有机化学课件第一章 绪论.ppt

课课 前前 介介 绍绍办公室：办公室：办公室：办公室：化学化工学院办公室化学化工学院办公室化学化工学院办公室化学化工学院办公室电电电电 话：话：话：话：55006905500690（转：（转：（转：（转：3 3）E-mailE-mail：主讲教师：主讲教师：主讲教师：主讲教师：何承东何承东何承东何承东教材：教材：教材：教材：有机化学（第三版）（上、下册）有机化学（第三版）（上、下册）有机化学（第三版）（上、下册）有机化学（第三版）（上、下册）胡宏纹胡宏纹胡宏纹胡宏纹 高等教育出版社出版高等教育出版社出版高等教育出版社出版高等教育出版社出版辅导教材：辅导教材：辅导教材：辅导教材：基础有机化学（第三版）基础有机化学（第三版）基础有机化学（第三版）基础有机化学（第三版）邢其毅、裴伟伟邢其毅、裴伟伟邢其毅、裴伟伟邢其毅、裴伟伟 基础有机化学习题解答与解题示例基础有机化学习题解答与解题示例基础有机化学习题解答与解题示例基础有机化学习题解答与解题示例 邢其毅、徐瑞秋、裴伟伟编邢其毅、徐瑞秋、裴伟伟编邢其毅、徐瑞秋、裴伟伟编邢其毅、徐瑞秋、裴伟伟编 北京大学出版社出版北京大学出版社出版北京大学出版社出版北京大学出版社出版教学安排教学安排 第一学期：第一学期：第一学期：第一学期：第一章第一章第一章第一章 第十一章第十一章第十一章第十一章 11 11 11 11月中旬考试（前六章）月中旬考试（前六章）月中旬考试（前六章）月中旬考试（前六章）第二学期：第二学期：第二学期：第二学期：第十二章第十二章第十二章第十二章 第二十二章第二十二章第二十二章第二十二章 注：注：注：注：1.1.1.1.两册书的内容，融合在一起。两册书的内容，融合在一起。两册书的内容，融合在一起。两册书的内容，融合在一起。考试和成绩考试和成绩 期中期中期中期中和和和和期末期末期末期末考试各一次考试各一次考试各一次考试各一次 课堂练习多次课堂练习多次课堂练习多次课堂练习多次 成绩评定的主要因素：成绩评定的主要因素：成绩评定的主要因素：成绩评定的主要因素：期末考试（期末考试（期末考试（期末考试（70%70%70%70%）成绩评定的其它因素：成绩评定的其它因素：成绩评定的其它因素：成绩评定的其它因素：习题完成情况、学习态度和习题完成情况、学习态度和习题完成情况、学习态度和习题完成情况、学习态度和 出勤率等出勤率等出勤率等出勤率等关于习题关于习题 每节课后根据教学内容自行安排一定量的练习每节课后根据教学内容自行安排一定量的练习每节课后根据教学内容自行安排一定量的练习每节课后根据教学内容自行安排一定量的练习 每次课堂测试当堂交作业每次课堂测试当堂交作业每次课堂测试当堂交作业每次课堂测试当堂交作业 课后的习题和练习自行完成，随堂抽检。课后的习题和练习自行完成，随堂抽检。课后的习题和练习自行完成，随堂抽检。课后的习题和练习自行完成，随堂抽检。鼓励完成课堂布置思考题鼓励完成课堂布置思考题鼓励完成课堂布置思考题鼓励完成课堂布置思考题1.1.1.1.课前预习课前预习课前预习课前预习2.2.2.2.听课、记笔记听课、记笔记听课、记笔记听课、记笔记3.3.3.3.整理、归纳、总结整理、归纳、总结整理、归纳、总结整理、归纳、总结4.4.4.4.做习题（巩固）做习题（巩固）做习题（巩固）做习题（巩固）非常重要！非常重要！非常重要！非常重要！5.5.5.5.讨论及答疑讨论及答疑讨论及答疑讨论及答疑学好有机化学的几个重要环节学好有机化学的几个重要环节切记：切记：切记：切记：不要死记硬背不要死记硬背不要死记硬背不要死记硬背 不要临时抱佛脚不要临时抱佛脚不要临时抱佛脚不要临时抱佛脚反应物反应物反应物反应物产物产物产物产物学习中应注意的几个方面学习中应注意的几个方面1.1.有机化合物的有机化合物的有机化合物的有机化合物的结构结构结构结构与与与与反应反应反应反应反应反应反应反应性质性质性质性质结构结构结构结构2.2.有机有机有机有机反应反应反应反应与反应与反应与反应与反应机理机理机理机理有规律的反应有规律的反应有规律的反应有规律的反应特殊反应特殊反应特殊反应特殊反应反应原理反应原理反应原理反应原理反应过程反应过程反应过程反应过程 机理机理机理机理反应规律反应规律反应规律反应规律3.3.有机反应的有机反应的有机反应的有机反应的应用应用应用应用有机合成有机合成有机合成有机合成简单化合物简单化合物简单化合物简单化合物多步反应多步反应多步反应多步反应复杂分子复杂分子复杂分子复杂分子?反应物反应物反应物反应物如何如何如何如何步骤最少步骤最少步骤最少步骤最少产率最好产率最好产率最好产率最好性质性质性质性质上课纪律的要求：上课纪律的要求：1 1、每节课前关闭手机；上课玩手机发现后没收。、每节课前关闭手机；上课玩手机发现后没收。2 2、每次课提前五分钟到课堂；、每次课提前五分钟到课堂；3 3、值周班干必须在每次课前点名，向老师汇报本班到课、值周班干必须在每次课前点名，向老师汇报本班到课情况。旷课三次补考，考试作弊补考。情况。旷课三次补考，考试作弊补考。4 4、上课不得吃东西。、上课不得吃东西。第一章第一章 绪论绪论1-1 1-1 有机化学研究的对象有机化学研究的对象1-2 1-2 有机化合物结构有机化合物结构1-3 1-3 有机化合物的分类有机化合物的分类一、有机化学与有机化合物一、有机化学与有机化合物 有机化学是化学科学的一个分支，是与人类生活有着有机化学是化学科学的一个分支，是与人类生活有着极其密切关系的一门学科，它的研究对象是有机化合极其密切关系的一门学科，它的研究对象是有机化合物。其发展自物。其发展自19世纪初期至今不足世纪初期至今不足200年。年。有机化学的主要任务有机化学的主要任务-讨论各类有机化合物的结构、讨论各类有机化合物的结构、性质、合成方法和它们的应用。性质、合成方法和它们的应用。1-1 1-1 有机化学的研究对象有机化学的研究对象什么是什么是有机化合物有机化合物呢？呢？C8H18、C15H32、C2H5OH、C6H12O6、CH3COOH涵义：涵义：“有生机之物有生机之物”无机物无机物-非生物体非生物体或或矿物质矿物质得到的物质得到的物质 有机物有机物-生物体（植物或动物）生物体（植物或动物）中获得的物质中获得的物质 瑞典化学家瑞典化学家贝格曼贝格曼(T.D.T.D.Bergman)于于17771777年将化学分年将化学分为为“无机无机”和和“有机有机”两大类。两大类。从组成上看主要含有从组成上看主要含有C、H 还有还有 O、N、X、S、P 等等 “有机化学有机化学”是由当时在世界上享有盛名的瑞典化学是由当时在世界上享有盛名的瑞典化学家家贝采利乌斯贝采利乌斯(Berzelius.J.J.Berzelius.J.J.1979-1848)1979-1848)于于18081808年首先引年首先引用，以区别于矿物的化学用，以区别于矿物的化学无机化学无机化学。其引用。其引用有机化学有机化学这个名词并将这个名词并将有机化学有机化学与与无机化学无机化学绝对分开是基于绝对分开是基于“生命生命力论力论”。18741874年年肖莱马肖莱马（Schorlemmer.C.1834 183418921892）：）：将有机化合物定义为将有机化合物定义为“碳氢化合物及其衍生物碳氢化合物及其衍生物”18511851年年葛美林葛美林（Gmelin.L.1788 178818531853）和和 凯库勒凯库勒（Kekule.A.1829 182918961896）等：等：“含碳的化合物称含碳的化合物称为有机化合物为有机化合物”但但CO、CO2、Na2CO3、KCN 等为无机化合物。等为无机化合物。所以含碳化合物不一定是所以含碳化合物不一定是有机化合物有机化合物，但有机化，但有机化合物一定是合物一定是含碳化合物含碳化合物有机化学：研究有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物碳氢化合物及其衍生物的化学分支。的化学分支。为什么为什么有机化学有机化学要作为一门独立学科呢？要作为一门独立学科呢？C-C 结合力强结合力强同分异构体的产生同分异构体的产生主要原因：主要原因：1.1.种类繁多，结构复杂种类繁多，结构复杂2.2.性能特点性能特点（超过（超过10001000万种）万种）C4H10 CH3CH2-OH CH3-O-CH3C2H6O异构体异构体分子式分子式CH3CH2CH2CH3CH3-CH-CH3CH3 碳碳与碳与碳之间可以之间可以多种方式结合多种方式结合碳与碳之间可以碳与碳之间可以C-C、C=C、CC相互结合，并相互结合，并且可以形成链状或环状。且可以形成链状或环状。性能特点：性能特点：熔点、沸点低，热稳定性差；熔点、沸点低，热稳定性差；一般一般400m.p.（NaCl）=801；b.p.（NaCl）=1413 容易燃烧，生成容易燃烧，生成CO2和和H2O；但但CCl4 不但不不但不燃烧，而且可以作灭火剂燃烧，而且可以作灭火剂 难溶于极性大的水，易溶于非极性的有机溶剂；难溶于极性大的水，易溶于非极性的有机溶剂；但但CH3COOH、C2H5OH、CH2-CH-CH2 等易等易溶于水溶于水OH OH OH如：如：易溶于易溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。原子间主要以共价键结合；原子间主要以共价键结合；反应条件反应条件催化剂催化剂加热加热光照光照（活化分子）（活化分子）（增加分子热运动）（增加分子热运动）反应速度慢、副反应多。反应速度慢、副反应多。CH3CH2CH3+Cl2hhCH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3ClCH3CH2CHCl+ClCH2CH2CH2ClClCH3CHCH2Cl+CH3-C-CH3ClClCl所以写有机反应式常用所以写有机反应式常用“”“”而不用而不用“”“”较简单，较少异构現象较简单，较少异构現象复杂，常有异构現象复杂，常有异构現象构造构造 较无副反应，且反应速较无副反应，且反应速率较快率较快常有副反应的可能，所以较复杂，常有副反应的可能，所以较复杂，但因非离子反应，所以速率较慢，但因非离子反应，所以速率较慢，故常需催化剂故常需催化剂反应及速率反应及速率 一般为电解质，常为离一般为电解质，常为离子反应子反应一般为非电解质，所以多数为非一般为非电解质，所以多数为非离子反应离子反应离子反应离子反应 不燃的较多不燃的较多在空气中多数会燃烧在空气中多数会燃烧可燃性可燃性 一般溶于水，但不溶于一般溶于水，但不溶于有机溶剂有机溶剂一般不溶于水，但溶于有机溶剂一般不溶于水，但溶于有机溶剂溶解性溶解性 一般较高一般较高一般较低一般较低熔点熔点 离子结合多离子结合多共价结合多共价结合多化学结合化学结合 约约100100种全部元素种全部元素主要主要C、H、O、N、P、S、X构成元素构成元素 比较少（比较少（4040万种）万种）非常多（约非常多（约10001000万种）万种）种类种类 无机无机化合物化合物有有机机化合物化合物 有机和无机的差別有机和无机的差別 人类在很早时期就已经学会利用从生物体取得的物质。人类在很早时期就已经学会利用从生物体取得的物质。并对这些物质进行简单加工。并对这些物质进行简单加工。例如：例如：酿酒、制醋、造纸。酿酒、制醋、造纸。但对有机物纯物质的认识和制备，并发展成为化学领域的但对有机物纯物质的认识和制备，并发展成为化学领域的一个极其重要的学科一个极其重要的学科有机化学，迄今不足有机化学，迄今不足200200年。年。古代（周朝）古代（周朝）懂得造纸、酿酒懂得造纸、酿酒 18 18世纪末期世纪末期开始制备分离开始制备分离分离提纯阶段（第一阶段）分离提纯阶段（第一阶段）二、有机化学的起源与发展二、有机化学的起源与发展17731773：从：从尿中尿中提取出了提取出了尿素尿素17691769：制得了许多：制得了许多有机酸有机酸:葡萄汁葡萄汁 酒石酸酒石酸 酸牛奶酸牛奶 乳乳 酸酸 柠檬汁柠檬汁 柠檬酸柠檬酸 但这一成就未能立即给但这一成就未能立即给“生命力生命力”以致命的打击。由于以致命的打击。由于维勒当时所用的氰酸铵是依赖有机物制成的，维勒当时所用的氰酸铵是依赖有机物制成的，“生命力生命力”维维护者争辩说：护者争辩说：“生命力生命力”即在维勒所用的氰酸铵中。即在维勒所用的氰酸铵中。1828 1828年，德国化学家年，德国化学家维勒维勒（Fwohler）由由氰酸铵氰酸铵（典型（典型 无机物）制成无机物）制成尿素尿素（典型有机物）。（典型有机物）。NH4OCN H2N-C-NH26060O 1806 1806年年斯图萘尔斯图萘尔（sertnersertner)首次从首次从鸦片鸦片中分离出第中分离出第一个一个生物碱生物碱-吗啡吗啡，直到直到19521952年才确定了其结构，并年才确定了其结构，并为全合成所证实。为全合成所证实。这对于认识有机化合物无疑是一个重要阶段。但还未能这对于认识有机化合物无疑是一个重要阶段。但还未能用人工方法合成出有机化合物。因当时盛行的用人工方法合成出有机化合物。因当时盛行的“生命论生命论”，从而阻碍了有机合成的发展。从而阻碍了有机合成的发展。1854 1854年年-1856-1856年，又合成了年，又合成了甲烷甲烷、甘油甘油、乙醇乙醇等许多典等许多典 型型有机化合物有机化合物。“生命力生命力”学说才宣告破产。学说才宣告破产。从此确信了人工合成从此确信了人工合成有机化合物有机化合物是完全可能的。这就是完全可能的。这就是是有机化学有机化学最初发展的最初发展的第二阶段（合成阶段）第二阶段（合成阶段）。1854 1854年年柏赛罗柏赛罗（M.Berthelot）合成了油脂。合成了油脂。1845 1845年德国有机化学家年德国有机化学家科尔伯科尔伯（HKolbe）从无可争辩从无可争辩 的无机物制成了公认为有机物的的无机物制成了公认为有机物的醋酸醋酸：C+Cl2 CCl4 Cl3CCOOH CH3COOHS水，阳光水，阳光Na-Hg 标志着标志着有机化合物有机化合物与与无机化合物无机化合物之间并没有绝然的界之间并没有绝然的界限。它们遵从着同一规律，因此，有机化合物和有机化学限。它们遵从着同一规律，因此，有机化合物和有机化学就失去了它原来的含义。就失去了它原来的含义。19 19世纪中期至末期世纪中期至末期有机化学有机化学逐渐形成为一门学科。逐渐形成为一门学科。为了研究有机化合物，需要进行分子结构的研究。为了研究有机化合物，需要进行分子结构的研究。1858 1858年德国化学家年德国化学家凯库勒凯库勒（FAKekule）和英国有机和英国有机 化学家化学家库帕库帕（ASCouper）分别提出了分别提出了“碳的四价概碳的四价概 念念”和和“碳碳可以相互结合成键碳碳可以相互结合成键”的学说。为有机的学说。为有机化化 学结构理论的建立奠定了基础。学结构理论的建立奠定了基础。1861 1861年俄国化学家年俄国化学家布特洛夫布特洛夫（AMButlerov）提出了提出了“化学结构概念化学结构概念”。认为有机分子中的原子不是机械堆。认为有机分子中的原子不是机械堆 积，而是按一定化学关系结合，化学结构决定化学性质。积，而是按一定化学关系结合，化学结构决定化学性质。1874 1874年荷兰化学家年荷兰化学家范霍夫范霍夫（JHVant Hoff）和法国化学和法国化学 家家勒贝尔勒贝尔（J A Lebel）同时同时提出提出了组成有机化合物分了组成有机化合物分 子的子的“碳原子的四面体构型碳原子的四面体构型”学说，建立了有机学说，建立了有机立体立体化化 学学的基础，并阐明了的基础，并阐明了旋光异构体旋光异构体现象。现象。1885 1885年德国化学家年德国化学家拜尔拜尔（A Baeyer）提出了环状化合物提出了环状化合物 的的“张力学说张力学说”，至此建立了有机化学经典结构理论。，至此建立了有机化学经典结构理论。到了二十世纪到了二十世纪2020年代以来，随着量子力学的引入，近代年代以来，随着量子力学的引入，近代 分析方法和实验技术的不断发展及电子计算机的广泛应分析方法和实验技术的不断发展及电子计算机的广泛应 用，有机结构理论迅速发展，提出了用，有机结构理论迅速发展，提出了“价键理论价键理论”、“分分 子轨道理论子轨道理论”和和“分子轨道对称守恒原理分子轨道对称守恒原理”，揭示，揭示了化了化 学键的微观本质，建立了现代结构理论的基础，使理论学键的微观本质，建立了现代结构理论的基础，使理论 有机化学沿着微观和定量的方向迅速发展。有机化学沿着微观和定量的方向迅速发展。近年来由于生物学的发展，对于复杂的生命现象的研究已进近年来由于生物学的发展，对于复杂的生命现象的研究已进入分子的水平，是分子的形成、运动及变化的过程。这些分子主入分子的水平，是分子的形成、运动及变化的过程。这些分子主要是有机分子，这些复杂分子结构，随着物理及化学的发展而被要是有机分子，这些复杂分子结构，随着物理及化学的发展而被一一阐明（如胆甾醇、血红素、叶绿素等）。尤其是对核酸、蛋一一阐明（如胆甾醇、血红素、叶绿素等）。尤其是对核酸、蛋白质的结构研究，现在也已进入一定程度，并了解到二者在控制白质的结构研究，现在也已进入一定程度，并了解到二者在控制遗传信息的传递、高等动物的记忆活动等许多方面的特殊作用。遗传信息的传递、高等动物的记忆活动等许多方面的特殊作用。彻底揭开其结构的奥秘，将使生物体及生命现象的研究进入一个彻底揭开其结构的奥秘，将使生物体及生命现象的研究进入一个新水平。研究有机化学的深远意义之一是在于研究生物体及生命新水平。研究有机化学的深远意义之一是在于研究生物体及生命现象。现象。我国在天然有机化合物的合成领域处于世界领先水我国在天然有机化合物的合成领域处于世界领先水 平，平，19651965年合成了具有生理活性的蛋白质年合成了具有生理活性的蛋白质结晶结晶 牛胰岛素牛胰岛素（化学通报，（化学通报，1965.5 P257-285)；1979 1979年完成了年完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸酵母丙氨酸转移核糖核酸的半合成，的半合成，19811981年完成了全合成（化学通报，年完成了全合成（化学通报，1982.12 P28）有机化学有机化学是涉及大量是涉及大量天然物质天然物质和和合成物质合成物质的独特的学的独特的学科，这些物质直接关系到人类的科，这些物质直接关系到人类的衣、食、住、行衣、食、住、行。利用有机化学可以制造出无数在生活、健康和生产方利用有机化学可以制造出无数在生活、健康和生产方面不可缺少的产品，这是面不可缺少的产品，这是一门对国民经济起着决定性作用一门对国民经济起着决定性作用的学科的学科。石油化工，新型燃料，橡胶、塑料、涂料、化妆品、石油化工，新型燃料，橡胶、塑料、涂料、化妆品、杀虫剂、农药、药品、合成材料杀虫剂、农药、药品、合成材料等工业部门的基础，这些等工业部门的基础，这些部门成为国民经济的支柱产业。部门成为国民经济的支柱产业。组成组成人体器官的物质人体器官的物质、供给、供给人体营养的食物人体营养的食物以及以及人体人体中发生的反应中发生的反应实质上也是实质上也是有机物质有机物质和和有机反应有机反应。构成构成动、植物动、植物结构组织的结构组织的蛋白质蛋白质和和纤维素纤维素、水果水果和和花花的香气的香气等也是等也是有机化学的研究范围有机化学的研究范围之内。之内。三、有机化学的重要性三、有机化学的重要性当今世界有机化学：当今世界有机化学：1 1、很很多多复复杂杂的的分分子子结结构构被被阐阐明明，其其中中很很多多具具有有强强烈烈的的生生理理作用，为其他学科提出了大量研究课题；作用，为其他学科提出了大量研究课题；2 2、合成与天然物完全相同的分子；、合成与天然物完全相同的分子；3 3、对天然分子进行改性；、对天然分子进行改性；4 4、用计算机进行有机合成的设计工作。、用计算机进行有机合成的设计工作。有机化学中，有机合成占有独特的核心地位。有机化学中，有机合成占有独特的核心地位。21 21世纪，要实现世纪，要实现“理想的理想的”合成法。强调合成法。强调实用、环境友好、资实用、环境友好、资源可持续利用。源可持续利用。简单原料、条件温和，经过简单步骤，快速、高选简单原料、条件温和，经过简单步骤，快速、高选择性、高效地转化为目标分子择性、高效地转化为目标分子绿色合成绿色合成如：如：WoodwardWoodward等完成等完成VB12VB12全合成；全合成；19891989年美国年美国HarvardHarvard大学大学kishikishi教授等完成海葵毒素教授等完成海葵毒素(palytoxinpalytoxin)的全合成。的全合成。WoodwardWoodward等完成等完成VBVB1212全合成（全合成（19651965年获诺贝尔化学奖）年获诺贝尔化学奖）当前研究的热点领域：当前研究的热点领域：1.1.具有潜在光、电、磁等功能的有机分子的合成和具有潜在光、电、磁等功能的有机分子的合成和组装；组装；2.2.分子材料中的电子、能量转移和一些快速反应过分子材料中的电子、能量转移和一些快速反应过程的研究；程的研究；3.3.研究分子结构、排列方式与材料性能的关系，发研究分子结构、排列方式与材料性能的关系，发展新的分子组装的方法，探讨产生特殊光电磁现象展新的分子组装的方法，探讨产生特殊光电磁现象的机制；探索新型分子材料在光电子学和微电子学的机制；探索新型分子材料在光电子学和微电子学中的应用。中的应用。有机化学有机化学与我们有着千丝万缕的关系，学习有机化与我们有着千丝万缕的关系，学习有机化学就是要改善我们的生活与生产。既然我们以化学为未学就是要改善我们的生活与生产。既然我们以化学为未来的事业贡献聪明才智，学习有机化学就有了巨大的动来的事业贡献聪明才智，学习有机化学就有了巨大的动力和责任感。力和责任感。生物化工生物化工、功能材料功能材料、生物科学生物科学与与有机化学有机化学结合，结合，形成新的产业部门。形成新的产业部门。有机化合物分子中各原子之间一般是以共价键连接起有机化合物分子中各原子之间一般是以共价键连接起来的。对于共价键形成的理论解释，常用的有两种方法。来的。对于共价键形成的理论解释，常用的有两种方法。价键理论价键理论分子轨道论分子轨道论一、价键理论一、价键理论 共价键共价键的形成，可看作是的形成，可看作是原子轨道的重叠原子轨道的重叠或或电子配对电子配对的结果。的结果。1-2 1-2 有机化合物结构有机化合物结构 共价键的本质是在共价键的本质是在19271927年由海特勒（年由海特勒（HeitlerHeitler）和伦和伦敦（敦（LodonLodon）用量子力学处理氢分子后才得以阐明的。用量子力学处理氢分子后才得以阐明的。假定分子的原子具有未成对电子且自旋方向相反，就可假定分子的原子具有未成对电子且自旋方向相反，就可以配对偶合，每一对电子形成一个共价键；以配对偶合，每一对电子形成一个共价键；原子的未共用电子数就是它的原子价数；原子的未共用电子数就是它的原子价数；如果一个原子的未共用电子已经配对，它就不能再与其如果一个原子的未共用电子已经配对，它就不能再与其 它未成对电子配对，这种性质叫做共价键的它未成对电子配对，这种性质叫做共价键的饱和性饱和性；电子云重迭的程度越大，形成的价键越稳定，因此原子电子云重迭的程度越大，形成的价键越稳定，因此原子轨道要尽可能在键轴方向上实现最大程度的重迭，这种轨道要尽可能在键轴方向上实现最大程度的重迭，这种性质叫做共价键的性质叫做共价键的方向性方向性；能量相近的原子轨道可进行杂化形成能量相近的杂化轨能量相近的原子轨道可进行杂化形成能量相近的杂化轨 道，这样可加强其成键能力，成键后达到最稳定的状态。道，这样可加强其成键能力，成键后达到最稳定的状态。主要内容主要内容 分子轨道分子轨道理论认为共价键的形成是由于成键原子理论认为共价键的形成是由于成键原子的原子轨道相互重叠后，重新组合成整体的分子轨道的原子轨道相互重叠后，重新组合成整体的分子轨道的结果。的结果。分子轨道理论分子轨道理论与与价键理论价键理论的不同之处是成键电子的不同之处是成键电子不再定域在个别原子上，也不定域在两个成键原子之不再定域在个别原子上，也不定域在两个成键原子之间，而是离域到整个分子中运动。间，而是离域到整个分子中运动。成键分子轨道成键分子轨道*反键分子轨道反键分子轨道原子轨道原子轨道原子轨道原子轨道能能量量 两个两个原子轨道原子轨道充分接近后，能通过原子轨道的线充分接近后，能通过原子轨道的线性组合，形成两个性组合，形成两个分子轨道分子轨道。其中，能量低于原来原。其中，能量低于原来原子轨道的分子轨道叫子轨道的分子轨道叫成键轨道成键轨道，能量高于原来原子轨，能量高于原来原子轨道的分子轨道叫道的分子轨道叫反键轨道反键轨道。二、分子轨道理论二、分子轨道理论组成分子轨道的三个条件组成分子轨道的三个条件a a、对称匹配（对称性相同）对称匹配（对称性相同）组成分子轨道的原子轨道的符号（即位相组成分子轨道的原子轨道的符号（即位相-波相）必须相同，波相）必须相同，才能匹配组成分子轨道。就是说，原子轨道在不同的区域有才能匹配组成分子轨道。就是说，原子轨道在不同的区域有不同的波相，相同的波相重叠，能有效的成键，不同的波相不同的波相，相同的波相重叠，能有效的成键，不同的波相重叠，不能有效的成键，如：重叠，不能有效的成键，如：PyPy与与PyPy轨道重叠，波相相同，轨道重叠，波相相同，即对称性相同，能有效的成键组成分子轨道；即对称性相同，能有效的成键组成分子轨道；而而而而S S轨道与轨道与轨道与轨道与PyPy轨道是轨道是轨道是轨道是有部分重叠，但因其中一有部分重叠，但因其中一有部分重叠，但因其中一有部分重叠，但因其中一部分波相相同，一部分波部分波相相同，一部分波部分波相相同，一部分波部分波相相同，一部分波相不同，两部分正好抵消，相不同，两部分正好抵消，相不同，两部分正好抵消，相不同，两部分正好抵消，所以不能有效的成键。所以不能有效的成键。所以不能有效的成键。所以不能有效的成键。b b、原子轨道重叠部分要最大原子轨道重叠部分要最大 两个原子轨道重叠时还必须有一定的方向性，两个原子轨道重叠时还必须有一定的方向性，以使重叠最大，最有效，组成的键最强。以使重叠最大，最有效，组成的键最强。c c、能量相近能量相近 组成分子轨道的两个原子轨道的能量比较接近，组成分子轨道的两个原子轨道的能量比较接近，这样，才能有效的成键，成键的原子轨道的能量这样，才能有效的成键，成键的原子轨道的能量差愈小愈好。差愈小愈好。为什么两个原子轨道必须能量相为什么两个原子轨道必须能量相为什么两个原子轨道必须能量相为什么两个原子轨道必须能量相近才能成键？近才能成键？近才能成键？近才能成键？根据量子力学计算，两个能根据量子力学计算，两个能量相差很大的原子轨道组成分子量相差很大的原子轨道组成分子轨道时，在成键轨道中含有能量轨道时，在成键轨道中含有能量较低的原子轨道成分较多，因此较低的原子轨道成分较多，因此成键轨道成键轨道1 1+2 的能量与原子的能量与原子轨道轨道1 1的能量很接近也就是在的能量很接近也就是在成键过程中能量降低很少，故不成键过程中能量降低很少，故不能形成稳定的分子轨道。能形成稳定的分子轨道。1.1.键长键长由共价键连接起来的两个原子的核间距离由共价键连接起来的两个原子的核间距离单位：单位：1 nm=10 A。在不同化合物中的在不同化合物中的CC 键键0.1466H2C=HCCH=CH2sp2-sp20.1510H3CCH=CH2sp3-sp20.1540H3CCH2CH3sp3-sp30.1530H3CCH3sp3-sp3键长键长(nm)nm)化合物化合物键类型键类型三、共价键的属性（参数）三、共价键的属性（参数）共价键的键长、键角、键能和键的极性是共价键的基共价键的键长、键角、键能和键的极性是共价键的基本性质，称为共价键的属性或共价键参数。本性质，称为共价键的属性或共价键参数。键长键长(nm)C H 0.109 C C 0.154 C C 0.120C C 0.134注意：注意：不同不同的共价键的共价键有不同的键长有不同的键长不同化合物，其相同的原子不同化合物，其相同的原子核间的键长稍有差别核间的键长稍有差别2.2.键角键角两个共价键之间的夹角两个共价键之间的夹角键长键长、键角键角决定着分子的决定着分子的立体形状立体形状。注意：注意：不同分子有不同分子有“同一种同一种”的键角，差别很大。的键角，差别很大。CH2CH2CH260。同一类型同一类型的化合物连接的化合物连接不同的原子（基团）不同的原子（基团）键键 角有所不同。角有所不同。键能键能是指一个共价键的强度，一般共价键结合得是指一个共价键的强度，一般共价键结合得牢固牢固，则，则其其键能键能就就大大。3.3.键能键能将将1 1molmol分子（气态）解离为原子（气态）时所分子（气态）解离为原子（气态）时所吸收的能量。吸收的能量。单位：单位：kJ/mol A（气气）+B（气气）A-B（气气）键的键的形成形成放热放热，H为为负值负值断裂断裂吸热吸热，H为为正值正值Cl+Cl Cl2 H=-242kJ/mol (放热放热)Cl2 2Cl H=+242kJ/mol (吸热吸热)键能键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。一是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。一般来说，有机分子的般来说，有机分子的键能键能越越小，小，键就越键就越活泼；活泼；键能键能越越大，大，键键就比较就比较稳定。稳定。双原子双原子分子分子键能键能也就是键的也就是键的离解能离解能；多原子多原子分子同类型共价键的分子同类型共价键的键能键能，是各个键，是各个键离解能的平均值离解能的平均值。如：如：离解能离解能H（kJ/mol）CH4 CH3+H +435.1CH3 CH2+H +443.5CH2 CH +H +443.5CH C +H +338.9 H=（435.1+443.5+443.5+338.9）=1661 kJ/mol 故甲烷故甲烷C-H 键的键的键能键能为：为：1661/4=415.3 kJ/mol而而CH4 C +4H4.4.键的极性与偶极矩键的极性与偶极矩 分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。电负性大电负性大吸引电子能力大。吸引电子能力大。电负性小电负性小吸引电子能力小。吸引电子能力小。相同两原子形成的共价键，电子云对称分布在两核相同两原子形成的共价键，电子云对称分布在两核中间中间无极性无极性。如：如：H H Cl Cl(非极性共价键非极性共价键)-表示带有表示带有部分部分的的正电荷正电荷。表示带有表示带有部分部分的的负电荷负电荷。+不相同的两个原子形成的共价键不相同的两个原子形成的共价键有极性有极性。H Cl+-(极性共价键极性共价键)共价键共价键极性极性的大小是用键的的大小是用键的偶极矩偶极矩来量度的。来量度的。键的键的极性大极性大，偶极矩偶极矩大大。键的键的极性小极性小，偶极矩偶极矩小小。偶极矩（偶极矩（）等于等于正正、负电荷负电荷中心中心距离（距离（d）与其所与其所带带电荷（电荷（q）的乘积。的乘积。偶极矩偶极矩的单位为的单位为德拜德拜（Debye.P 荷兰物理学家荷兰物理学家),),简写简写为为D D。1 1D=10=10-8-8cm 1010-10-10C C 静电单位。静电单位。即即=d q 单位：单位：D（德拜）德拜）分子的分子的偶极矩偶极矩可以是可以是分子本身所固有分子本身所固有的，也可在的，也可在外界外界电场电场作用下产生作用下产生,前者称为分子的前者称为分子的永久性偶极矩永久性偶极矩,后者称为后者称为诱导偶极矩诱导偶极矩。=0 D=0 D一氯甲烷一氯甲烷 甲甲 烷烷 四氯化碳四氯化碳 =1.94 D二氧化碳二氧化碳 O C O =0 D 双原子双原子分子的分子的极性极性就是其就是其键的极性键的极性，可书写如下：，可书写如下：HCl =1.03D 多原子多原子分子的分子的极性极性是各个价键极性的是各个价键极性的矢量和矢量和。偶偶极矩极矩是矢量是矢量,具有具有方向性方向性。断裂方式：决定于分子结构和反应条件。断裂方式：决定于分子结构和反应条件。共价键断裂有两种：共价键断裂有两种：均裂均裂（非极性键、弱极性键，非极性溶剂）（非极性键、弱极性键，非极性溶剂）异裂异裂（极性键，极性溶剂）（极性键，极性溶剂）2.2.异裂异裂-两个原子间的共用电子对不均匀的裂解两个原子间的共用电子对不均匀的裂解1.1.均裂均裂-两个原子间的共用电子对均匀的裂解两个原子间的共用电子对均匀的裂解自由基（游离基）自由基（游离基）（游离基反应）（游离基反应）C Y C+Y均裂均裂（离子型反应）（离子型反应）C Y碳正离子碳正离子C +Y+-碳负离子碳负离子 C +Y+-异裂异裂四、共价键的断裂与反应类型四、共价键的断裂与反应类型 共价键共价键是有机物中的主要价键类型，有机化合物是有机物中的主要价键类型，有机化合物之间的化学变化大都涉及到共价键的之间的化学变化大都涉及到共价键的断裂断裂和和形成形成。有机反应的基本类型有机反应的基本类型 自由基反应：按均裂进行的反应自由基反应：按均裂进行的反应自由基反应：按均裂进行的反应自由基反应：按均裂进行的反应 离子型反应离子型反应离子型反应离子型反应 ：按异裂进行的反应：按异裂进行的反应：按异裂进行的反应：按异裂进行的反应 条件：条件：条件：条件：一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在下一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在下一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在下一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在下进行。进行。进行。进行。协同反应协同反应协同反应协同反应 ：反应过程中键的断裂与生成是同时发生的的反应过程中键的断裂与生成是同时发生的的反应过程中键的断裂与生成是同时发生的的反应过程中键的断裂与生成是同时发生的的反应反应反应反应 条件：条件：条件：条件：一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机分子通过共价键的异裂形成分子通过共价键的异裂形成分子通过共价键的异裂形成分子通过共价键的异裂形成个离子型的活性中间体而完个离子型的活性中间体而完个离子型的活性中间体而完个离子型的活性中间体而完成的。成的。成的。成的。五、分子间的力五、分子间的力 1 1 1 1、偶极、偶极、偶极、偶极偶极作用力：偶极作用力：偶极作用力：偶极作用力：这种力产生于具有永久偶极的这种力产生于具有永久偶极的这种力产生于具有永久偶极的这种力产生于具有永久偶极的极性分子之间。极性分子之间。极性分子之间。极性分子之间。化学键是决定分子化学性质的重要因素。化学键是决定分子化学性质的重要因素。化学键是决定分子化学性质的重要因素。化学键是决定分子化学性质的重要因素。分子间的作用力从本质上说都是静电作用力。主要来分子间的作用力从本质上说都是静电作用力。主要来分子间的作用力从本质上说都是静电作用力。主要来分子间的作用力从本质上说都是静电作用力。主要来自于分子的偶极间的相互作用，分子间作用力有以下三种：自于分子的偶极间的相互作用，分子间作用力有以下三种：自于分子的偶极间的相互作用，分子间作用力有以下三种：自于分子的偶极间的相互作用，分子间作用力有以下三种：分子间的作用力是决定物质物理性质分子间的作用力是决定物质物理性质分子间的作用力是决定物质物理性质分子间的作用力是决定物质物理性质(如沸点、熔点、如沸点、熔点、如沸点、熔点、如沸点、熔点、溶解度等溶解度等溶解度等溶解度等)的重要因素的重要因素的重要因素的重要因素 。一个分子带部分负电荷的一端便会排斥另一个分子的带一个分子带部分负电荷的一端便会排斥另一个分子的带一个分子带部分负电荷的一端便会排斥另一个分子的带一个分子带部分负电荷的一端便会排斥另一个分子的带部分负电荷的一端而吸引其带部分正电荷的一端，这样分子部分负电荷的一端而吸引其带部分正电荷的一端，这样分子部分负电荷的一端而吸引其带