医用基础化学第六章有机化合物概论.ppt

有机化合物和有机化学 17世纪中期, 把从自然界中取得的各种物质,按照来源分为: 动物物质 植物物质 矿物物质 随后又将矿物物质称为无机物, 而将动物物质和植物物质称为有机物。 在化学发展史的长河中曾经有过一段时期, 有机化合物被认为只能来源于有生命的机体, 不可能由无机物合成。 1828年德国年轻化学家F.W?hler在实验过程中发现典型的无机化合物—氰酸铵能转化成有机化合物—尿素（从哺乳动物尿中分离出来的化合物）。 此后人们又陆续合成了许多有机化合物。科学实验的事实打破了只能从有生命的机体得到有机化合物的错误理念。许多生命物质如蛋白质、核酸等如今也都成功地合成了。由于历史的沿用，现在人们仍然使用“有机”两个字描述有机物和有机化学, 不过它的含义与早期“有机”的含义已完全不同。 有机化合物和有机化学的现代定义： 有机化合物(organic compounds) — 含碳的化合物 有机化学(organic chemistry)是研究有机化合物的结构、性能和合成方法的一门科学。 CO32-、CO2、CO、CN-、OCN-、SCN-等由于其性质与无机物相似，习惯上仍列为无机物 有机化学是医学课程中的一门重要基础课，也是生命科学不可缺少的化学基础。 一、路易斯共价键理论 1916年 Lewis 提出了经典共价键理论：当两个或两个以上相同的原子或电负性相近的原子相互结合成分子，分子中原子间可以通过共享一对或几对电子达到稳定的稀有气体的电子构型，形成化学键。这种由共享电子对形成的化学键称为共价键（covalent bonds）。 稀有气体除氦仅有两个价电子外，其他的价电子层中均为八个电子，路易斯共价键理论又称为八隅律（octet rule）。 第一节 有机化合物的基本机构 碳原子既不容易得到电子,也不容易失去电子。因此, 有机化合物分子中的原子间主要以共价键相结合, 以满足八隅律。 这种用电子对表示共价键结构的化学式称为 Lewis 结构式。它主要用于说明有机反应机制中电子的转移。 简化的Lewis结构式: 二、现代共价键理论基本要点 当两个原子互相接近到一定距离时, 自旋方向相反的单电子相互配对, 使电子云密集于两核之间, 降低了两核间正电荷的排斥力, 增加了两核对电子云密集区域的吸引力，因此, 使体系能量降低, 形成稳定的共价键。 每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目, 即一个原子含有几个单电子, 就能与几个自旋方向相反的单电子形成共价键, 这就是共价键的饱和性。 当形成共价键时, 原子轨道重叠程度越大, 核间电子云越密集, 形成的共价键就越稳定。因此, 共价键总是尽可能地沿着原子轨道最大重叠方向形成, 这就是共价键的方向性。 三、碳的杂化轨道 价键理论揭示了共价键的本质，但它无法解释甲烷分子(CH4)中4个碳氢键的键角相同，均为109°28′的事实。1931 年鲍林在价键理论的基础上，提出了杂化轨道理论 (orbital hybridization theory)：原子在形成分子时，由于原子间的相互影响，同一个原子内的不同类型、能量相近的原子轨道可以重新组合成能量、形状和空间方向与原来轨道完全不同的新的原子轨道。这种重新组合过程称为杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道（hybridization orbitals）。 碳原子的6个核外电子运动于各自的原子轨道中： C：1s2 2s22p2 价电子层： 在有机化合物中, 碳并不直接以原子轨道参与形成共价键, 而是先杂化, 后成键。碳原子有3种杂化形式 — sp3、sp2 和 sp 杂化。 基态： 四、共价键的属性 键长 ：成键原子的核间距离 键角：两共价键之间的夹角 键能：离解能或平均离解能 决定分子 空间构型 → 化学键强度 键的极性: 成键原子间的电荷分布 → 影响理化性质 键长/pm 109 154 134 120 对于同种原子形成的共价键，公用电子由两个原子核均等“享用”： 两个成键原子既不带正电荷 ,也不带负电荷，这种键没有极性，叫非极性共价键。 当两个不同原子成键时，由于两个键合原子拉电子能力不同，即电负性不同，使共用电子对发生偏移，一方原子带部分负电荷(δ-)，另一方带部分正电荷(δ+)： 这种成键电子云不是平均分配在两个成键原子核之间的共价键称为 极性(共价)键 (pola