有机化学：2 有机化合物化学键.ppt

第二章 有机化合物的化学键 第一节 共价键的形成 1.理论要点： (1)两个原子相互接近时，自旋方向相反的单电子可以配对形成共价键。 (2)电子配对时放出能量越多，形成的化学键越稳定。 (3)原子轨道重叠部分越大，两核间电子概率越大，所形成共价键越牢固，分子也越稳定。 (4)能量相近的原子轨道可进行杂化后形成杂化轨道后成键。 有机分子中O原子和N原子也常以杂化轨道而成键。如O，形成两个单键时，为不等性sp3杂化，形成双键时，以sp2轨道成键。 注意：这里不能对s、px、py、pz绝对化，如C的sp3杂化轨道与H的s轨道的组合相当于s-px组合。 第二节 共价键的属性 一、共价键的极性与极化性 （一）极性 不同原子间形成的共价键，由于原子电负性的不同，正负电荷重心不再重合，电负性大的一端显负电，电负性小的一端显正电。即在键的两端出现了正极和负极，这样的共价键具有极性，称极性共价键，简称极性键。 相同原子形成共价键电荷均匀分布，是非极性键。 键矩定义为：μ=q×d (D) 键的极性大小主要由成键原子间的电负性差值决定。 电负性差值越大，键的极性就越强。 （二）极化性 是指在外电场作用下，共价键极性发生变化的能力。或者说极化性是指共价键对外电场的感受能力。 如 三、键能 形成共价键过程中体系释放的能量或共价键断裂过程中体系吸收的能量。 多原子分子中，相同的化学键键能相等。 σ键的键能大于π键。 五、共价键的断裂方式和有机反应的类型 1．均裂 成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团。 2．异裂 成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团所有，形成正、负离子。 第三节 分子间作用力及其影响 一、分子间作用力 1．范德瓦尔斯力：主要有偶极-偶极作用（取向力）和色散力。 结论：①分子量相同的分子，极性越大，相互间的作用力越强； ②极性相近的分子，分子量越大，分子间的作用力越强； ③当极性和分子量都相同时，分子间的距离越小，分子间的作用力越强。 第三节 分子间作用力及其影响 2．氢键效应 与氢原子直接相连的原子具有较小原子半径、电负性强(N、O、F)时，两原子的共用电子对强烈地偏向于电负性强的原子，使氢原子形成近乎裸露的质子。此时的氢原子周围存在较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的特点(N、O、F)的原子时，该原子周围的电子云密度很大，二者间存在一定的相互吸引力，这种静电吸引力称为氢键。表示为X—H----Y 。 第四节 共振论 理论要点： 1．共振杂化体是单一物质，可用以表达分子的真实结构，但它既不是几个共振结构式的混合物，也不是几种结构互变的平衡体系。 2．共振结构式不具客观真实性，是近似的或假想的。单独哪一个共振结构式都不能完满地表述分子性质，但每一个都有一定的意义，与真实的结构存在内在的联系，在一定程度上共同反映物质的特征。 3．共振结构式可用以说明分子或离子等中间体的稳定程度或分子中电荷分布的位置。书写共振结构式时，其数目有一定的任意性，结构相似的物质，共振式数目越多，结构越稳定。 4．共振结构参与杂化的比重是不同的。能量越低、越稳定的共振结构式参与程度越大，对共振杂化的贡献越大。一般书写时，写出贡献大的几个结构式即可。 三、非等性共振结构 共振结构参与杂化的比重是不同的，能量越低、越稳定的的共振结构式在共振杂化体中占较大的分量，贡献越大，越趋近于真实结构。 如：苯的共振结构式为 五、共振论与分子性质的关系 1．说明分子的稳定性 2．估计反应性能 如硝基苯亲电取代发生在硝基的间位，可通过不同取代部位所得中间体的稳定性分析来判断。 3．确定分子中电子云的分布，从而解释其性质，如羧酸的酸性比醇强。 第五节 决定共价键中电子分布的因素 一、诱导效应 诱导效应还可分为静态诱导效应和动态诱导效应。 静态诱导效应：未发生反应时分子中诱导效应的存在情况，由分子本身的成键原子和结构特征决定，是分子的固有性质，不受外界因素干扰。 动态诱导效应：在反应的瞬间，分子受外界电场 (如试剂) 的影响而引起分子中电子云密度分布状态暂时改变的效应。 如 二、场效应 分子中相互作用的两部分，通过空间传递电子所产生的诱导效应。在下例中如无场效应，则酸性应为邻位大于对位，但该例却是对位的酸性较大。 π电子的运动范围不再局限于某两个原子间，而是在四个C原子间－－电子平均化。 这种结构必然会导致物质物理性质和化学性质的改变，从物理常数看典型的C-C和C=C键长应为154pm和134pm，而1,3-丁二烯分子中分别为146pm、136pm，两键均介于一般的单、双键之间。 还会导致内能降低(稳定性增强)等性质。 四、超共轭效应 1.σ-π共轭体系：碳氢键与重键