有机化学课件 (2).pptx

1、LIYING2022-4-18Organic Chemistry有有 机机 化化 学学主讲：李 瑛 教授教授（四川大学化学学院）（四川大学化学学院）LIYING2022-4-18 蓝仲薇、李 瑛、陈 华、肖友发，有机化学基础 第二版 海洋出版社，2004，北京LIYING2022-4-18l1、邢其毅、徐瑞秋、周政、裴伟伟，基础有机化学第二版，上、下册，高等教育出版社，2003，北京。l2、L. G. Wade Jr，Organic Chemstry(5 th Ed), Pearson Education Inc, 2003.l3、胡宏纹主编，有机化学第二版，上、下册，高等教育出版社，1990

2、，北京。l4、R.T.莫里森 、 R. N. 博伊德，有机化学第二版，上、下册，科学出版社，1992，北京。LIYING2022-4-18l第一章第一章 绪绪 论论l第一节 有机化学的研究对象l一、有机化合物和有机化学的涵义l二、有机化合物的特点l三、有机化学的昨天、今天和明天LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18l第一节 有机化学的研究对象 一、有机化合物和有机化学的涵义有 生 机 之 物（ 有 机 物 ）生 命 力 学 说有 机 化 学 发 展 初 期 有 机 物 还 不 能 人 工 合 成碳 化 合 物L a v o is ie r , L ie b ig 创 立

3、有 机 化 合 物 的 元 素 分 析G m e lin , K e k u le有 机 化 合 物结 构 学 说 S c h o r le m m e rLIYING2022-4-18The Chemistry of Carbon Compounds (excludes inorganic metal salts such as carbonates and cyanides and excludes carbon dioxide)LIYING2022-4-18 1. 分子组成复杂 VB12：C63H90N14PCo 有机化合物在1000万种以上 同分异构现象 2. 熔沸点低 3. 易燃 4

4、. 难溶 5. 反应速度慢、副反应多LIYING2022-4-18l同分异构现象：具有具有相同分子式但结构不相同分子式但结构不同的化合物称为同分同的化合物称为同分异构体，这种现象称异构体，这种现象称为 同 分 异 构 现 象为 同 分 异 构 现 象Formula：C2H6O 存存在乙醇和甲醚两种同在乙醇和甲醚两种同分异构体分异构体H CHHCHHO HH CHHO CHHH乙醇乙醇甲醚甲醚LIYING2022-4-18 一、一、 从有机体内提取有机物从有机体内提取有机物 (1773 1805) 二、二、 由提取进入到提取合成并举的时代由提取进入到提取合成并举的时代 (1806 1828 18

5、48) 三、三、 进入合成时代进入合成时代 (1849 1900 2001)LIYING2022-4-18学科建设学科建设 （1） 制备了几千万种有机化合物（制备了几千万种有机化合物（1990年，年，1000万万种）。种）。 （2） 建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。建立了一套系统鉴定和测定有机化合物的方法。 （3） 逐步建立和完善了有机化学的理论。逐步建立和完善了有机化学的理论。学术成就学术成就 诺贝尔化学奖（诺贝尔化学奖（1901-2002，92届，届，70届与有机化学有届与有机化学有关）。关）。二十世纪（二十世纪（46项重大发明，项重大发明，8项与有机化学有关）。项与有机化学有关

6、）。研究思路研究思路 深入、巧妙、与其它学科广泛交叉渗透（也渗透到人深入、巧妙、与其它学科广泛交叉渗透（也渗透到人 类类活动各方面）。活动各方面）。LIYING2022-4-18l19世纪中叶以前：利用、分离、提纯、元素分析。l中国古代曾制取没食子酸(982-992)、乌头碱(1522年以前)、甘露醇(1037-1101)等;l16世纪后期,西欧制得乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。l1777年，瑞典化学家Bergman将从动植物体内得到的物质称为有机物。 LIYING2022-4-18l1808年，Berzelius首先使用了有机化合物这个名词。l18281828年，Wohler，蒸发氰酸铵（NH4

7、CNO）水溶液得到了尿素。l18451845年，Kolbe合成了醋酸。l18541854年，Berthelot合成了油脂。l18561856年，William Henry Perkin制造合成染料苯胺紫（mauvein）。l18541854年， Berthelot合成了油脂，生命力论被彻底推翻。有机化学成为一门学科。LIYING2022-4-18 19世纪中叶20世纪初：简单合成时期和经典结构理论创立时期。Lavoisier和Liebig建立有机分析方法，合成方法和结构理论得到了发展。1857年，Kekule和Couper独立提出了碳四价理论；1865年Kekule提出了苯的结构式；1874年

8、，Vant Hoff和Le Bel分别提出了碳四面体结构学说；1885年，Von Baeyer提出张力学说。LIYING2022-4-18l20世纪 以量子力学为基础的现代结构理论的建立、现代物理测试方法、复杂天然物的合成，有机合成工业。 结构理论：共价键理论、分子轨道理论对称守恒原理 不对称合成、复杂天然物的合成、生物系统的模拟如叶绿素、血红素、胆固醇、VB12、牛胰岛素的全合成（中国、1965年） LIYING2022-4-18 1916年德国化学家柯赛尔和美国化学家路易斯创立了经典的电价理论和共价理论 1927年量子力学应用于化学。 美国杰出的化学家两次获得诺贝尔奖的鲍林指出：“化学键理

9、论是化学家手中的金钥匙”LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18l Types of BondinguIonic bondinguelectron is fully transferred from metal to non-metalubinding is by electrostatic attraction.LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18NaFSodium AtomFluorine AtomLIYING2022-4-18NaFAttraction between the two ions is electrostatic - LIYING

10、2022-4-18LIYING2022-4-18VB 1) 要点：价键的形成看成是原子轨道的重叠或电子配对的结果。两个原子的未成对电子，若自旋相反，就能配对。 HHLIYING2022-4-18A pair of electrons is shared between the two bonded atoms.H.H.LIYING2022-4-18HHBonded pairLIYING2022-4-18LIYING2022-4-18Group III IV V VI VII_.:.:TRIVALENTIncompleteOctetTETRAVALENTTRIVALENTDIVALENTMONO

11、VALENT+ 1 lone pair+ 2 lone pairs+ 3 lone pairsMONOVALENTDuetBCNOFCNOCNCHLIYING2022-4-182) 共价键的饱和性3) 共价键的方向性H（1s) Cl(3px) H-Cl+LIYING2022-4-18 1932，PaulingOrbitals ：The region of space around an atom in which an electron is likely to be found is an orbital.lThe shape and size of the orbital are dete

12、rmined by a mathematical equation called a wave function.LIYING2022-4-18When atoms combine to form molecules, they do so by combining the wave functions for the individual atomic orbitals.We say that the orbitals “overlap.”The region of space defined by this combination of orbitals is the molecular

13、orbital.LIYING2022-4-18The method of overlapping orbitals is known as the Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO) method.When ever two atomic orbitals are combined in the LCAO method, the result is always two molecular orbitals!原子线性轨道组合LIYING2022-4-18lThere are three important types of molecula

14、r orbitalssigma (s) symmetry: 键轴pi (p) symmetry: 节面、节点nlEach of these types of orbitals will be discussed as followsLIYING2022-4-18When any two orbitals form a bondFORMATION OF ANTIBONDING ORBITALSAN ANTIBONDING ORBITAL IS ALSO FORMEDThe electrons go into the bonding orbitalThe antibonding orbital r

15、emains empty LIYING2022-4-18H.H.H H.HHH Hbondingantibondings ss s* *LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-183. 杂化轨道理论杂化轨道理论LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2

16、022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2

17、022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-181.Bond length (nm) CH,0.109nm; CH，0.1542.Bond angle 3.Bond energy(kJ/mol) 4. A(g) + B(g) AB(g) LI

18、YING2022-4-18LIYING2022-4-18 Bond u=qd (unit:Debye, Abbreviation D)Polarity of moleculeCH3 Cl LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18CH3CH2CH2ClYC CH C X+II=0-ILIYING2022-4-18定义：由于原子的电负性不同而引起的极性效应，是通过静电诱导而到分子的其它部分，这种作用成为诱导效应（I），分为静态诱导效应和动态诱导效应。存在： s

19、igma和pi键中传递：沿化学键，限三个化学键内强度：与电负性有关（I、I），随距离 逐步减弱LIYING2022-4-18IN D U C TIV E EFFEC T Unequal sharing of single sigm a s s covalent electrons due to electronegativity differences. The polarisation is judged to be +ve or -ve relative to the C-H bond. These effects fall off dram atically oversuccessive

20、 single bonds.+ I- ICCH3CHCClC O O HCH3CH2 BrN H LIYING2022-4-18homolytic cleavageA+ BAB共价键的断裂有两种可能的方式，一种是均共价键的断裂有两种可能的方式，一种是均裂，另一种是异裂。裂，另一种是异裂。均裂反应形成自由基均裂反应形成自由基。 异裂反应产生正、负离子。这类反应可以认为异裂反应产生正、负离子。这类反应可以认为是反应物通过共享电子对完全转移来实现的。是反应物通过共享电子对完全转移来实现的。ABhe te ro lytic clea vageA+ + BLIYING2022-4-18BOND FISS

21、ION PROCESSESGeneration of carbon reactive intermediatesCARBANIONCARBOCATION +Y +YCCRADICALS+YC HOMOLYSISHETEROLYSIS YC均裂异裂碳正离子碳负离子自由基键断裂过程LIYING2022-4-18REACTING SPECIESELECTROPHILES: Electron deficientHCCO IONICNON-IONICPOLARISED LIYING2022-4-18REACTING SPECIESNUCLEOPHILES: Electron richCOHIONICNH

22、3H2O NON-IONICLONE PAIRSCCCOp p - BONDNON-IONICPOLARISEDLIYING2022-4-18自由基反应亲电反应亲核反应离子型反应有机反应协同反应LIYING2022-4-181.分离、提纯2.纯度鉴定3.试验式核分子式的确定4.结构式的确定：X衍射、各种光谱、核磁共振、质谱 分子结构包括构造、构型、构象LIYING2022-4-18有机化合物链状化合物环状化合物碳环化合物杂环化合物脂环化合物芳环化合物脂杂环化合物芳杂环化合物LIYING2022-4-18蛛网式蛛网式 CCCCCHHHHHHHHHHHH结构简式结构简式H3CCHCH2CH2CH3

23、CH3键线式键线式OH第五节第五节 有机化合物构造式的表达方式有机化合物构造式的表达方式 CH3CHCH2CH2CH2CH3CH3LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18orLINEARTRIGONAL PLANARTETRAHEDRALTRIGONAL BIPYRAMIDOCTAHEDRALBond angle = 180Bond Angles = 120Bond angles = 109 28Bond angles = 120, 90Bond angles = 90ABAABAAB

24、AAAABAAABAAAAAABAAAAALIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18LIYING2022-4-18