01第一章 绪论（lb）.ppt

1.1、有机化学及其研究对象 有机化合物和有机化学 有机化合物就是含碳化合物（CO、CO2、H2CO3及其盐类的性质更接近于无机物,放在无机化学中学习）。 或者说有机化合物是碳氢化合物（烃）及其衍生物。 有机化学也就是研究烃及其衍生物的化学。 1.2 有机化合物的特性 可燃性 热稳定性差 熔点较低，多为气体、液体； 难溶于水，易溶于有机溶剂 反应速度比较慢 常发生副反应 1.2.1有机化合物结构上的特点——同分异构 同分异构体: 分子组成相同, 而结构不同的物质。 同分异构现象: 分子组成(分子式)相同, 而结构不同的现象。 有机化合物分子结构(structure) 包括: 分子的构造(constitution)、构型(configuration)、构象(conformation) 构造: 是指组成分子的原子或基团的相互连接次序和方式。 构型: 是指组成分子的原子或基团的固有空间排列。 构象:是指组成分子的原子或基团的相对空间排列。 构型和构象都是有机物分子的立体化学状态, 是在分子构造相同时, 组成分子的原子或基团的空间排列状态. 1.3.2 分子轨道理论 1932年 (美)密立根和(德)洪特提出:成键电子的运动并不局限于成键原子之间,而是在整个分子的区域内,即在整个分子体系的三维空间内,都有一定的分布概率(ψ2) ，成键电子的运动是离域的. 分子轨道包括: 成键轨道、反键轨道(能量由低到高) 1.3.3 碳原子轨道的杂化 1. SP3杂化 与基态轨道相比，杂化轨道具有以下特点： a). 能量相等，成分相同（1/4s轨道和3/4p轨道）； b). 杂化轨道的电子云分布更集中，可使成键轨道间的重叠部分增大，成键能力增强； c). sp3 杂化轨道在空间尽量伸展，呈最稳定正四面体型，轨道夹角109°28′。 sp3 杂化又称为正四面体杂化。 2. SP2杂化 由2s轨道和两个2p轨道杂化，形成三个等同的sp2 杂化轨道。另有一个2p轨道不参与杂化。 ?a). 杂化轨道成分：1/3s轨道和2/3p轨道； ?b). 成键能力较sp3杂化轨道弱，但较未杂化轨道强； ?c). 杂化轨道呈平面三角形，夹角120°。未杂化2p轨道垂直于这一平面。 3. SP杂化 由2s轨道和一个2p轨道杂化，形成两个等同的sp 杂化轨道。另有两个2p轨道不参与杂化。 ?a). 杂化轨道成分：1/2s轨道和1/2p轨道； ?b). 成键能力较sp2杂化轨道弱，但较未杂化轨道强； ?c). 杂化轨道呈直线型，夹角180°。另两个未杂化2p轨道与这一直线两两垂直。 1.3.4 σ键和π键 共价键具有方向性。按照成键的方向不同，分为σ键和π键。σ键和π键是两类重要的共价键。 1. σ键： 在甲烷分子中，存在四个等同的C-H键，碳原子采取sp3 杂化。取一个杂化轨道进行分析 σ键的成键特点： 1). “头碰头”成键，电子云近似圆柱形分布； 2). σ键可以旋转； 3). σ键较稳定，存在于一切共价键中。 因而，只含有σ键的化合物性质是比较稳定的（烷烃）。 2.π键： 在乙烯分子中，碳原子采取sp2 杂化。另有一个p轨道不参与杂化，而形成另一类型的共价键π键。 未杂化的p轨道可以“肩并肩”平行重叠成键，形成π键。构成π键的电子叫做π电子。 1.3.6 共价键的均裂和异裂 化学反应的发生实际上就是旧键的断裂和新键的生成。共价键的断裂有两种方式： 1.4 有机化合物的结构式及其表示方法 π键的成键示意图 π键的成键特点： 1). “肩并肩”成键；2). 电子云重叠程度不及σ键，较活泼；3). π键必须与σ键共存；4). π键不能自由旋转。 因而，具有π键的化合物性质较活泼（烯烃、炔烃等）。 1.3.5 共价键的属性 1、键长键长是共价键结合的两个原子核核心之间的矩离。 2、键角两个共价键之间的夹角。 3、键能当A和B两个原子（气态）结合生成A-B分子（气态） 时，所放出的能量称为键能。 4、键矩正（或负）电荷中心的电荷值（e)与正负电荷中心之 间的矩离(d)的乘积:键矩 μ=e*d 1. 键长——由共价键连接起来的两个原子的核间距离 单位：1 nm = 10 A 。 在不同化合物中的C－C 键 0.1466 H2C=HC—CH=CH2 sp2-sp2 0.1510 H3C—CH=CH2 sp3-sp2 0.1540 H3C—CH2CH3 sp3-sp3 0.1530 H3C—CH3 sp3-sp3 键长(nm) 化合物 键类型 键长(nm) C — H 0.109 C — C 0.154 C — C 0.120 C C 0.134 注意： 不同的共价键有不同的键长