有机化学 有机化合物的结构和性质.ppt

第一章 有机化合物的结构和性质 ?有机化学研究对象与有机化合物的特点. ?共价键的形成与键参数的含义： 价键理论、分子轨道与杂化轨道理论；键角、键长与键能。 ?共价键的断裂：均裂、异裂与协同反应。 ?有机化学酸碱理论：质子与电子对。 ?有机化合物结构与性质的关系. ?有机化学教材的知识结构体系. ① 1806年,Berzelius首先提出“有机化学” 概念；无机化学. ② 生命力学说：有机化合物只能来源于有机体（organic) 。 ③ 1828年, F.W?hler从无机物氰酸铵人工合成了有机物尿素,突破生命力学说约束,促进有机化学发展并成为一门单独学科。 ④ 20世纪初开始建立了以煤焦油为原料合成染料、药物和炸药为主的有机化学工业. ⑤ 1940年以来，基于石油的有机合成工业（纤维 、橡胶 、树脂和塑料）不断发展，与人类生活息息相关。 有机化学(研究含碳化合物) 成为独立学科的原因 ◆有机化合物已应用于人类经济生活的各个领域， 需要系统研究其性质、理论及合成方法与应用. ◆有机物与无机物的性质差异显著,需要用不同的方法和手段来进行研究. ∵ 有机物多由共价键构成的， 无机物多为离子键组成的。 ∴ 有机化合物有不同特点. 石墨的晶体结构(sp2) 分子式相同而结构相异因而其性质也各异的不同化合物,称为同分异构体,这种现象叫同分异构现象。 例如: 乙醇和二甲醚(官能团异构） 丁烷和异丁烷（碳链异构） 原子数目和种类越多,同分异构体数越多. 构造-构型-构象的区分 构造（constitution）： 分子中原子间的连接次序； 构型（configuration）： 一定构造的分子中，原子和 基团在空间的排布； 构象（conformation）： 一定构型的分子中，由于单键的旋转而导致原子和基团在空间的不同排布。 构型是固定的，而构象一般是瞬间的。构型的变化须破坏化学键，而构象的变化则不会发生键的断裂。 碳元素的核外电子排布 1s22s22p2,电负性居中,不易获得或失去价电子, 易形成共价键. (1) 路易斯结构式: 用共用电子的点来表示共价键的结构式. (2) 凯库勒结构式: 用一根短线代表一个共价键. (1)当原子组成分子时,形成共价键的电子运动于整个分子区域. (2)分子轨道：分子中价电子的运动状态,用波函数?描述 。 (3)分子轨道由原子轨道线性组合形成(LCAO) ,形成的轨道数与参与成键的原子轨道数相等. ?1=?1 + ?2 (符号相同,即:波相相同→成键轨道) ?2=?1 - ?2 (符号不同,即:波相相反→反键轨道) (4)每个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子. (5)电子总是首先进入能量低的分子轨道. ◆对称性匹配(位相相同)。 ◆最大重叠(成键的方向性)。 ◆能量相近(轨道杂化)。 如何使原子轨道的能量相近呢 (1)键长：两个成键原子的原子核之间的距离. (不同化合物中同一类型的共价键可能稍有不同,平均键长) (2)键角(方向性)：任何一个两价以上的原子,与其它原子所形成的两个共价键之间的夹角. (3)键能 ：气态原子A和气态原子B结合成气态A-B分子所放出的能量,也就是气态分子A-B离解成A和B两个原子(气态)时所吸收的能量. (泛指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值). ◆离解能：某个共价键离解所需能量. (指离解某个特定共价键的键能,如甲烷中四个C-H键的离解能是不同的). (4)键的极性和元素的电负性 　　　等性双原子分子H-H，Cl-Cl等的成键电子云对称分布于两个原子之间，分子的偶极矩为０，这样的共价键没有极性。 　　　下列化合物有极性（成键原子电负性不同）： 　　　H(?+) ? Cl(?-)　　　（极性共价键） 　　　H3C(?+) ? Cl(?-) 　（极性共价键） 键参数的含义 ◆ 键长及键能:反映键的强度,即分子的稳定性. 键长越短,键能越强,分子越稳定. ◆键角:反映分子的空间构型. ◆键的偶极距及键的极性:反映键的断裂能力,与反应活性相关. (1)均裂: 　　　两个原子之间的共用电子对均匀分裂，成键的两个原子各保留一个电子的断裂方式.产生活泼的自由基(游离基).