模块一有机化合物的结构理论.ppt

第三讲 有机化合物结构表示法 Lewis结构式 一、定义：Lewis结构式（Lewis structures）是用“点”来表示电子，一个点代表一个电子。将组成分子的原子最外层电子全部表示出来，可以清楚地知道分子中每个原子的价电子成键情况，是否有成对的未共享电子（nonbonding electrons），即孤对电子（lone pair of electrons），以及是否带电荷等详细情况。 二、书写Lewis结构式规则： 除氢外，每个原子的最外层电子不多于8个，中性原子的外层电子结构应满足全充满的稳定的八隅体构型。一般来说，在中性分子中，氢形成一个共价键，O形成2个共价键，N形成3个共价键，C形成4个共价键，卤素原子形成1个共价键。 ?? Lewis结构式可以简化表示，即用“短线”表示成键电子对，用“点”来表示未成对电子和孤对电子，例如上述表示水、水合质子、氢氧根离子和双氧水的Lewis结构可以简写为： Kekulé结构式 二、键线式 键线式则是另一种简化的Kekulé结构书写方式，以短线代表碳－碳键，碳氢键略去不写，再加上碳氢以外其它原子组成的官能团即可。这种表示方式非常直观和简便。以下对比了3-甲氧基己醛的Kekulé式、Kekulé简写式以及键线式，显然使用键线式是最简便的一种的表达方式。 第四讲 分子轨道理论简介 第五讲 杂化轨道理论 杂化轨道理论指出： 所谓杂化（hybridization）是一个能量的均化过程。经过了能量均化后的杂化轨道，其形状更有利于形成共价键时的轨道间重叠，从而形成能量更低和更稳定的共价键。 二、sp2杂化与碳碳双键 　　　乙烯分子的成键情况以及乙烯分子的球棍模型和比例模型如下图所示。 ???? 三、sp杂化与碳碳叁键 　　　碳原子还可以进行sp杂化，即由1个2s轨道与1个2p轨道杂化形成2个sp杂化轨道（sp-hybrid orbital）。每个sp杂化轨道含有1/2的s轨道成分，1/2的p轨道成分，其能量高于2s轨道，低于2p轨道。sp杂化轨道的形状类似sp3杂化轨道。 四、碳正离子、碳负离子和碳自由基的结构与稳定性 　　　碳正离子和碳自由基具有平面结构，而碳负离子则呈角锥状，因此杂化轨道理论指出在碳正离子和碳自由基中，碳原子都采用sp2杂化方式，并使用3个sp2杂化轨道形成3个σ键，形成一个平面的分子。不同的是，在碳正离子中，2p轨道上没有电子，而在碳自由基中，2p轨道上有一个单电子。 ????碳负离子的结构与碳正离子或碳自由基不同，因为带负电荷的碳原子最外层有3对成键电子和1对未成键电子，这样的4对电子需要采取相互远离的方式排列，因此碳负离子采用sp3杂化轨道成键，未成键电子对与3个共价键形成一个四面体结构。碳正离子、碳自由基和碳负离子的结构对比如下图所示。 　　　碳正离子、碳自由基和碳负离子的结构与稳定性直接受到与之相连接的基团的影响。它们稳定性的一般规律如下： （1）苄基型或烯丙型一般较稳定； （2）碳正离子或碳自由基是：3°＞2°＞1°； （3）碳负离子则是1°＞2°＞3°。 第六讲　有机化合物的酸碱理论 一、Lewis电子酸碱理论 　　　凡能接受电子对的任何分子、离子或原子团统称为Lewis酸，凡是含有给出电子对的分子、离子或原子团统称为Lewis碱，即酸为电子对接受体（简称受体），碱为电子对供给体（简称供体）。 二、Bronsted-Lowry的质子酸碱理论 　　　凡能给出质子的分子或离子都是Bronsted -Lowry酸，凡能与质子结合的分子或离子都是Br?nsted -Lowry碱。根据这一理论，酸和碱彼此统一在对质子的关系上。一般称Bronsted -Lowry酸脱去质子的部分称为其共轭碱，同样，Bronsted-Lowry碱质子化后就称为其共轭酸。一个碱的碱性越强，其共轭酸的酸性越弱；反之亦然。 第七讲 有机化合物的电子效应 一、诱导效应（inductive effects） 　　　与H-C键为标准。当H被某个基团取代，如果该基团与碳成键的电子对更偏向碳，则为给电子基团，否则则为吸电子基团。 诱导效应的强弱变化有以下规律： A．同一族的元素随着原子层的增加而吸电子诱导效应降低。如： ????????—F —Cl —Br —I????????—OR —SR????????—NR2 —PR2 ????B．同一周期的元素从左到右吸电子诱导效应增加。如： ????????—F —OR —NR2 —CR3 ????C．不同杂化状态的碳原子以s轨道成分多者吸电子能力强。（spsp2sp3）反映在基团方向时，如： ????D．带正电荷的基团具有吸电子诱导效应，带负