清华大学李艳梅有机化学课件.ppt

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1、Part II Fundamental KnowledgePart II Fundamental Knowledge Structure,reaction&ClassificationStructure,reaction&Classification Formulas Formulas Nomenclature Nomenclature NMR,IR,UV&MSNMR,IR,UV&MSStructure Reaction&Classification4.14.10.80.8electronegativity of carbon:2.5electronegativity of carbon:2.

2、5Structure碳元素碳元素C：第二周期：第二周期 第四主族（第四主族（IV A）1s22s22p2碳原子电负性：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，又不易失电子既不易得电子，又不易失电子。碳原子具有四个价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=4C为完成八隅体，得为完成八隅体，得4e、失、失4e,均不易。均不易。*结论：碳原子既不易得电子，又不易失电子碳原子既不易得电子，又不易失电子以共价键结合以共价键结合外层外层4电子电子可形成四根共价键可形成四根共价键有机化学中的化学键有机化学中的化学键常见化学键:

3、离子键离子键共价键共价键(有机物中最常见有机物中最常见)配价键配价键 C.H.O.N等原子结合成有机分子时等原子结合成有机分子时,原子与原子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之间需形成一定的化学键将几个原子结合在一起,描描述原子形成分子的过程及化学键的理有两个述原子形成分子的过程及化学键的理有两个:价键理论价键理论分子轨道理论分子轨道理论(一一)价键理论要点价键理论要点1.1.自旋方向相反的电子配对形成共价键自旋方向相反的电子配对形成共价键自旋方向相反的电子配对形成共价键自旋方向相反的电子配对形成共价键2.2.共价键具有饱和性共价键具有饱和性共价键具有饱和性共价键具有饱和性

4、当原子的一个未成键电子与其他原子的一个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电子配对之后,就不能再与第三个电子配对就不能再与第三个电子配对.3.3.共价键具有方向性共价键具有方向性共价键具有方向性共价键具有方向性 成键时成键时,两个电子的原子轨道发生重叠两个电子的原子轨道发生重叠,重叠重叠部分的大小决定共价键的牢固程度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原子轨道沿轨道的对称轴方向重叠 键键键键两个平行的两个平行的p轨道侧面交叠轨道侧面交叠 键键键键 -bond-bond s-s s-p sp3-sp3-bon

5、d-bondHybridizationHybridizationHybridizationHybridizationsp3sp2sp（二）分子轨道理论（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。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函数 (分子轨道）。成键电子按一定规则填充在不同分子轨道）。成键电子按一定规则填充在不同分子轨道中。分子轨道中。优点：将分子视为一个整体，某一电子的运动状将分子

6、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。的共同作用。缺点：缺点：求解困难求解困难改进：改进：原子轨道线性组合法（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。即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。组合方法：组合方法：化学键由原子轨道重叠产生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）的原子轨定域键（与共轭离域键相对）的原子轨道数为道数为2，结果组成两个分子轨道，

7、其中，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一个比原来的原子轨道的能量低成键轨成键轨道。另一比原来轨道的能量高道。另一比原来轨道的能量高反键轨道反键轨道（以加（以加“*”表示）表示）。描述共价键的物理量：键参数（描述共价键的物理量：键参数（自学为主自学为主）（一）键能（一）键能（一）键能（一）键能 反应所放出的能量或逆向反应吸收的能量“键能键能键能键能”，又称，又称，又称，又称“离解能离解能离解能离解能”气态的气态的气态的气态的A A原子原子原子原子气态的气态的气态的气态的B B原子原子原子原子键能键能和和离解能离解能不同不同eg：而而CH4中中CH的键能的键能=1/4（D1+

8、D2+D3+D4）离解能：指定的某一种离解方式离解能：指定的某一种离解方式键能：具有平均的概念键能：具有平均的概念键能键能键的强度键的强度越不易断裂越不易断裂(二）二）键长键长成键的两个原子核之间的平均距离：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（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。）的距离，此距离为键长。）（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）eg：平均键长平均键长平均键长平均键长（三）键角（三）键角 两个共价键之间的夹角反映了分两个共价键之

9、间的夹角反映了分子的空间结构。子的空间结构。eg：（四）（四）极性极性相同原子形成共价键时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，使之微负电子云偏向于电负性大的，使之微负 eg：“极性键极性键”此键则有极性此键则有极性有键矩有键矩键矩键矩 U=e dU=e d 衡量极性大小衡量极性大小e e:正、负电荷中心的电荷（净电荷）正、负电荷中心的电荷（净电荷）d d:正、负电荷中心之间的距离正、负电荷中心之间的距离

10、键的极性与分子极性为不同概念键的极性与分子极性为不同概念分子内存在极性键分子内存在极性键未必未必未必未必极性分子极性分子eg：eg：分子无极性分子无极性分子无极性分子无极性分子有极性分子有极性分子有极性分子有极性但极性分子中一般都存在极性键但极性分子中一般都存在极性键共价键的断裂共价键的断裂（一）均裂（一）均裂A：BA：BA B 自由基（游离基）：带有未配对电子的自由基（游离基）：带有未配对电子的 原子或原子团原子或原子团eg：ClCl 氯自由基氯自由基CHCH3 3 甲基自由基甲基自由基Reaction（二）（二）异裂异裂（碳）负离子（碳）负离子（碳）负离子（碳）负离子（碳）正离子（碳）正离

11、子（碳）正离子（碳）正离子碳负离子：碳上带负电荷的中间体碳负离子：碳上带负电荷的中间体碳正离子：碳上带正电荷的中间体碳正离子：碳上带正电荷的中间体eg：甲基碳正离子甲基碳正离子乙基碳负离子乙基碳负离子有机反应类型有机反应类型自由基反应自由基反应：由自由基引起的反应：由自由基引起的反应离子型反应：离子型反应：由碳正离子或碳负离子引起的反应由碳正离子或碳负离子引起的反应协同反应：协同反应：新键形成与旧键的断裂同时进行新键形成与旧键的断裂同时进行 （后述）（后述）按碳架分类按碳架分类开链化合物开链化合物碳环化合物碳环化合物杂环化合物杂环化合物脂环化合物脂环化合物芳香族化合物芳香族化合物Classif

12、ication按官能团分类按官能团分类 官能团：有机化合物分子特官能团：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子团，它通常可以决定化合物的主要性质。主要性质。具体分类：邢具体分类：邢 pp23 胡胡 pp13FormulasDash formula Dash formula Dash formula Dash formula （蛛网式）（蛛网式）（蛛网式）（蛛网式）Electron-dot structure Electron-dot structure Electron-dot structure Electron-dot str

13、ucture(Lewis structures)(Lewis structures)(Lewis structures)(Lewis structures)（路易士电子式）（路易士电子式）（路易士电子式）（路易士电子式）Condensed formula Condensed formula Condensed formula Condensed formula （构造式、构造式简式）（构造式、构造式简式）（构造式、构造式简式）（构造式、构造式简式）Bond line formulaBond line formulaBond line formulaBond line formula（键线式）（键线式）（键线式）（键线式）