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有机化合物的定义及特点第1页，共30页，编辑于2022年，星期六（一）（一）重点重点1.有机化合物的定义及特点有机化合物的定义及特点2.共价键的一些基本概念共价键的一些基本概念3.诱导效应诱导效应4.有机化合物的研究方法有机化合物的研究方法（二）（二）难点难点1价键理论价键理论2分子轨道理论分子轨道理论3诱导效应诱导效应第2页，共30页，编辑于2022年，星期六一、一、有机化学的研究对象有机化学的研究对象1有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学1 1）有机化合物：）有机化合物：指碳氢化合物及以碳氢化合物衍生而得的化合指碳氢化合物及以碳氢化合物衍生而得的化合物。物。有机化和物中，除碳和氢外，常见的元素有O.N.X.S.P 等。有机化合物有一千多万种以上。）有机化学：）有机化学：研究有机化合物的化学。研究有机化合物的化学。第3页，共30页，编辑于2022年，星期六2有机化合物特点有机化合物特点1）组成元素少，但数量庞大；同分异构现象、结构式）组成元素少，但数量庞大；同分异构现象、结构式表示表示2）易燃；）易燃；3）熔沸点低；）熔沸点低；4）难溶于水；）难溶于水；5）反应慢，且产物复杂；方程式用箭头表示）反应慢，且产物复杂；方程式用箭头表示第4页，共30页，编辑于2022年，星期六1828年年 F.Wohler(维勒维勒)将氰酸铵的水溶液加热得到尿素：将氰酸铵的水溶液加热得到尿素：NH4CNONH2CONH2说明有机物可以在实验室合成。说明有机物可以在实验室合成。在十九世纪初期发展了定量测定有机化合物组成的方法，并分在十九世纪初期发展了定量测定有机化合物组成的方法，并分析了许多有机化合物。十九世纪中期以后，开始把有机化合物析了许多有机化合物。十九世纪中期以后，开始把有机化合物看作是碳化合物，有机化学看作碳化合物化学。有机化学成为看作是碳化合物，有机化学看作碳化合物化学。有机化学成为一门科学。一门科学。1857年年，Kekule(德德)提提出出碳碳原原子子的的四四价价学学说说，在在此此基基础础上上发发展展了了有有机机化化合合物物结结构构学学说说，对对有有机机化化学学的的发发展展起起了了很很大大推推动动作作用。用。3有机化学的产生和发展有机化学的产生和发展第5页，共30页，编辑于2022年，星期六1874年，年，vantHoff(荷荷)和和LeBel(法法)提出碳的四面体构型学提出碳的四面体构型学说，建立了分子的立体概念，开创了以立体观点来研究有机说，建立了分子的立体概念，开创了以立体观点来研究有机化合物的立体化学（化合物的立体化学（stereochemistry）。）。1917年，年，Lewis(美美)用电子对来说明化学键的生成。用电子对来说明化学键的生成。1931年年Huckel(德德)用量子化学的方法来解决不饱和化合物用量子化学的方法来解决不饱和化合物和芳烃的结构问题。和芳烃的结构问题。1933年，年，Ingold（英）用化学动力学方法研究饱和碳原子上（英）用化学动力学方法研究饱和碳原子上亲核取代反应的机理。亲核取代反应的机理。60年代，年代，Hoffman.福井谦一（日）发现分子轨道守恒原理，福井谦一（日）发现分子轨道守恒原理，提出前线轨道理论。提出前线轨道理论。80-90年年代代，Corey提提出出合合成成子子概概念念，并并合合成成出出许许多多复复杂杂结结构构的具有生理活性的有机化合物。的具有生理活性的有机化合物。第6页，共30页，编辑于2022年，星期六4有机化学的研究内容有机化学的研究内容 1）天然产物的研究天然产物的研究2）有机化合物的结构测定有机化合物的结构测定3）有机化合物性质及应用研究有机化合物性质及应用研究4）有机合成有机合成 通过合成不但可以验证天然产物结构的正确性，通过合成不但可以验证天然产物结构的正确性，还可以得到一系列与天然产物结构相似的化合物，从中筛选出还可以得到一系列与天然产物结构相似的化合物，从中筛选出性能更好的产物，进一步发展为工业产品。性能更好的产物，进一步发展为工业产品。5）反应机理的研究反应机理的研究 反应机理的研究可以加深对有机反应的理反应机理的研究可以加深对有机反应的理解，有利于合理改变实验条件，提高反应产率。通过机理研究解，有利于合理改变实验条件，提高反应产率。通过机理研究也可了解结构与反应活性之间的关系。也可了解结构与反应活性之间的关系。第7页，共30页，编辑于2022年，星期六二、二、共价键的一些基本概念共价键的一些基本概念1共价键理论共价键理论1）价键理论要点：）价键理论要点：（1）原子轨道重叠，共用电子对可形成价键。原子轨道重叠，共用电子对可形成价键。（形成键的电子对在成键前是属于一个原子时，形成的键称配价键，（形成键的电子对在成键前是属于一个原子时，形成的键称配价键，存在电子得失时则形成离子键。）存在电子得失时则形成离子键。）共用两对电子形成双键，其余类推：共用两对电子形成双键，其余类推：第8页，共30页，编辑于2022年，星期六（2）共价键具有饱和性：原子中未成键电子与共价键具有饱和性：原子中未成键电子与另一原子中的某一电子配对后，不能再与第三个电另一原子中的某一电子配对后，不能再与第三个电子配对。子配对。（3）共共价价键键具具有有方方向向性性：除除S轨轨道道外外，其其它它原原子子轨轨道道都都有有一一定定的的方方向向性性，两两原原子子轨轨道道只只有有沿沿着着一一定定的的方方向才能达到最大重叠。向才能达到最大重叠。第9页，共30页，编辑于2022年，星期六2.分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论是从分子的整体出发去研究分子中每个电子的分子轨道理论是从分子的整体出发去研究分子中每个电子的运动状态，认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的，该运动状态，认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的，该理论认为化学键是原子轨道重叠产生的，任何数目的原子轨道理论认为化学键是原子轨道重叠产生的，任何数目的原子轨道重叠可以形成同样数目的分子轨道，如重叠可以形成同样数目的分子轨道，如H2 的形成：的形成：2（反键轨道）=A-BABHAHB1（成键轨道）=A+B第10页，共30页，编辑于2022年，星期六 A-B *A B A+B 图：氢分子的分子轨道图：氢分子的分子轨道第11页，共30页，编辑于2022年，星期六S S 和和P P 原子轨道之间的成键包括了原子轨道之间的成键包括了S S 轨道以轨道以P P 轨道的轴线方轨道的轴线方向相互接近而与向相互接近而与P P 轨道的一端发生最大程度的重叠，同样形成轨道的一端发生最大程度的重叠，同样形成一对成键一对成键和反键和反键*分子轨道，例分子轨道，例 HFHF：*第12页，共30页，编辑于2022年，星期六*H1sF2Px图图2 二个不同的原子轨道组成分子轨道的能量关系二个不同的原子轨道组成分子轨道的能量关系 第13页，共30页，编辑于2022年，星期六P轨道与轨道与P轨道能形成轨道能形成分子轨道，例分子轨道，例F2：F:2PxF:2Px*第14页，共30页，编辑于2022年，星期六但是，当两个互相平行的但是，当两个互相平行的P轨道在侧面重叠形成分子轨道时，如轨道在侧面重叠形成分子轨道时，如Py-Py or Pz-Pz所形成的分子轨道称所形成的分子轨道称轨道。轨道。轨道还保留着对称面（基面）。例：轨道还保留着对称面（基面）。例：Py（Pz）Py（Pz）*第15页，共30页，编辑于2022年，星期六原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个原则：原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个原则：a）对称性匹配原则对称性匹配原则b）原子轨道重叠部分要最大原子轨道重叠部分要最大c）能量相近原则能量相近原则 第16页，共30页，编辑于2022年，星期六3 3共价键的键参数共价键的键参数 1）键长：键长：单位单位nm，一定的共价键的键长是一定的。，一定的共价键的键长是一定的。2）键角：键角：键角大小随分子结构不同而改变，它反映了分子的键角大小随分子结构不同而改变，它反映了分子的空间结构。空间结构。3）键能：键能：双原子分子的离域能便是键能。双原子分子的离域能便是键能。键键能能愈愈大大，键键愈愈牢牢固固，一一个个分分子子中中不不同同的的键键其其离离域域能能是是不不同同的的，对对多多原原子子分分子子而而言言，其其共共价价键键的的键键能能指指同同类类共共价价键键离离域域能能的的平平均值。均值。A（气）+B（气）AB（气）+键能第17页，共30页，编辑于2022年，星期六4）键距：）键距：例：例：CH3+Cl-键距键距=ed e:中心电荷中心电荷d：正负电荷中心的距正负电荷中心的距离离分子的偶极距是各键的键距向量和分子的偶极距是各键的键距向量和:=0 =0 =1.94D Cl-Cl (键距为零键距为零)第18页，共30页，编辑于2022年，星期六4共价键的断裂共价键的断裂1）均裂）均裂第19页，共30页，编辑于2022年，星期六2）异裂）异裂离子型反应分为亲核与亲电反应离子型反应分为亲核与亲电反应:R+,CH3+碳正碳正离子离子R-,CH3-碳负离碳负离子子第20页，共30页，编辑于2022年，星期六三、诱导效应三、诱导效应 定定义义：诱诱导导效效应应是是指指在在有有机机化化合合物物中中由由于于电电负负性性不不同同的的取取代代基基的的影影响响，使使整整个个分分子子中中成成键键电电子子云云按按取取代代基基团团的的电电负性所决定的方向而偏移的效应。负性所决定的方向而偏移的效应。-I效应效应：CH3+-CH2+-CH2+Cl-+I效应效应：诱导效应在没有外加电场影响下也存在，它体现的是分子自身的性质。诱诱导效应在没有外加电场影响下也存在，它体现的是分子自身的性质。诱导效应一般用导效应一般用I 表示，饱和表示，饱和C-H 键的诱导效应规定为零。键的诱导效应规定为零。第21页，共30页，编辑于2022年，星期六当一个原子或原子团与碳原子成键后，电子云偏离当一个原子或原子团与碳原子成键后，电子云偏离碳原子，称为碳原子，称为-I 效应。效应。例：例：一般来说，原子吸电子能力越强，一般来说，原子吸电子能力越强，-I效应就越大。例：效应就越大。例：-F-Cl-Br-I，-F-OR-NR2，-O+R2-N+R3第22页，共30页，编辑于2022年，星期六 +I诱诱导导效效应应与与-I诱诱导导效效应应相相反反。具具有有+I效效应应的的原原子子或或原原子子团团与与碳碳原原子子成成键键后后，可可使使电电子子云云偏偏向向该该碳碳原原子子。正正诱诱导导效应用效应用+I表示。例：表示。例：具具有有+I效效应应的的原原子子团团主主要要是是烷烷基基，并并只只有有在在与与不不饱饱和和碳碳相相连连时时才呈才呈+I效应效应:（CH3）3C-（CH3）2CH-CH3CH2-CH3-第23页，共30页，编辑于2022年，星期六 上面为静态分子中所表现出来的诱导效应，称上面为静态分子中所表现出来的诱导效应，称静态诱导静态诱导效应效应，它仅与键本身的极性有关。另外，在化学反应中，由，它仅与键本身的极性有关。另外，在化学反应中，由于分子受到许多外界条件的影响，例另一分子的影响，其它于分子受到许多外界条件的影响，例另一分子的影响，其它进攻试剂的影响，溶剂的影响等等。在外界电场的作用下，进攻试剂的影响，溶剂的影响等等。在外界电场的作用下，分子会发生诱导极化，这种在外界电场影响下在化学反应时分子会发生诱导极化，这种在外界电场影响下在化学反应时才表现出来的诱导效应称为才表现出来的诱导效应称为动态诱导效应动态诱导效应。动态诱导效应往往是有机反应得以实现的决定性因素。动态诱导效应往往是有机反应得以实现的决定性因素。第24页，共30页，编辑于2022年，星期六四、四、研究有机化合物的一般步骤研究有机化合物的一般步骤1活性初测，分离提纯。活性初测，分离提纯。2纯度检定：熔、沸点测定，薄层层析、气相色谱（纯度检定：熔、沸点测定，薄层层析、气相色谱（GC）、高）、高压液相色谱（压液相色谱（HPLC）鉴定。）鉴定。3元素定性分析和定量分析元素定性分析和定量分析 4经验式和分子式的确定经验式和分子式的确定 5结构式的确定（四谱的运用）。结构式的确定（四谱的运用）。6.该化合物的合成及构效关系研究。该化合物的合成及构效关系研究。第25页，共30页，编辑于2022年，星期六例例：某某有有机机物物，元元素素分分析析结结果果为为：C：60.00%；H：13.40%（O：26.60%）百分含量 摩尔比 最小整数比（原子数目比）C 60.00 60.00/12.01=5.00 5.00/1.66=3 H 13.40 13.40/1.008=13.29 13.29/1.66=8 O 26.60 26.60/16.00=1.66 1.66/1.66=1 该化合物的实验式该化合物的实验式：C3H8O 分子式：分子式：（C3H8O）n=分子量（可用质谱法、沸点升高法、熔点降低法、渗透压法等测定）当分子量为60时，分子式为C3H8O。当分子量为120时，分子式为C6H16O2。第26页，共30页，编辑于2022年，星期六五、五、有机化合物的分类有机化合物的分类1按碳架分类按碳架分类1）开链化合物）开链化合物2)碳环化合物碳环化合物（1）脂环化合物）脂环化合物 第27页，共30页，编辑于2022年，星期六（2）芳香环化合物）芳香环化合物（3）杂环化合物）杂环化合物 第28页，共30页，编辑于2022年，星期六2按官能团分类按官能团分类官能团是指有机化合物分子中特别能起反应的一些原官能团是指有机化合物分子中特别能起反应的一些原子或原子团。子或原子团。本书的内容编排基本上是按照官能团分类进行讲授。本书的内容编排基本上是按照官能团分类进行讲授。第29页，共30页，编辑于2022年，星期六学学习习参参考考书书籍：籍：1基础有机化学基础有机化学，邢其毅、徐瑞秋、周政，邢其毅、徐瑞秋、周政 编，人编，人民教育出版社民教育出版社2有机化学有机化学，胡宏纹，胡宏纹 主编，高等教育出版社主编，高等教育出版社3有机化学有机化学，Morrison Boyd 著著4有机化学有机化学，袁履冰，袁履冰 主编，高等教育出版社主编，高等教育出版社5Introduction to Organic Chemistry,(Third Ed.),Andrew Streitwieser;C.H.Heathcock 著著第30页，共30页，编辑于2022年，星期六