1、,制制,作：作：,张张,超超,副教授副教授,E-mail:,chao-,13711793492,广州医学院基础学院化学教研室广州医学院基础学院化学教研室有机化学有机化学,Organic,Chemistry教材教材:,吕以仙吕以仙,主编主编,人民卫人民卫生出版社生出版社第1页，共41页。第一章第一章,绪绪,论论张张,超超,副教副教授授广州医学院广州医学院2学时学时第2页，共41页。1806年柏则里（Berzelius）首先提出(有机化学)名词,有机化学奠基于18世纪中叶,生命力学说,1828年F.Whler在实验室由氰酸铵(NH4OCN)合成尿素(NH2CONH2),促进了有机化合物的人工合成:
2、NH4OCNH2NCNH2O第一节第一节,有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学一、有机化学的发展一、有机化学的发展1845年年Kolbe合成了醋酸；合成了醋酸；1854年，柏赛罗年，柏赛罗(M.berthelot)合成油脂类化合物等。合成油脂类化合物等。第3页，共41页。,19世纪下半叶，有机合成得到了快速发展，20世纪初开始建立了以,煤,焦,油,为原料合成染料、药物和炸药为主的有机化学工业。,20世纪40年代开始发展了以石油为主要原料的有机化学工业,特别是生产合成纤维、合成橡胶、合成树脂和塑料为主的有机合成材料工业。二、有机化学的定义二、有机化学的定义,有机化合物有机化合物就是含碳的化合
3、物就是含碳的化合物,Organic,Chemistry,is,the,Chemistry,of,Carbon,Compounds,有机化合物的主要特征有机化合物的主要特征:都含有碳原子都含有碳原子,即都即都是含碳化合物是含碳化合物.,第4页，共41页。绝大多数有机化合物也都含有氢绝大多数有机化合物也都含有氢,从结构上从结构上看看,所有的有机化合物都可以看作碳氢化合物所有的有机化合物都可以看作碳氢化合物以及从碳氢化合物衍生而得的化合物。以及从碳氢化合物衍生而得的化合物。,有机化学有机化学,就是研究有机化合物的结构、就是研究有机化合物的结构、性能和性能和,合成方法的合成方法的一门科学一门科学.,当
4、然当然,对对CO、CO2、CO32-等简单化合物习惯上还是称作无机化等简单化合物习惯上还是称作无机化合物。合物。第5页，共41页。自自然然界界中中碳碳的的循循环环,第6页，共41页。,绝大多数有机物只是由碳，氢绝大多数有机物只是由碳，氢，氧，卤素，硫和，氧，卤素，硫和,磷等少数元素组成磷等少数元素组成,但种类但种类繁多。繁多。,碳元素碳元素:核外电子排布核外电子排布,1s22s22p2,碳原子相互结合能力很强（碳链碳原子相互结合能力很强（碳链和碳环）和碳环）,碳的同素异形体碳的同素异形体:,(1)石墨石墨,(2)金刚石金刚石,(3)足球烯足球烯,（富勒烯）（富勒烯）（C60/C70）三、有机化
5、合物的特三、有机化合物的特点点第7页，共41页。石墨的晶体结构石墨的晶体结构,(SP2)金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构(,SP3)足球烯足球烯(富勒烯富勒烯)(Footballene):单纯单纯由碳元素结合形成的稳定分子，具由碳元素结合形成的稳定分子，具有有60个顶点和个顶点和32个面，其中个面，其中12个面个面为正五边形，为正五边形，20个面为正六边形，个面为正六边形，整个分子形似足球。具有整个分子形似足球。具有芳香性芳香性。C60/C70中的碳原子处于中的碳原子处于 (SP2-SP3)中间过渡态。中间过渡态。第8页，共41页。,碳元素:核外电子排布,1S22S22P2,不易获得或失去价电
6、子,易形成共价键.(1),路易斯结构式:,用共用电子的点来表示共价键的结构式.（八隅率）(2),简化Lewis结构式:,用一根短线代表一个共价键.路易斯结构路易斯结构式式简化结构式简化结构式第二节第二节,有机化合物中的共价键有机化合物中的共价键 C +4H C HHHHCHHHH一一,、路易斯共价键理论、路易斯共价键理论第9页，共41页。（1）价键的形成可看作是原子轨道的重）价键的形成可看作是原子轨道的重叠叠(交盖交盖)或电子或电子(自旋相反自旋相反)配对的结果。配对的结果。（2）共价键具有饱和性）共价键具有饱和性一个未成对的一个未成对的电子既经配对成键电子既经配对成键,就不能与其它未成对就不
7、能与其它未成对电子偶合电子偶合.（3）共价键具有方向性）共价键具有方向性(最大重叠原理最大重叠原理):两个电子的原子轨道的重叠部分越大两个电子的原子轨道的重叠部分越大,形形成的共价键就越牢固成的共价键就越牢固.方向性方向性决定分子空间构型，因而影响分子性质决定分子空间构型，因而影响分子性质.二二,、现代共价键理论基本要点、现代共价键理论基本要点第10页，共41页。2p 2s 1s 能能 量量碳原子碳原子C基态的电子构型基态的电子构型三三,、碳的杂化轨道理论、碳的杂化轨道理论第11页，共41页。一个一个2s电子激发至能量高的电子激发至能量高的2pz空轨道需要空轨道需要402,kJ/mol基态基态
8、激发态激发态sp3杂化态杂化态碳原子碳原子2s电子的激发和电子的激发和sp3杂化杂化2s2 2px2py2pz 2s2px2py2pz sp3（一）（一）sp3杂化轨道杂化轨道第12页，共41页。,这四个这四个sp3杂化轨道的能量是相等的，每一杂化轨道的能量是相等的，每一轨道相等于轨道相等于1/4,s成分，成分，3/4,p成分。成分。sp3杂化轨道的图杂化轨道的图形形sp3杂化轨道的形状杂化轨道的形状,碳原子碳原子4个个sp3杂化轨道间键角：杂化轨道间键角：109o28第13页，共41页。实例实例第14页，共41页。（二）（二）sp2杂化轨道杂化轨道 2s22px2py2pz 2s2px2py
9、2pz sp22p基态基态激发态激发态sp2杂化态杂化态sp2杂化轨杂化轨道道2p轨道轨道,碳原子碳原子3个个sp2杂化轨道间键角：杂化轨道间键角：120o第15页，共41页。实例实例CH2=,CH2,（乙烯（乙烯）CCHHHH第16页，共41页。（三）（三）sp,杂化轨道杂化轨道基态基态激发态激发态sp,杂化杂化态态sp杂化轨道杂化轨道2p轨道轨道,碳原子碳原子2个个sp杂化轨道间键角：杂化轨道间键角：180o第17页，共41页。实例实例第18页，共41页。指出下列碳原子的杂化状态？指出下列碳原子的杂化状态？CHCCH2CCH2CH3COOHHCH3CCH3O1.2.3.spspsp2sp2
10、sp2sp2CH2CCH24.spsp2sp2sp,3sp,3第19页，共41页。下列指出碳原子的杂化状态？下列指出碳原子的杂化状态？sp2sp2sp2CH3CH3-CH3+(1)(2)(3)第20页，共41页。键长,形成共价键的两个原子的原子核之间的距离。,(不同化合物中同一类型的共价键也可能稍有不同,平均键长),（见p5）键角(方向性),任何一个两价以上的原子,与其它原子所形成的两个共价键之间的夹角。四、共价键的属性四、共价键的属性第21页，共41页。键能键能,气态原子气态原子A和气态原子和气态原子B结合结合成成A-B分子分子(气态气态)所放出的能量所放出的能量,也就是气也就是气态分子态分
11、子A-B理解成理解成A和和B两个原子两个原子(气态气态)时时所吸收的能量。所吸收的能量。,泛指多原子分子中几个同类型泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值。键的离解能的平均值。离解能离解能,一个共价键离解所需的能量。一个共价键离解所需的能量。指离解特定共价键的键能。指离解特定共价键的键能。第22页，共41页。H+Cl-H3C+,Cl-诱导效应诱导效应CH3CH2CH2Cl键的极性和元素的电负性键的极性和元素的电负性,HH，ClCl，成键电子云对称，成键电子云对称分布于两个原子之间，这样的共价键没有极性分布于两个原子之间，这样的共价键没有极性。电负性电负性,一个元素吸引电子的能力。一个元素
12、吸引电子的能力。,（见图（见图1-8）,当两成键原子间存在电负性差异当两成键原子间存在电负性差异时，形成的共价键就存在极性。时，形成的共价键就存在极性。第23页，共41页。部分负电荷部分负电荷（-）部分正电荷（部分正电荷（+）C-Cl,共价键的极性共价键的极性第24页，共41页。偶极矩偶极矩,正电中心或负电中心的电正电中心或负电中心的电荷与两个电荷中心之间的距离荷与两个电荷中心之间的距离d的乘积。的乘积。,qd,(D,德拜德拜)第三节第三节,分子的极性和分子间作用力分子的极性和分子间作用力一、分子的极性一、分子的极性第25页，共41页。HCl,CH3Cl,HCCH=1.03D=1.87D=0,
13、两原子组成的分子，键的极性就是分子的两原子组成的分子，键的极性就是分子的极性，键的偶极矩就是分子的偶极矩。极性，键的偶极矩就是分子的偶极矩。,在多原子组成的分子中，分子的偶极矩是在多原子组成的分子中，分子的偶极矩是分子中各个键的偶极矩的向量和。分子中各个键的偶极矩的向量和。完全对称的分子，分子为非极性的完全对称的分子，分子为非极性的第26页，共41页。二、分子间的作用力二、分子间的作用力有机化合物分子间的作用力有机化合物分子间的作用力偶极偶极-偶极作用力（偶极作用力（dipole-dipole,interactions)范德华力（范德华力（van,der,Waals,forces）氢键（氢键（
14、hydrogen,bonds）第27页，共41页。第四节第四节,有机化合物的官能团和反应类型有机化合物的官能团和反应类型一、功能基或官能团（一、功能基或官能团（functional,group）,能体现一类化合物性质能体现一类化合物性质的原子或原子团称为功能基或官能团。（见表的原子或原子团称为功能基或官能团。（见表1-2）有机化合物的分类方式有两种有机化合物的分类方式有两种:按碳原子的连接方式分类；按碳原子的连接方式分类；按官能团分类。按官能团分类。第28页，共41页。均裂均裂异裂异裂A:B,A,+,BA,:,B,A+,+,:B-自由基自由基自由基自由基正正、负、负离子离子二、有机化合物的反应
15、类型二、有机化合物的反应类型有机反应特征：共价键的断裂第29页，共41页。,按共价键的断按共价键的断裂方式，有机反应可分为裂方式，有机反应可分为,和和,两种类型。两种类型。,共价键发生共价键发生,，产生，产生,，共价键发生，共价键发生,，产生，产生,。自由基反应自由基反应离子型反应离子型反应均裂均裂自由基自由基异裂异裂离子离子第30页，共41页。凡是能给出质子的叫酸 凡是能与质子结合的叫碱,HCl,Cl-,(共轭酸碱),HSO4-,(既是酸,也是碱)第五节第五节,有机酸碱概念有机酸碱概念一、勃朗斯德酸碱理论（酸碱质子理论）一、勃朗斯德酸碱理论（酸碱质子理论）,强酸的共轭碱必是弱碱（如：强酸的共
16、轭碱必是弱碱（如：HCl和和Cl-）,弱酸（弱酸（CH3COOH）的共轭碱是强碱（）的共轭碱是强碱（CH3COO,-）,酸碱的概念是相对的：如酸碱的概念是相对的：如HSO4-第31页，共41页。凡是能接受外来电子对的都叫做酸 凡是能给予电子对的都叫做碱二、路易斯二、路易斯(Lewis)酸碱酸碱第32页，共41页。,B的核外电子排布:,1s22s22p1;,Al,的核外电子排布:,3s23p1,BF3(酸),+,:,NH3,(碱),F3B-NH3,sp3,AlCl3,(酸),+,:,Cl-,(碱),Cl3Al-Cl缺电子化合物缺电子化合物:,共价性高共价性高,有空轨道有空轨道.=,AlCl4-第
17、33页，共41页。常见的常见的Lewis碱：碱：NH2ROH_RO_NH3ROHCH3OCH3第34页，共41页。,下列哪些是下列哪些是Lewis酸酸,哪些是哪些是Lewis碱碱?CH3OCH3,2.,AlCl3,3.,CH3NH2,4.,BF3,5.,C2H5O-,6.,CH3CH2OH,路易斯酸路易斯酸:,2、,4、,6路易斯碱路易斯碱:,1、3、5,、,6既可以作为酸，也可以作碱既可以作为酸，也可以作碱第35页，共41页。是一门基础化学，专业基础课（必修课程）第六节第六节,有机化学的学习有机化学的学习,有机化学是一门迅速发展有机化学是一门迅速发展的学科的学科,有机合成化学天然有机化学生物
18、有机化学金属与元素有机化学物理有机化学有机分析化学药物化学香料化学农药化学有机新材料化学 等学科生命科学材料科学环境科学化学生物学能源、工业、农业 等方面.当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科当代有机化学发展的一个重要趋势：与生命科学的结合学的结合第36页，共41页。预习；认真听课（补充内容的笔记）；再独立完成作业（勤翻书本）,；适当做些课外参考书上的习题；重视教师堂上讲解的例题和实验课小测验（重点中的重点）。如何学好有机化学？如何学好有机化学？第37页，共41页。.,有机化合物表示方法有机化合物表示方法.,价键轨道理论和杂化轨道理论价键轨道理论和杂化轨道理论.,有机化合物的官能团和有机反
19、有机化合物的官能团和有机反应的类型应的类型.,有机酸碱理论有机酸碱理论本本,章章,重重,点点第38页，共41页。作作,业业5、8第39页，共41页。掌握掌握,有机化合物的定义、有机化合有机化合物的定义、有机化合物的结构（物的结构（Lewis结构式）结构式）,、分类方法及共、分类方法及共价键理论，有机反应类型价键理论，有机反应类型,.熟悉熟悉,共价键的键参数（键的极共价键的键参数（键的极性）性）.了解了解,有机化学与生命科学的密切有机化学与生命科学的密切关系关系Lewis结构式，杂化轨道理论，有机反应类型结构式，杂化轨道理论，有机反应类型重点重点第40页，共41页。参考书:（1）邢其毅,徐瑞秋,周政基础有机化学(上下),高等教育出版社（2）美R.T.莫里森,R.N.博伊德有机化学(上下),科学出版社（3）龚跃法等有机化学习题详解,华中科技大学出版社（5）有机化学习题集吕以仙主编END第41页，共41页。
