有机化学 第1章.ppt

1. 有机化合物和有机化学 1.1 有机化合物 1.2 有机化学 1.1 有机化合物 或是C、H化合物及其衍生物 能燃烧、易挥发、低熔点 、不（难）溶于水、反应慢、 产物复杂 这种化学式称为凯库勒结构式，只表示原子的连接次序，不 表示空间排列方式 与无机化合物相同，有机化合物中的原子之间也是通过化 学键连接在一起，也有离子键、共价键、配价键等三种类型 的化学键。 3. 有机中常用的原子轨道和分子轨道 3.1 原子轨道与原子结构 原子轨道由原子核外核电荷数确定，通过量子化学计算出 核外的原子轨道(波函数)的数目与形状，描述电子在核外出 现的区域，如下图： 这里的轨道已没有真正的轨道含义，根据海森堡 测不准原理，电子的运动轨迹是没法准确描述的，我 们只能用统计的方法进行描述。 3.2.1 价键理论 （1）原子轨道直接重叠法 （2）原子轨道杂化法 （1）原子轨道直接重叠法 这种以头碰头的方式重叠叫?键，可沿键轴任意旋转 ? 键不能单独存在,通常是在? 键的基础上形成 但杂化轨道也有一定的局限性 2、分子轨道理论 轨道的形状如下图： 说 明： 在有机化学中我们将价键理论和分子轨道理论并举共用,相互补充。 2. 有机反应中的酸碱概念 在有机化学中叫亲电试剂（缺电子试剂） 速率＝P Z e-Ea/RT 升高温度，反应物的平均 动能升高，活化能降 低，反应速率升高。 3.2.3 哈蒙特（Hammond.G.S)假说 4.2 按官能团分类 C-H键键能 = 415kJ/mol 键能反映共价键的强度，键能愈大则键愈稳定。 17-4 4) 键的极性 非极性共价键 极性共价键 H-H Cl-Cl H-Cl δ+ δ- δ+ 部分正电荷 δ- 部分负电荷 偶极矩(?)有方向性 箭头由正端指向负端、指向 电负性更大的原子。 净偶极矩指向 多原子分子的偶极矩，是各键的偶极矩向量和。 17-5 2.1 布伦斯特酸碱（质子酸碱） 能给出H+者为酸， 能接受H+者为碱。 2.2 路易斯酸碱（广义酸碱） 能给出电子对的是碱，如： OH－ 、 NH3 等 在有机化学中叫亲核试剂（富电子试剂） 能接受外来电子对的是酸，如： H+ 、 Fe3+、 Zn2+ 、 BF3 、 AlCl3等 17-6 3.1 有机反应中的热力学 研究化学反应中平衡问题，及起点和终点，或反应的程度。符合热力学的一般规律。 ΔGΘ = ΔH Θ－ TΔS =RTlnK 3.2 有机反应中的动力学 研究反应过程、机理、反应速度等。 3.2.1 碰撞理论 认为反应是通过分子碰撞而发生的，数学模型是阿伦尼乌斯(Arrhenius)速率公式 3. 有机反应中的热力学和动力学 17-7 速率＝P Z e-Ea/RT P：为碰撞取向几率，与碰撞的位置有关 Z：为碰撞频率，与浓度有关 e-Ea/RT：为能量几率，与温度有关，一般每升高10℃ 速率提高2－4倍. 碰撞理论有许多不足之处： P 的确定很困难 Ea 的意义不明确 17-8 3.2.2 过渡态理论 认为反应是旧键的破坏，新建的形成。在此过程中有一个旧键未完全断裂、新键未完全形成的状态，叫过渡态。在此状态下能量最高。 A+B-C [A B C] A-B+C 能 量 过渡态 反应物 反应进程 Ea Ea是过渡态的能量与反应物的能量之差，叫活化能。 生成应物 过渡态 反应物 生成应物 17-9 过渡态理论很好的解释了活化能的意义，说明了温度升高反应速度加大的现象。 但过渡态理论的缺点是非常重要的过渡态的结构无法确定（太短暂），活化能也就无法计算。 认为在基元反应中，过渡态的结构与能量更接近的那一端类似。及放热反应类似于反应物，吸热反应类似于生成物。 A B 过渡态结构类似于 B A B 过渡态结构类似于 A 17-10 4.1 按碳链结合的方式分类 开链化合物（无环化合物、脂肪族化合物） 碳环化合物 脂环化合物 芳环化合物 杂环化合物 O 烃、卤代烃、醇、醛、酮、酸、胺等。 这是本课本的主要分类方法 4. 有机化合物的分类 17-11 魏能俊 有机化学 主讲教师：曹瑞军 Email地址： rjcao@mail.xjtu.edu.cn 29-1 1 有机化合物和有机化学 2 有机化合物的结构表达 3 有机中常用的原子轨道和分子轨道 29-2 5 有机反应中的酸碱概念 6 有机反应中的热力学和动力学 7 有机化合物的分类 8 有机反应的类型 4