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1、 1848年，年，A.Kekule 有机化合物有机化合物 含碳化合物含碳化合物 有机化学有机化学 研究研究含碳化合物含碳化合物的化学的化学1874年，年，C.Schor-lemmer有机化合物有机化合物 碳氢碳氢化合物及其衍生物化合物及其衍生物有机化学有机化学 研究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的化学 1.1.1 有机化合物的特点有机化合物的特点 1.1.1有机化合物的特点有机化合物的特点 数目庞大数目庞大l 数目庞大数目庞大 同分异构同分异构 分子组成相同而结构不同分子组成相同而结构不同 结构式结构式 分子中原子间连接的次序和方法分子中原子间连接的次序和方法e.g.C4H
2、10可能的结构式可能的结构式 正丁烷正丁烷 异丁烷异丁烷P.1苧烷苧烷有机化合物的同分异构现象有机化合物的同分异构现象l 可以燃烧可以燃烧 如：甲烷（天然气）如：甲烷（天然气）乙醇（酒精）乙醇（酒精）汽油（汽油（C7C9）PVC（聚合物）（聚合物）l 熔点低熔点低 C18H38 分子量分子量 254 m.p.18.1 NaCl 分子量分子量 58.5 m.p.800 有机分子的聚集状态主要由较微弱的有机分子的聚集状态主要由较微弱的Van der waals 力力所决定；而无机物主要是较强的离子间所决定；而无机物主要是较强的离子间静电引力静电引力作用。作用。结构复杂结构复杂 可以燃烧可以燃烧 熔
3、点低熔点低 l 结构复杂结构复杂 化合物的溶解性与化合物分子的极性和所选择溶化合物的溶解性与化合物分子的极性和所选择溶剂的性质有关。通常遵循剂的性质有关。通常遵循“相似相溶相似相溶”原则。原则。有机化合物一般属弱极性或无极性分子，通常难有机化合物一般属弱极性或无极性分子，通常难溶于极性溶剂水中，而易溶于有机溶剂如：苯、醇、溶于极性溶剂水中，而易溶于有机溶剂如：苯、醇、酯、醚中。酯、醚中。但某些但某些低分子量低分子量化合物如：甲醇、乙醇、醋酸化合物如：甲醇、乙醇、醋酸等因与水形成分子内氢键而与水无限混溶。等因与水形成分子内氢键而与水无限混溶。l 不溶于水不溶于水不溶于水不溶于水l 反应慢、副反应
4、多反应慢、副反应多组成有机分子的原子较多，不同类型组成有机分子的原子较多，不同类型共价键的键能共价键的键能相差不大，相差不大，反应的选择性不高。反应的选择性不高。反应慢、副反应多反应慢、副反应多l 按碳按碳架架分类分类1.1.2 有机化合物的分类和官能团有机化合物的分类和官能团按碳按碳架架分类分类碳架碳架 分子中碳原子的连接次序分子中碳原子的连接次序开链化合物开链化合物脂肪族化合物脂肪族化合物饱和饱和不饱和不饱和碳环化合物碳环化合物脂环族化合物脂环族化合物芳香族化合物芳香族化合物杂环化合物杂环化合物1.1.2 有机化合物的分类和官能团有机化合物的分类和官能团有机化合物有机化合物P.2l 按官能
5、团分类按官能团分类按官能团分类按官能团分类官能团官能团(Functional Groups)决定一类化合物典型性质的原子团决定一类化合物典型性质的原子团l 杂环化合物杂环化合物杂环化合物杂环化合物1.2 有机化合物的结构理论有机化合物的结构理论1.2.1 原子轨道和八隅体原子轨道和八隅体1.2有机化合物的结构理论有机化合物的结构理论 1.2.1 原子轨道和八隅体原子轨道和八隅体P.4s 轨道轨道:s轨道轨道 p 轨道轨道p 轨道：轨道：原子外层具备八电子构型的称为原子外层具备八电子构型的称为八隅体八隅体(octet)具八隅体构型的原子是稳定的具八隅体构型的原子是稳定的 C:1s2 2s2 2p
6、2l 共价键理论（电子配对）共价键理论（电子配对）共价键的形成在于成键原子的原子轨道的相互交盖。共价键的形成在于成键原子的原子轨道的相互交盖。共价键具有共价键具有方向性方向性共价键具有共价键具有饱和性饱和性1.2.2 共价键理论和杂化轨道共价键理论和杂化轨道 价键理论价键理论（电子配对）（电子配对）P.51.2.2 共价键理论和杂化轨道共价键理论和杂化轨道sp3杂化轨道和甲烷的结构杂化轨道和甲烷的结构 sp3杂化轨道和甲烷的结构杂化轨道和甲烷的结构 C:2s2 2px1 2py1P.5E sp2杂化轨道和乙烯的结构杂化轨道和乙烯的结构sp2杂化轨道和乙烯的结构杂化轨道和乙烯的结构乙烯的结构乙烯
7、的结构乙烯的结构乙烯的结构sp杂化轨道和乙炔的结构杂化轨道和乙炔的结构 sp杂化轨道和乙炔的结构杂化轨道和乙炔的结构直线型分子直线型分子 桶型大桶型大键键 键键的的形形成成HH1.2.3 分子轨道理论分子轨道理论l 电子在整个分子中的运动轨道称为电子在整个分子中的运动轨道称为分子轨道分子轨道。l 成键原子的原子轨道相互接近、相互作用，重新组合成分子成键原子的原子轨道相互接近、相互作用，重新组合成分子轨道。轨道。l 组合时轨道数目不变，原子轨道数目等于分子轨道数目。组合时轨道数目不变，原子轨道数目等于分子轨道数目。价键理论价键理论：“形成共价键的电子只处于形成共价键之两原子之间形成共价键的电子只
8、处于形成共价键之两原子之间”定域观点定域观点分子轨道理论分子轨道理论：“形成共价键的电子是分布在整个分子之中形成共价键的电子是分布在整个分子之中”离域观点离域观点1.2.3 分子轨道理论分子轨道理论P.7原子轨道组合成分子轨道必备条件：原子轨道组合成分子轨道必备条件：能量相近、电子云最大能量相近、电子云最大 重叠、对称性相同。重叠、对称性相同。1.2.4 键长、键长、键角和键角和键能键能1.2.4 键长、键长、键角和键角和键能键能l 键长键长成键原子的原子核之间的平均距离（成键原子的原子核之间的平均距离（nm）。）。l 键角键角两个共价键之间的夹角。两个共价键之间的夹角。l 键能键能键能键能
9、形成共价键过程中体系形成共价键过程中体系释放释放的能量的能量 键离解能键离解能 断裂共价键过程中体系断裂共价键过程中体系吸收吸收的能量的能量分子中同一类共价键的离解能的分子中同一类共价键的离解能的平均值平均值为为键能键能P.8 C-H键键能键键能=415kJ/mol键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。1.2.5 电负性、偶极距和极性、极化电负性、偶极距和极性、极化1.2.5 电负性、偶极距和极性、极化电负性、偶极距和极性、极化 电负性电负性 一个元素吸引电子的能力一个元素吸引电子的能力 书书P.9 表表1-4 几种常见元素的电负性值几种常见元素的
10、电负性值 非极性非极性共价键共价键 极性极性共价键共价键 H-H Cl-Cl H-Cl +部分正电荷部分正电荷 -部分负电荷部分负电荷H3C+Cl-H+Cl-P.9极性共价键极性共价键 由于电子云的不完全对称而呈现极性的共价键由于电子云的不完全对称而呈现极性的共价键偶极矩偶极矩()有方向性有方向性箭头由正端指向负端、指向箭头由正端指向负端、指向电负性更大的原子。电负性更大的原子。净偶极矩指向净偶极矩指向 多原子分子的偶极矩是各个键偶极矩向量和。多原子分子的偶极矩是各个键偶极矩向量和。分子的偶极矩越分子的偶极矩越大，表示分子的极性越大。大，表示分子的极性越大。键的极性大小可由偶极矩表示。键偶极矩
11、越大，表示键的极性越大。键的极性大小可由偶极矩表示。键偶极矩越大，表示键的极性越大。1.2.6 孤对电子和形式电荷1.2.6 孤对电子和形式电荷孤对电子和形式电荷P.101.2.7 有机化合物构造式的表示方法有机化合物构造式的表示方法1.2.7 有机化合物构造式的表示方法有机化合物构造式的表示方法构造构造分子中原子间的连接顺序或成键的顺序。分子中原子间的连接顺序或成键的顺序。l 短线式（蛛网式）短线式（蛛网式）l 缩略式（结构简式）缩略式（结构简式）P.11l 键线式键线式注意注意1）C、H 原子不写，写出其他原子或基团；原子不写，写出其他原子或基团；2）线与线之间夹角）线与线之间夹角120o
12、。讨论讨论 1）将短线式改写成键线式）将短线式改写成键线式 2）将键线式改写成缩略式）将键线式改写成缩略式l 价键理论的要点价键理论的要点：共价键是由两个自旋相反的电子配：共价键是由两个自旋相反的电子配 对形成的对形成的,价电子定域在两个原子之间价电子定域在两个原子之间l 价键理论的价键理论的缺陷缺陷：分子为共轭体系，有离域电子时其：分子为共轭体系，有离域电子时其 结构无法用一个结构式表示，如结构无法用一个结构式表示，如l 共振论共振论：价键理论的延伸和发展：价键理论的延伸和发展1.2.8 共振论共振论(Resonance Theory)P.122022/12/734 代表极限结构之间的共振，
13、代表极限结构之间的共振，即共同组成即共同组成共振杂化体共振杂化体。当一个分子、离子或自由基按价键理论可以写成两当一个分子、离子或自由基按价键理论可以写成两个或以上的路易斯结构式时，其真实的结构就是这个或以上的路易斯结构式时，其真实的结构就是这些些共振结构共振结构的的杂化体杂化体。l书写共振书写共振(极限极限)结构式的规则结构式的规则 1)共振式中原子的排列完全相同，不同的仅是电子排列。共振式中原子的排列完全相同，不同的仅是电子排列。书写共振书写共振(极限极限)结构式的规则结构式的规则 电子或未共用电子对移动电子或未共用电子对移动 2)共振式中成对电子数或未成对电子数应相等共振式中成对电子数或未
14、成对电子数应相等l 共振结构对杂化体的影响共振结构对杂化体的影响 1)具有相同稳定性的共振结构参与形成的共振杂化体特别稳定具有相同稳定性的共振结构参与形成的共振杂化体特别稳定3）中性分子可表示为电荷分离式，但电子的转移要与原子的电）中性分子可表示为电荷分离式，但电子的转移要与原子的电 负性一致。负性一致。讨论讨论 指出下列各对化合物或离子是否互为极限结构。指出下列各对化合物或离子是否互为极限结构。共振结构对杂化体的影响共振结构对杂化体的影响 2)参与共振的极限结构多，共振杂化体稳定参与共振的极限结构多，共振杂化体稳定 3)越是稳定的共振结构，对杂化体贡献越大。越是稳定的共振结构，对杂化体贡献越
15、大。l如何判断共振结构的稳定性？如何判断共振结构的稳定性？1)满足八隅体的共振结构比未满足的稳定满足八隅体的共振结构比未满足的稳定如何判断共振结构的稳定性？如何判断共振结构的稳定性？2）没有正负电荷分离的共振式比电荷分离的稳定）没有正负电荷分离的共振式比电荷分离的稳定;两个异号电荷两个异号电荷 相隔较远或两个同号相隔较近的共振结构稳定性差。相隔较远或两个同号相隔较近的共振结构稳定性差。稳定性：稳定性：(1)(2)(5)(6)(7)3）共价键数目多的共振结构较稳定）共价键数目多的共振结构较稳定 4）在满足八隅体电子结构）在满足八隅体电子结构,但有电荷分离的共振式中但有电荷分离的共振式中,电负性电
16、负性 大的原子带负电荷大的原子带负电荷,电负性小的原子带正电荷的共振结构较电负性小的原子带正电荷的共振结构较 稳定。稳定。l 共振杂化体能量比参与共振的任何一个极限结构能量都低共振杂化体能量比参与共振的任何一个极限结构能量都低l 共振降低的能量称共振降低的能量称共振能共振能。共振能越大，体系越稳定。共振能越大，体系越稳定。1.3 有机化合物中比共价键弱的作用力有机化合物中比共价键弱的作用力 1.3.1 范氏力范氏力-+-+-+-一分子偶极正端对另一分子偶极负端的相互吸引作用。一分子偶极正端对另一分子偶极负端的相互吸引作用。极性分子间的相互作用力极性分子间的相互作用力P.141.3 有机化合物中
17、比共价键弱的作用力有机化合物中比共价键弱的作用力1.3.1 范氏力范氏力(van der Waals force)1.3.2 氢键氢键1.3.2 氢键氢键原子半径较小、电负性强、有未共用电子对的原子原子半径较小、电负性强、有未共用电子对的原子可与氢形成氢键。可与氢形成氢键。氢键用虚线表示：氢键用虚线表示：XH-Y X为极性较大的原子为极性较大的原子 Y、O、N氢键的键能与元素的电负性及原子半径有关。氢键的键能与元素的电负性及原子半径有关。元素的电负性越大、原子半径越小，形成的氢键越强。元素的电负性越大、原子半径越小，形成的氢键越强。分子间力的大小顺序：分子间力的大小顺序：氢键氢键 范氏力范氏力
18、 解释下列物质的沸点为何不同？解释下列物质的沸点为何不同？键长键长张力张力 键角键角张力张力 扭转扭转张力张力 范氏范氏张力张力1.4 有机分子内的张力有机分子内的张力1.4 有机分子内的张力有机分子内的张力P.15P.161.5 有机化学中的酸和碱有机化学中的酸和碱 1.1.5.1 Brnsted质子理论质子理论1.5 有机化学中的酸和碱有机化学中的酸和碱1.5.1 Brnsted质子理论质子理论 酸是质子的给予体，碱是质子的接受体酸是质子的给予体，碱是质子的接受体 酸酸 碱碱 酸、碱可以带正电荷或带负电荷或为中心分子酸、碱可以带正电荷或带负电荷或为中心分子,在一个反应中在一个反应中 是酸，
19、而在另一个反应中可以是碱。是酸，而在另一个反应中可以是碱。平衡主要趋向形成更弱的酸和更弱的碱。平衡主要趋向形成更弱的酸和更弱的碱。酸、碱强度表示：酸、碱强度表示：酸或碱越强，其酸或碱越强，其pK值越小（离解常数值越小（离解常数K值越大）。值越大）。如何判断化合物的酸性强弱？如何判断化合物的酸性强弱？主要取决于化合物离解出主要取决于化合物离解出H+后的后的负离子稳定性。负离子越稳定负离子稳定性。负离子越稳定则原来的化合物酸性越强。则原来的化合物酸性越强。酸性越强，解离出质子后的共轭碱的碱性越弱。酸性越强，解离出质子后的共轭碱的碱性越弱。1.5.2 lewis电子理论电子理论负离子的稳定性与中心原
20、子的电负性、原子半径的大小、负离子的稳定性与中心原子的电负性、原子半径的大小、与其相连的原子团的结构以及溶剂等因素有关。与其相连的原子团的结构以及溶剂等因素有关。1.5.2 lewis电子理论电子理论酸是电子对的接受体，碱是电子对的给予体。酸是电子对的接受体，碱是电子对的给予体。lewis酸、碱反应形成配位键，产生加合物。酸、碱反应形成配位键，产生加合物。P.16 lewis酸具有亲电性，酸具有亲电性，lewis碱具有亲核性。碱具有亲核性。常见的常见的lewis碱碱:常见的常见的lewis酸：酸：1.6 电子效应电子效应 定义定义：由于原子的电负性不同而引起的极性效应，是通过静电诱由于原子的电
21、负性不同而引起的极性效应，是通过静电诱 导到分子的其他部分，这种作用称为诱导效应导到分子的其他部分，这种作用称为诱导效应(I)。存在存在：sigma和和pi键中键中 传递传递：沿化学键，限三个化学键内，不存在极性交替现象。沿化学键，限三个化学键内，不存在极性交替现象。强度强度：与电负性有关（与电负性有关（I、I），随传递距离增加而迅速减弱。），随传递距离增加而迅速减弱。1.6 电子效应电子效应 1.6.1 诱导诱导效应（效应（Inductive effect）和场）和场效应效应1.6.1 诱导效应（诱导效应（Inductive effect）P.18 -共轭体系分子结构特征共轭体系分子结构特征
22、（1）单双键交替）单双键交替（2）形成共轭体系的所有原子在同一平面上，）形成共轭体系的所有原子在同一平面上，p轨道互相平行，轨道互相平行，垂直于平面垂直于平面1.6.2 共轭效应共轭效应 -共轭体系共轭体系的分子结构特征的分子结构特征1.6.2 共轭效应共轭效应P.18 -共轭体系举例：共轭体系举例：p-共轭共轭p-共轭共轭1.6.3 超共轭效应（超共轭效应（Hyperconjugated effects)1.6.3 超共轭效应（超共轭效应（Hyperconjugated effects)键与键与p轨道的侧面交盖轨道的侧面交盖 键与键与键轨道的侧面交盖键轨道的侧面交盖 不平行，交盖率低不平行，
23、交盖率低 不平行，交盖率低不平行，交盖率低 交盖的结果：交盖的结果：电子偏离，倾向于电子偏离，倾向于p轨道，轨道，电子偏离，倾向于电子偏离，倾向于轨道，轨道，电子部分离域电子部分离域 电子部分离域电子部分离域P.191.9 有机化合物的反应有机化合物的反应1.9 有机化合物的反应有机化合物的反应共价键的断裂方式共价键的断裂方式:l 异裂异裂成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团 所有，形成所有，形成正、负离子正、负离子。P.21l均裂均裂成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团形成成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团形成 自由基自由基（游离基游离基）按化学键的变化分类按化学键的变化分类 按反应形式分类按反应形式分类 有机反应的活性中间体有机反应的活性中间体:自由基自由基、碳正离子碳正离子、碳负离子碳负离子等等l 有机反应的分类有机反应的分类1.10 有机反应的表示方式和符号的应用有机反应的表示方式和符号的应用1.10 有机反应的表示方式和符号的应用有机反应的表示方式和符号的应用A +B C +Dn 无须配平无须配平n 反应符号用反应符号用“”，不用，不用“=”n 往往只写主要产物（或标明主次）往往只写主要产物（或标明主次）n 反应箭头上下标明反应条件反应箭头上下标明反应条件 例：CH +O2 CO2 +H2OP.23