1、第九章第九章 有机化学概述有机化学概述一、有机化学的研究对象一、有机化学的研究对象 把来源于岩石、土壤、海洋及空气中的一些把来源于岩石、土壤、海洋及空气中的一些物质，如矿石、金属、盐类等，叫做物质，如矿石、金属、盐类等，叫做无机化无机化合物或无机物合物或无机物(inorganic compound)；把来源于动植物的物质，叫做把来源于动植物的物质，叫做有机化合物或有机化合物或有机物有机物(organic compound)。17世纪，世纪，Lemery把从自然界中取得把从自然界中取得的各种物质按照的各种物质按照来源来源分为：分为：1806年年 瑞 典 化 学 家 柏 其 里 乌 斯瑞 典 化
2、学 家 柏 其 里 乌 斯（Berzelius J）首次定义了有机化合物首次定义了有机化合物有生机之物有生机之物。认为：认为：只有动植物依靠一种神秘的只有动植物依靠一种神秘的“生命力生命力(vital force)”的参与，才能制造的参与，才能制造出有机化合物。这就是所谓的出有机化合物。这就是所谓的生命力学说生命力学说。这种唯心的生命力学说致使人们在相这种唯心的生命力学说致使人们在相当长的时期内不能揭示有机物的本质。当长的时期内不能揭示有机物的本质。1828年，德国化学家年，德国化学家武勒武勒(F.Whler)偶然偶然用无机物合成了有机物用无机物合成了有机物 尿素尿素：武勒武勒 “有机化学之父
3、有机化学之父”no vital forceNH4Cl+AgOCNO NH4OCN -NH2-C-NH2 Ammonium cyanate Urea (无机物无机物)(有机物有机物)人们发现有机化合物有一个共同点，人们发现有机化合物有一个共同点，即都含有即都含有碳元素碳元素。1848 1848年，德国化学家葛梅林年，德国化学家葛梅林(L.Gmelin)和凯库勒和凯库勒(A.Kekule)把有机把有机化合物定义为化合物定义为碳的化合物碳的化合物。从有机化合物的组成去定义：从有机化合物的组成去定义：德国化学家肖莱马德国化学家肖莱马(C.Schorlemmer)提出，可以把提出，可以把碳氢化合物碳氢化
4、合物(烃烃)看作有机看作有机化合物的母体，把含有其他元素的有机化合物的母体，把含有其他元素的有机化合物看作是化合物看作是烃的衍生物烃的衍生物，因此他把有，因此他把有机化合物定义为机化合物定义为“烃及其衍生物烃及其衍生物”。碳碳氢氢烃烃Note：CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由等由于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物。于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物。有机化学的研究对象是有机化学的研究对象是有机有机化合物化合物。它是研究有机化合物。它是研究有机化合物组组成成、结构结构、性质性质、合成、变化以、合成、变化以及伴随这些变化所发生的一系列及伴随这些变化所发生的一系列
5、现象的一门学科。现象的一门学科。医学是从宏观到微观的研究过程：医学是从宏观到微观的研究过程：人体人体 组织组织 细胞细胞 生物分子生物分子化学是从微观到化学是从微观到“宏观宏观”的研究过程：的研究过程：原子原子分子分子大分子大分子 当代，生命科学与化学科学相互渗透，两学科间当代，生命科学与化学科学相互渗透，两学科间的交叉研究，促进其共同发展。的交叉研究，促进其共同发展。在分子水平上对生命现象、疾病的发生、发展过在分子水平上对生命现象、疾病的发生、发展过程进行深入认识则推动了分子生物学的发展。程进行深入认识则推动了分子生物学的发展。有机化学与医学有机化学与医学 有机化学是重要的医学基础课有机化学
6、是重要的医学基础课 诺贝尔化学奖最近较多被生命科学工作者诺贝尔化学奖最近较多被生命科学工作者获得。获得。中国生命科学所取得的成绩与化学家的贡中国生命科学所取得的成绩与化学家的贡献密不可分。献密不可分。结晶牛胰岛素的人工合成结晶牛胰岛素的人工合成 酵母丙氨酸转移核糖核酸的合成酵母丙氨酸转移核糖核酸的合成1热稳定性差，可以燃烧热稳定性差，可以燃烧 灼烧试验可以初步区分有机物和无机物。灼烧试验可以初步区分有机物和无机物。有机物灼烧一般不留下残渣，金属有机物除有机物灼烧一般不留下残渣，金属有机物除外。外。2熔沸点低熔沸点低 3难溶于水难溶于水，易溶于有机溶剂，易溶于有机溶剂 相似相溶相似相溶4有机反应
7、慢且较复杂有机反应慢且较复杂 二、有机化学的特点二、有机化学的特点 5.结构复杂，种类繁多结构复杂，种类繁多 同分异构体的普遍存在同分异构体的普遍存在n 具有相同的分子式而性质和结构不相同的化具有相同的分子式而性质和结构不相同的化合物叫做合物叫做同分异构体同分异构体，这种现象叫做同分异构，这种现象叫做同分异构现象。现象。n 同分异构同分异构分为分为构造异构构造异构和和立体异构立体异构两大类。两大类。n 同分异构现象是有机物众多的重要原因同分异构现象是有机物众多的重要原因。有机化学反应的表示方法有机化学反应的表示方法反应式中用反应式中用箭头箭头代替等号，以表示反应代替等号，以表示反应的方向的方向
8、HCOCHHHHHHCOCHHHHH 乙乙 醇醇 甲甲 醚醚为书写方便起见常简化为为书写方便起见常简化为CH3CH2OH，CH3OCH3或或CH3OCH3。简化后的简化后的式子称为式子称为结构简式结构简式或或示性式示性式。结构式（实线式）结构式（实线式）碳原子总是四价的碳原子总是四价的三、有机化合物的分子结构三、有机化合物的分子结构14 烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象 CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3有机物分子中各原子的不同连接方式和次序有机物分子中各原子的不同连接方式和次序而引起的同分异构现象叫做构造异构而引起的同分异构现象叫做构造异构 二氯甲烷的下面二氯甲烷的下面3个式
9、子，实际上代表同一种个式子，实际上代表同一种物质，并不是同分异构体。物质，并不是同分异构体。ClCHClHClCHHClClCClHH立体结构式立体结构式HCHHHHHCHH10928有时还采用更简单的键线式。如：有时还采用更简单的键线式。如：OHCH3OH简化为CH3CH2CH2CHCHCH2CH3CH3简化为简化为CH2H2CH2CCH2CH2CH2CHCH2CHCH2CH3CH3CH 键线式的骨架中不标出碳和氢的元素符号，键线的键线式的骨架中不标出碳和氢的元素符号，键线的始端、末端、折角均表示碳原子。除此以外，线上若不始端、末端、折角均表示碳原子。除此以外，线上若不标明其他元素，就认为它
10、是被氢原子所饱和。假如标明其他元素，就认为它是被氢原子所饱和。假如碳和碳和其他原子或基团相连，则必须写出其他原子或基团相连，则必须写出。（二）有机化合物的构造式的表示方法（二）有机化合物的构造式的表示方法 采用键线式既方便又清楚，特别对于环采用键线式既方便又清楚，特别对于环状化合物来说，更是如此。状化合物来说，更是如此。书写结构式应该规范，下列式子都是错书写结构式应该规范，下列式子都是错误的。误的。OOHCCC或CCCCH2CH2丙 烷乙烯 对于一个有机化合物来说，通常只能用对于一个有机化合物来说，通常只能用结构式而不能用分子式来表示。结构式而不能用分子式来表示。结构式只反映出分子中各原子和基
11、团相结构式只反映出分子中各原子和基团相互连结的顺序和方式，互连结的顺序和方式，并没有反映出分子并没有反映出分子中各原子和基团在空间的排布中各原子和基团在空间的排布。因此，准。因此，准确地说，上述各种结构式只能称为确地说，上述各种结构式只能称为构造式构造式，它只能是有机化合物分子立体模型的投影它只能是有机化合物分子立体模型的投影式。式。六、有机化合物的分类六、有机化合物的分类 有机化合物一般有两种分类方法：根据分有机化合物一般有两种分类方法：根据分子中碳原子的子中碳原子的连接方式连接方式(碳链的骨架碳链的骨架)；根据决；根据决定分子主要化学性质的特殊原子或基团定分子主要化学性质的特殊原子或基团(
12、称为称为官能团官能团或功能基或功能基)。(一一)根据官能团分类根据官能团分类 Page 211 表表92(二二)根据碳链骨架分类根据碳链骨架分类1开链化合物开链化合物(脂肪族化合物脂肪族化合物)CH3CH2CHCH2CH3CH2CH2CH3 丁烷丁烷 1-丁烯丁烯 2碳环化合物碳环化合物 (1)脂环族化合物脂环族化合物 (2)芳香族化合物芳香族化合物 CH3苯苯 甲苯甲苯 萘萘 联苯联苯 1,3-环戊二烯环戊二烯 环己烷环己烷ON 呋呋 喃喃 吡吡 啶啶3杂环化合物杂环化合物五、有机化学反应的基本类型与反应中间体五、有机化学反应的基本类型与反应中间体 （二）（二）共价键断裂的两种方式共价键断裂
13、的两种方式 均裂与异裂均裂与异裂A能 量碳游离基均裂：A能 量碳正离子异裂：AA能 量碳负离子A或CCCCCAC(homolysis)(heterlysis)断裂的方式主要取决于反应物的分子结构和断裂的方式主要取决于反应物的分子结构和反应条件：反应条件：若键合的两个原子的电负性相等或相差很小，若键合的两个原子的电负性相等或相差很小，在光照在光照(紫外光紫外光)、高温、催化剂、高温、催化剂(如过氧化物如过氧化物)、气相、气相反应、非极性溶剂等条件下，有利于均裂。反应、非极性溶剂等条件下，有利于均裂。若键合的两个原子电负性相差较大，在酸、碱或若键合的两个原子电负性相差较大，在酸、碱或极性物质的作用
14、下进行反应，则有利于异裂。极性物质的作用下进行反应，则有利于异裂。共价键断裂后生成的共价键断裂后生成的碳正离子碳正离子、碳负离子碳负离子和和碳碳游离基游离基等都非常活泼，不稳定，它们的平均寿等都非常活泼，不稳定，它们的平均寿命大多很短促，只能作为反应的命大多很短促，只能作为反应的中间体中间体。取代反应取代反应 加成反应加成反应 消除反应消除反应 聚合反应聚合反应 重排反应重排反应 （二）（二）根据反应物和生成物的组成和结构根据反应物和生成物的组成和结构一、判断题一、判断题1键的极性大小主要取决于成键原子的电负性键的极性大小主要取决于成键原子的电负性之差。之差。2有机化合物分子中发生化学反应的主
15、要结构有机化合物分子中发生化学反应的主要结构部位是官能团。部位是官能团。3CX键的极性大小顺序为：键的极性大小顺序为：CFCClCBrCI；而极化性的大小顺序为而极化性的大小顺序为CI CBrCClCF 4CCl键具有强的极性，因此键具有强的极性，因此CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和和CCl4的极性应该依次增强。的极性应该依次增强。5氯原子即氯游离基。氯原子即氯游离基。6同分异构现象只能在有机化合物之间出现，不同分异构现象只能在有机化合物之间出现，不能在无机化合物和有机化合物之间出现。能在无机化合物和有机化合物之间出现。7sp3杂化轨道的空间构型是正四面体，其分子键杂化轨道的空间构型是正
16、四面体，其分子键角为角为10928。8键的偶极矩越大，键的极性越大，分子的极性键的偶极矩越大，键的极性越大，分子的极性也越大。也越大。9.共价键断裂的基本方式有两种共价键断裂的基本方式有两种(均裂和异裂均裂和异裂)，因，因此与之对应的反应类型也只有两种此与之对应的反应类型也只有两种(自由基反应和自由基反应和离子型反应离子型反应)。10无机化学中的离子反应与有机化学中的离子无机化学中的离子反应与有机化学中的离子型反应完全相同。型反应完全相同。11自由基属于亲核试剂。自由基属于亲核试剂。12当一个无机分子与一个有机分子发生反应时，当一个无机分子与一个有机分子发生反应时，通常把无机分子称为通常把无机
17、分子称为(进攻进攻)试剂。试剂。二、二、A型多选题型多选题1大多数有机化合物的结构中，都是以：大多数有机化合物的结构中，都是以：A.配位键结合配位键结合 B.共价键结合共价键结合 C.离子键结合离子键结合 D.氢键结合氢键结合 E.非极性键结合非极性键结合2下列物质中属于亲电试剂的是：下列物质中属于亲电试剂的是：A.CH3OH B.NH3 C.OH D.CH3CH2O E.Br23下列基团中属于自由基的是：下列基团中属于自由基的是：A.(CH3)3C B.(CH3)3C+C.(CH3)3C D.C6H5 E.Br4碳原子的杂化轨道，其能量：碳原子的杂化轨道，其能量：A.低于低于2s轨道轨道 B.等于等于2s轨道轨道 C.高于高于2p轨道轨道 D.等于等于2p轨道轨道 E.高于高于2s轨道而低于轨道而低于2p轨道轨道5有机化合物的准确定义为：有机化合物的准确定义为：A.来自动植物的化合物来自动植物的化合物 B.来自自然界的化合物来自自然界的化合物 C.人工合成的化合物人工合成的化合物 D.含碳的化合物含碳的化合物 E.碳氢化合物及其衍生物碳氢化合物及其衍生物6某化合物相对分子质量为某化合物相对分子质量为60，经化学分析含，经化学分析含C 40.1%，H 6.7%。此化合物的分子式为：此化合物的分子式为：A.C4H12 B.C3H8O C.C2H4O2 D.CH2O E.C3H6O
