有机化学(天津大学第四版)课件.ppt

1、整理ppt12012.02整理ppt2教材与主要参考书与文献 高鸿宾主编高鸿宾主编,有机化学有机化学,第第4 4版版,北京：高教出版社北京：高教出版社,2006,2006高占先主编高占先主编,有机化学有机化学,第第2版版,北京：北京：高教出版社，高教出版社，2007邢其毅主编邢其毅主编,有机化学有机化学,第第3版版,北京：高教出版社，北京：高教出版社，2005胡宏纹主编胡宏纹主编,有机化学北京：第有机化学北京：第2版版,高教出版社，高教出版社，2006高鸿宾主编高鸿宾主编,有机化学学习指南有机化学学习指南,北京：北京：高教出版社高教出版社,2005裴伟伟主编裴伟伟主编,有机化学核心教程有机化学

2、核心教程,北京：高教出版社，北京：高教出版社，2009荣国斌主编荣国斌主编,大学有机化学基础大学有机化学基础,上海：华东理工大学出版上海：华东理工大学出版社，社，2000整理ppt3工具书o1.有机化学人名反应及机理，荣国斌译，有机化学人名反应及机理，荣国斌译，2003o2.实用有机化学辞典，高鸿宾主编，实用有机化学辞典，高鸿宾主编，1997o3.化合物命名词典，王宝瑄主编，化合物命名词典，王宝瑄主编，1992o4.常用化学危险品安全手册，张维凡，常用化学危险品安全手册，张维凡，1998整理ppt4与有机化学相关的主要中文期刊o有机化学有机化学o化学通报化学通报o化学学报化学学报o大学化学大学

3、化学o高等学校化学学报高等学校化学学报o合成化学合成化学o应用化学应用化学o精细化工精细化工整理ppt5目录第一章第一章 有机化学结构与性能概论有机化学结构与性能概论第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃第三章第三章 不饱和烃（烯烃和炔烃）不饱和烃（烯烃和炔烃）第四章第四章 二烯烃二烯烃 共轭体系共轭体系第五章第五章 芳烃芳烃与芳香性与芳香性第六章第六章 对映异构现象及旋光性化合物对映异构现象及旋光性化合物第七章第七章 有机化合物波谱分析有机化合物波谱分析 （结构的表征）（结构的表征）第八章第八章 卤代烃卤代烃整理ppt6Company name目录第九章第九章 醇和酚、醚醇和酚、醚第十章第十

4、章 醛和酮醛和酮第十一章第十一章 羧酸及羧酸衍生物羧酸及羧酸衍生物,取代羧酸取代羧酸第十二章第十二章 有机含氮化合物有机含氮化合物第十三章第十三章 杂环化合物、生物碱杂环化合物、生物碱整理ppt7 整理ppt8 整理ppt9有机化学 课程“N+2”的考试方案中“N”的内涵的内涵1.思考与讨论思考与讨论（含插题完成情况、章节小结、反应机理讨论思考（含插题完成情况、章节小结、反应机理讨论思考等）等）20分2.读书报告读书报告3次次 15分3.期中测验期中测验 15分整理ppt10o1期中测验的目的是促进学生对已学知识的理期中测验的目的是促进学生对已学知识的理解与掌握，为后续学习夯实基础，同时也均解

5、与掌握，为后续学习夯实基础，同时也均衡了期末考试的份量，使其趋于合理。衡了期末考试的份量，使其趋于合理。o2每章结束后，要求学生对本章内容归纳，写每章结束后，要求学生对本章内容归纳，写出纲要；在此基础上，要求对相关知识群作出纲要；在此基础上，要求对相关知识群作网络式总结，以读书报告形式（网络式总结，以读书报告形式（3次）提交。次）提交。o3.对自学内容，教师给出知识要点、提出学对自学内容，教师给出知识要点、提出学习目标，辅以助学，随机抽查。习目标，辅以助学，随机抽查。说明说明整理ppt11Company name 有机化学的结构与性能概论有机化学的结构与性能概论o1.1 有机化合物与有机化学有

6、机化合物与有机化学o1.2 有机化合物中的化学键共价键有机化合物中的化学键共价键o1.3 有机化合物的特点有机化合物的特点o1.4 分子间相互作用力分子间相互作用力o1.5 有机酸碱的概念有机酸碱的概念o1.6 溶剂的分类及溶剂化作用溶剂的分类及溶剂化作用o1.7 有机化合物的分类有机化合物的分类o1.8 有机化学的研究任务有机化学的研究任务整理ppt12 是在原子水平上研究物质是在原子水平上研究物质的组成、结构和性质及相互的组成、结构和性质及相互转化的学科转化的学科.化化学学无机化学无机化学有机化学有机化学物理化学物理化学结构化学结构化学材料化学材料化学生命化学生命化学环境化学环境化学整理p

7、pt131928,W her(维勒，德)NH4OCNNH2-C-NH2O整理ppt14 碳、氢化合物及碳的衍生物。研究有机化合物的结构、性质、合成方法及其相互转化及变化规律科学。1.1 有机化合物与有机化合物与有机化学有机化学有机化合有机化合物物有机化学有机化学整理ppt15结构性质应用合成整理ppt16 整理ppt17整理ppt18 整理ppt19生命领域的成就化学生物学与其它学科的交叉和渗透（药物、香料、农药、植物生长数。）有机物提纯有机物提纯元素分析元素分析有机合成有机合成有机化学结构有机化学结构理论的建立理论的建立石油化工（化工材料及产品）煤焦油工业（合成染料）材料化学材料化学配位化学

8、配位化学生命化学生命化学日用化学基础日用化学基础整理ppt20有机化学结构理论的建立有机化学结构理论的建立电子理论和量子力学原理和方法运用于化学领域VB/MO理论理论,MO 对称守恒原理对称守恒原理 经典的经典的有机化学有机化学结构理论结构理论C是四价是四价,C-C间形成碳链间形成碳链绝大多数有机物有固定的结构绝大多数有机物有固定的结构,而结构决定而结构决定其物理特征其物理特征,反应行为反应行为苯及苯的衍生物结构苯及苯的衍生物结构C四面体学说四面体学说(立体概念立体概念)整理ppt21 计算化学计算化学分子识别超分子化学分子识别超分子化学化学生物学化学生物学有机材料化学有机材料化学绿色化学绿色

9、化学整理ppt22 整理ppt231.2 有机化合物的特性1 1）分子组成复杂：分子组成复杂：现在已知的有机化合物超过现在已知的有机化合物超过700700多万种多万种2 2）存在同分异构现象存在同分异构现象3 3）容易燃烧容易燃烧4 4）熔沸点低）熔沸点低5 5）难溶于水）难溶于水6 6）反应复杂付反应多）反应复杂付反应多整理ppt24化学键化学键的本质的本质C+624将原子连接将原子连接在一起的作用力，在一起的作用力，包括离子键和共价包括离子键和共价键键有机物中碳原子和有机物中碳原子和其他原子相连接的其他原子相连接的整理ppt25 电负性相差较电负性相差较大大的原子相遇，的原子相遇，其中电负

10、性小的原子的外层价电其中电负性小的原子的外层价电子强烈地子强烈地偏向偏向电负性大的原子，电负性大的原子，形成正负离子形成正负离子，两个，两个离子离子之间通之间通过电荷吸引力形成离子化合物，过电荷吸引力形成离子化合物，这种作用力就是离子键。这种作用力就是离子键。离子键离子键整理ppt26 电负性相差较电负性相差较小小或相同的两个原或相同的两个原子相遇，原子的外层价电子不会强烈子相遇，原子的外层价电子不会强烈地偏向某一方，而是双方各提供一个地偏向某一方，而是双方各提供一个电子，组成电子，组成电子对电子对，由双方，由双方共享共享。原。原子间的这种作用力为共价键。若形成子间的这种作用力为共价键。若形成

11、共价键的一对电子由一个原子提供，共价键的一对电子由一个原子提供，这种键为这种键为配位键配位键。共价键整理ppt27NaClNa+Cl(3.0)(0.9)HClH+Clx(3.0)(2.1)HHH+H结构式电子式离子键共价键配位键xNaClNaClxHClH-ClxNHHHH+H NHHH+整理ppt28 1.3 有机化合物中的化学键有机化合物中的化学键 共价键共价键o1.3.1 共价键的形成共价键的形成o1.3.2 共价键的属性共价键的属性o1.3.3 共价键的断裂和有机反应类型共价键的断裂和有机反应类型o1.3.4 反应中间体概念反应中间体概念o1.3.5 试剂分类试剂分类整理ppt291.

12、3.1 共价键的形成共价键的形成1 1）经典）经典LewisLewis学说学说2 2）现代价键理论）现代价键理论3 3）MOMO轨道理论轨道理论整理ppt301）经典）经典Lewis学说学说1916年,(美)Lewis提出:分子中原子间可通过分子中原子间可通过共共享电子对享电子对而使每一个原子而使每一个原子具有稳定的电子结构具有稳定的电子结构.如此如此构成的分子为构成的分子为共价分子共价分子.原原子通过共用电子对而形成子通过共用电子对而形成的化学键为的化学键为共价键共价键.LewisLewis结构式结构式:八偶体不足之处不足之处:a.未能阐明共价键的本质和特性b.八偶体规则例外很多,例BF3c

13、.不能解释某些分子的性质,例O2顺磁性.整理ppt312）现代价键理论）现代价键理论VB Valence bond theory1927年,(德)Heither,London PanlingVB理论共价键的本质和特点 本质是由于原子相互接近时轨道重叠(即 轨道),原子通过共用自旋相反的电子对使体系位能下降而成键.特点特点方向性饱和性整理ppt32a.饱和性饱和性 b.方向性：方向性：H+ClHCl4H+CCH4HCl键乙烯键键整理ppt33杂化轨道理论杂化轨道理论：同一原子中能量相近的不同类型的几个同一原子中能量相近的不同类型的几个原子轨道的波函数原子轨道的波函数(s,p,d)(s,p,d)可

14、相互叠加可相互叠加,组成同等数量的能量完全相同的杂化的原组成同等数量的能量完全相同的杂化的原子轨道子轨道.整理ppt34SP3杂化（杂化（CH4,CCl4,NH3,H2O）激发S P SP3整理ppt35SPSP激发2SPSP激发SP2杂化和杂化和SP杂化杂化整理ppt36SP2杂化和杂化和SP杂化杂化整理ppt37a.a.杂化轨道具有确定的方向性杂化轨道具有确定的方向性b.b.杂化轨道随杂化轨道随s s成分成分 键能键能 键键长长 杂化轨道杂化轨道键角分子几何构型实例SP1800直线型C2H2SP21200平面三角形CH2=CH2SP3109.50正四面体型CH4SP3d90 0,1200三

15、角双椎形PCl3SP3d290 0正四面体型SF6杂化轨道的主要特征杂化轨道的主要特征整理ppt38MO轨道的构成 iiic 3）分子轨道理论）分子轨道理论MOMolecular Orbital Theory要点：分子中电子运动的整体性要点：分子中电子运动的整体性(离域离域)非键轨道非键轨道反键轨道反键轨道成键轨道成键轨道-两AO重叠相加而成-两AO重叠相减而成-未参与成键整理ppt39EAOMOHOMOLUMO整理ppt40AOMO13412 HOMO3 LUMO42E整理ppt41苯的苯的分子轨道和能级分子轨道和能级简并轨道简并轨道6p6个p轨道整理ppt4240.577 10.289 2

16、0.289 30.577 40.289 50.289 650.500(2356)60.408(123456)6110.40820.500(2356)30.577 10.289 20.289 30.577 40.289 50.289 6ii (3)MO理论解释理论解释Huckel近似法近似法iiic 6相互交盖的相互交盖的2p轨道轨道组合成组合成6个分子轨道个分子轨道整理ppt43AO有效组合原则 对对称称性性匹匹配配原原则则电电子子云云最最大大重重叠叠原原则则能能量量相相近近原原则则整理ppt44电子在分子轨道上的排列电子在分子轨道上的排列 Pauli不相容原理不相容原理 能量最低原理能量最低

17、原理 Hund规则规则例例:用用MO理论解释理论解释O2的顺磁性的顺磁性整理ppt45（1）、）、键长、键能、键角键长、键能、键角键长：稳定的分子中两个原子核之间的距离。CCCCCC*CCC*CCC*CCC*键 长 增 加 1.3.2 1.3.2 共价键的属性共价键的属性整理ppt46解离能：断开某一共价键所需要的能量（不同于键能）解离能：断开某一共价键所需要的能量（不同于键能）CH4CH3+HH=104kcal/molCH3CH2+HH=2x106kcal/molCH2CH+HCHC+HH=81kcal/mol 键能键能：将两个成键原子分开，使其成为原子状态所需的能量。将两个成键原子分开，使

18、其成为原子状态所需的能量。CH44HC+H=397.2kcal/molCH键能=99.3kcal/mol整理ppt47键角：分子中共价键之间的夹角分子中共价键之间的夹角。SP:180o,SP2:120o,SP3:109.5oHHCHHH3CCH3CHHHNHH109.511260107整理ppt48(2)共价键的极性，有机分子的极性CHClHHHClClClCClCClClClHHHN整理ppt491.3.3 1.3.3 共价键的断裂和有机反应类型共价键的断裂和有机反应类型有机反应的实质有机反应的实质旧旧 键的断裂键的断裂新键的形成新键的形成均裂均裂异裂异裂自由基反应自由基反应离子型反应离子型

19、反应整理ppt50自由基反应自由基反应离子型反应离子型反应协同反应协同反应反应中间体:反应过程中暂时生成的,瞬间存在的活性中间体CLCL.+CLCL:+-CLCL+-+:有机反应类型有机反应类型整理ppt51有机反应的类型有机反应的类型p按历程分类按历程分类o按原料与产物按原料与产物 分分子子协协同同反反应应离离子子型型反反应应自自由由基基反反应应 氧氧化化还还原原分分子子重重排排消消去去加加成成取取代代整理ppt52有机试剂有机试剂试剂自由基试剂自由基试剂具有奇数电子的试具有奇数电子的试剂剂亲电试剂亲电试剂亲核试剂亲核试剂亲电试剂：在反应过程中接受电子或共享电子在反应过程中接受电子或共享电子

20、亲核试剂：在反应过程中供给电子，进攻反应物中心带部分正电荷的原子的试剂在反应过程中供给电子，进攻反应物中心带部分正电荷的原子的试剂整理ppt53 1.3.4 1.3.4 有机反应的活性中间体有机反应的活性中间体(简述简述)多数有机反应通过中间体完多数有机反应通过中间体完成成.这些中间体很活泼这些中间体很活泼,存在时间短存在时间短,形成后立刻进行第二步反应形成后立刻进行第二步反应,所以所以称之活性中间体称之活性中间体.整理ppt54产物产物(product)溶剂溶剂底物底物(substrate)试剂试剂(reagent)有机反应的本质：有机反应的本质：旧键的断裂和新键的生成旧键的断裂和新键的生成

21、反应物反应物(reactants)CC+B rB rCCB rB rCCl4整理ppt55异裂异裂(heterolytic bond cleavage):C LC+LC+L均裂均裂(homolytic bond cleavage):R LR+L自由基自由基(radicals)碳正离子碳正离子(carbocation)碳负离子碳负离子(carbanion)有机反应活性中间体：有机反应活性中间体：碳正离子、碳负离子、自由基碳正离子、碳负离子、自由基整理ppt56碳正离子碳正离子C+C+CarbocationCarbocation碳负离子碳负离子C-C-CarbanionCarbanion碳自由基碳

22、自由基C CFree radicalFree radical碳烯与氮烯碳烯与氮烯CHCH2 2:,:,Carbene,NitreneCarbene,Nitrene苯炔苯炔BenzyneBenzyneR-N:.整理ppt57氢键力氢键力 偶极偶极-偶极相互作用偶极相互作用 van der Waal 力力1.4 分子间相互作用力分子间相互作用力o1.4.1偶极偶极-偶极相互作用偶极相互作用 -极性分子间正负电荷间的吸引作用o 1.4.2 van der Waal 力力 -非极性分子 瞬间偶极 色散力o 1.4.3 氢键力氢键力-静电引力作用整理ppt581.5 酸碱的概念酸碱的概念1.5.1 Br

23、nsted 酸碱理论酸碱理论(质子理论质子理论)给质子给质子 酸酸受质子受质子 碱碱1.5.2 Lewis酸碱理论酸碱理论(电子理论电子理论)给电子给电子 碱碱受电子受电子 酸酸 1.7溶剂的分类及溶剂化作用溶剂的分类及溶剂化作用整理ppt591.6 溶剂的分类及溶剂化作用溶剂的分类及溶剂化作用o溶剂的分类溶剂的分类按极性分按极性分 极性溶剂、非极性溶剂按结构分按结构分 质子溶剂、非质子溶剂o溶剂化作用溶剂化作用 在溶液中，溶质被溶剂包围的现象在溶液中，溶质被溶剂包围的现象整理ppt601.7 有机化合物的分类有机化合物的分类 按碳架分类按官能团分类有机化合物有机化合物开链化合物碳环化合物脂环

24、化合物芳香族化合物杂环化合物整理ppt61化合物化合物官能团构造官能团构造官能团名称官能团名称烯烃烯烃C=C双键双键炔烃炔烃三键三键卤代烃卤代烃X-卤原子卤原子醇和酚醇和酚-OH羟基羟基醚醚-O-醚键醚键醛醛-CHO羰基羰基酮酮C=O羧酸羧酸-COOH羧基羧基胺胺-NH2氨基氨基硝基化合物硝基化合物-NO2硝基硝基磺酸磺酸-SO3H磺酸基磺酸基CC整理ppt621.8 有机化学的研究任务有机化学的研究任务1)分类提纯自然界存在的各种有机物,测定其结构和性质,加以利用.2)研究有机物结构与性质间的关系、反应历程、影响反应的因素,控制反应向我们所需要的方向发展.3)有机合成：有机合成：利用化学方法

25、将单质、简单无机物、简单有机物，综合各类有机反应及其有机合成的新方法、新技术、有机合成设计和策略，对新的有机物合成的过程。整理ppt63例例中草药中提取有效成分中草药中提取有效成分甘草胆胺盐20%香烟甜味剂70%食品添加剂90%药品从昆虫中提取昆虫信息素从昆虫中提取昆虫信息素整理ppt64理论基础近代结构理论现代分析手段有机物有机物结构与性能结构与性能的关系的关系化学键本质有机物结构电子效应场效应立体效应构型 构象配位氢键溶剂效应量子化学整理ppt65反应机理研究反应机理研究探究问题反应全过程反应全过程反应途径反应途径过渡态和中间体的结构、过渡态和中间体的结构、性质、能量性质、能量与反应有关的热力学动力与反应有关的热力学动力学参数和环境学参数和环境结构效应对反应的影响结构效应对反应的影响整理ppt66合成已知结构的化合物合成已知结构的化合物年份19001945197019751980198519901999合成化合物 数 目(万)55110236.7414.85937851057.62000整理ppt67 整理ppt68整理ppt69整理ppt70整理ppt71整理ppt72