性分子极性分子：偶极距：偶极距本讲稿第八页，共十八页1.3.31.3.3共价键的断裂和有机反应的类型共价键的断裂和有机反应的类型(1)均均裂裂:共共价价键键断断裂裂时时，成成键键的的一一对对电电子子平平均均地地分分给给两两个个原原子子或基团，生成的带电子的原子或原子团叫自由基或基团，生成的带电子的原子或原子团叫自由基.A:BA.+B.Cl:ClCl.+Cl.CH4+Cl.CH3.+Cl2(2)异异裂裂:共共价价键键断断裂裂时时，成成键键的的一一对对电电子子为为其其中中的的一一个个原原子子或原子团所有或原子团所有,生成了正离子与负离子生成了正离子与负离子.C:XC+X-形成碳正离子形成碳正离子C:XC-+X+形成碳负离子形成碳负离子本讲稿第九页，共十八页1.4有机化合物的分类有机化合物的分类1.4.1按分子中碳原子的骨架分类按分子中碳原子的骨架分类(1)开链化合物：碳原子相互连接成链状骨架的化合物。开链化合物：碳原子相互连接成链状骨架的化合物。丙烷、丙烯、丙有支键的化合物也属于开键化合物。丙烷、丙烯、丙有支键的化合物也属于开键化合物。(2)碳环化合物：碳环化合物：完全由碳原子组成的碳环结构的化合物完全由碳原子组成的碳环结构的化合物A：脂环族化合物：性质与脂肪族化合物相似。：脂环族化合物：性质与脂肪族化合物相似。B：芳香族化合物：同平面环闭共轭体系。：芳香族化合物：同平面环闭共轭体系。(3)杂环化合物：杂环化合物：碳原子和其它原子碳原子和其它原子(O(O、S S、N)N)组成环。组成环。本讲稿第十页，共十八页本讲稿第十一页，共十八页1.4.2按官能团分类按官能团分类官能团：官能团：有机分子中易起化学反应的原子或原子团。有机分子中易起化学反应的原子或原子团。本书按官能团顺序教学。本书按官能团顺序教学。烷、烯、炔、卤代烃、醇和酚、醚、烷、烯、炔、卤代烃、醇和酚、醚、醛和酮、羧酸、硝基化合物、胺、醛和酮、羧酸、硝基化合物、胺、偶氮和重氮化合物、硫醇和硫酚、磺酸。偶氮和重氮化合物、硫醇和硫酚、磺酸。本讲稿第十二页，共十八页化合物类型化合物类型官能团官能团化合物类型化合物类型官能团官能团烷烃无醛或酮羰基烯烃烯键羧酸羧基炔烃炔键腈氰基芳烃芳环磺酸磺基卤代烃X(F,Cl,Br,I)卤素硝基化合物硝基醇或酚羟基胺氨基醚醚键亚胺亚氨基本讲稿第十三页，共十八页本讲稿第十四页，共十八页1.5有机化合物的研究程序有机化合物的研究程序(1)分离提纯：重结晶、升华、蒸馏、分馏、色谱分离分离提纯：重结晶、升华、蒸馏、分馏、色谱分离(2)纯度的检定：熔点、沸点、相对密度、折光率纯度的检定：熔点、沸点、相对密度、折光率(3)元素分析和实验式的确定元素分析和实验式的确定定性分析：确定化合物的元素组成。定性分析：确定化合物的元素组成。定量分析：确定各元素的相对含量。定量分析：确定各元素的相对含量。(4)相对分子质量的测定和分子式相对分子质量的测定和分子式质谱仪被应用于测定化合物的结构。质谱仪被应用于测定化合物的结构。(5)结构式的确定结构式的确定化学方法和物理方法化学方法和物理方法.现代物理方法现代物理方法:X衍射、紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、衍射、紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、分子的结构包括：分子的构造、构型和构象。分子的结构包括：分子的构造、构型和构象。本讲稿第十五页，共十八页例例：3.26g样样品品燃燃烧烧后后只只得得到到4.74gCO2和和1.92gH2O，实实验验测测得得相相对对分分子子质量为质量为60。试推测其可能的结构。试推测其可能的结构。含碳（含碳（%）=（4.74 12/44）3.26=39.6%含氢含氢(%)=(1.92 2/18)3.26=6.53%其余为氧其余为氧,则含氧则含氧(%)=100%-(39.6%+6.53%)=53.87%原子数目比原子数目比:C:39.6/12=3.30，H:6.53/1=6.53；O:53.87/16=3.37，三者之比，三者之比约为约为1:2:1,实验式为实验式为CH2O由由(CH2O)n=60,(12+2+16)n=60,n=2,分子式为分子式为C2H4O2。本讲稿第十六页，共十八页有机化学的发展有机化学的发展17691785年：分离得到酒石酸，柠檬酸，尿酸，乳酸年：分离得到酒石酸，柠檬酸，尿酸，乳酸1805年：由鸦片中分离得到第一个生物碱年：由鸦片中分离得到第一个生物碱吗啡吗啡1773年：尿液中分离得到尿素年：尿液中分离得到尿素(NH2CONH2)17721777年：年：Lavoisier(1743-1794)弄清了燃烧的概念弄清了燃烧的概念1806年：年：Berzelius(1779-1848)首次使用有机化学这个词，他认为：首次使用有机化学这个词，他认为：有机物只能在生物的细胞中受一种特殊的力量有机物只能在生物的细胞中受一种特殊的力量生活力生活力的作的作用才能产生出来，人工不可合成。用才能产生出来，人工不可合成。1828年：年：wohler(1800-1882)加热氰酸铵加热氰酸铵(NH4CNO)得到尿素得到尿素(NH2CONH2)，他写信，他写信Berzelius：“我应当告诉你，我制造出我应当告诉你，我制造出尿素并不求助于肾或动物尿素并不求助于肾或动物无论是人或狗无论是人或狗”1845年：年：Kolbe合成了醋酸合成了醋酸1854年：年：Berthelot合成了油脂合成了油脂本讲稿第十七页，共十八页本讲稿第十八页，共十八页