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有机化学第一章绪论a

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有机化学第一章绪论

有机化学第一章绪论

脑白金（Melatonine)
MeO
CH2 CH2 NHAc N H
感冒药物
快克，康泰克，白加黑，康必得，速效感冒胶囊，泰诺 主要成份为对乙酰氨基酚
H N O
HO
CH3
对乙酰氨基酚
对乙酰氨基酚能抑制前列腺素的合成而产生解热作用
药物：
HO H
NO2
NO2
H NHCOCHCl 2 CH2OH
H Cl2CHCONH
(b) 碳原子的sp2杂化
(b) 碳原子的sp2杂化
120 120
府视图
(c) 碳原子的sp杂化
(b) 碳原子的sp杂化
(3) 分子轨道理论 (molecular orbital theory)
分子轨道(MO)：由原子轨道线性组合而成。 成键电子在整个分子轨道中运动。
+
+
节面
反键轨道
φ1
He Ne Ar Kr Xe
Cs
Fr
Ba
Ra
La
Ac
Hf
Rf
Ta
Db
W
Sg
Re
Bh
Os
Hs
Ir
Mt
Pt
Uun
Au
Uuu
Hg
Uub
Tl
Pb
Uuq
Bi
Po
At
Rn
Ce Th
Pr Pa
Nd U
Pm
Sm
Eu
Am
Gd
Cm
Tb Bk
Dy Cf
Ho Es
Er Fm
Tm Md
Yb No
Lu Lr
Np
Pu
有机物和无机物的区別

有机化学-1 第一章 绪论

有机化学-1 第一章 绪论
CH4 CH3 CH2 CH CH3 + H CH2 + H CH + H C + H Ed ( CH3-H ) =423 kj / mol Ed ( CH2-H ) =439 kj / mol Ed ( CH-H ) =448 kj / mol Ed ( C-H ) =347 kj / mol
C-H键键能 (423+439+448+347)/4=414 kj/mol 键键能=( 键键能
2003-2008年 2003-2008年
2009年至今 2009年至今
1999-2003年 年 化学(师范类) 化学(师范类) 2003-2008年 年 有机合成 2009年至今 2009年至今 有机化学
安徽师范大学 理学学士 中国农业大学 理学博士 中科院大连化物所 博士后
第一章 绪论
§ 1-1 有机化学的产生和发展 § 1-2 有机化合物的分类 §1-3 有机化合物结构式的表达方式 §1-4 现代共价键理论 §1-5 共价键的断裂和有机反应的类型
4,键的极性和极化性 ,
两个不同原子形成共价键时, 两个不同原子形成共价键时,将使键产生极性 不同原子形成共价键时
δ H δ Cl H C m H Cl C =3.57X10
-30
=3.57X10-30 C m Cl
极化性:键的极性大小取决于成键的两原子电负性 极化性:
的差值,与外界条件无关, 永久的性质 的差值,与外界条件无关,是永久的性质
H3C NH2 N O
O
硝羟硝
S OH 硝磺羧 O
§1-3 有机化合物结构式的表达方式
H H C H C H H C C H CH3CHCH2CH3 CH3

有机化学第一章 绪论

有机化学第一章 绪论

有机化合物与人们的生活密切相关： 衣、食、住、行都离不开有机化合物； 动植物体和人类本身也是由有机化合物组成的。 有机化合物种类繁多，数量巨大，且增加很快。
1880 年 12,000 种
1910 年 150,000 种
1940 年 500,000 种
1961 年 1,750,000 种
1965~1970年，年均新增26.2万种，1995~2000年，年 均新增130万种。
HO OH
OH OH
HO HO OH OH
海葵毒素
HO HO
OH
③分子识别和分子设计正在渗透到有机化学的各领域； 计算机技术引入，在结构测定、分子设计和合成设计等 方面都发挥着重要的作用。
④有机化学继续在农用化学品、药物和医用化学品以及
分子电子材料的开发中起主导作用。 ⑤绿色合成：环保，资源可持续利用； 原料简单、条件温和，经过简单步骤，快速、高选择性、 高效地转化为目标分子。
分子式：C129H223N3O54
有64个手性中心， 可能的异构体271。
H2N O
OH O O HO OH O OH CH3 HO OH OH OH OH H2C OH OH OH HO OH OH O OH OH OH OH OH OH
O HO N H
O
HO CH3 OH CH3 OH
OH CH3 CH3 O O CH3
C
C
C C
C
若三个骨架都和氢结合的话，分子式是相同的(C5H12)。
具有相同的分子式而结构不同的化合物，称为同分异构 体，这种现象称为同分异构现象。 有机化学中，不能只用分子式来表示一个有机化合物， 而必须用构造式。
含5个碳原子的化合物，开链的分子骨架有：

有机化学 第1章 绪论

有机化学 第1章 绪论
有机化学
第一章 绪 论
【本章重点】
共价键的形成及共价键的属性、诱导效应。 【必须掌握的内容】 1. 有机化合物及有机化学。 2. 有机化合物构造式的表示方法。 3. 共价键的形成——价键法（sp3、sp2 sp杂化、σ键与π 键）和分子轨道法。 4. 共价键的基本属性及诱导效应。 5. 共价键的断键方式及有机反应中间体。 6. 有机化合物的酸碱概念。
2Cl·
△H = +242kJ / mol (
双原子分子键能也就是键的离解能；多原子分子 同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。
如： CH4 +435.1 ·CH +443.5 ·CH2 +443.5 ·CH +338.9 而CH
4 3
离解能△H（kJ / mol） ·CH3 + H· ·CH2 ·CH ·C ·C + H· + H· +物通过蒸馏、结晶、吸附、
萃取、升华等操作孤立出单一纯净的有机物。
[结构] 对分离出的有机物进行化学和物理行为的了解
，阐明 其结构和特性。
[反应和合成] 从某一有机化合物(原料)经过一系列反
应转化成一已知的或新的有机化合物(产物)。
§有机化合物的特点
有机化合物的特点通常可用五个字概括： “多、燃、低、难、慢”。
△H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol 故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。 一般来说，有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越 大，键就比较稳定。
4. 键的极性与偶极矩 由两个电负性不同的原子组成共价键时，由 于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成 键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价 键的正负电荷中心不重合形成极性键。

《有机化学》第一章 绪论

《有机化学》第一章 绪论

Sp3杂化
2P
2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp3杂化轨道
Sp2杂化
2P 2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp2杂化轨道
Sp2和sp3杂化轨道的形状大体相似，只是由于s成分的 逐渐增多，形状较胖，电负性较大。
Sp杂化
2P 2S 6C
2P 跃迁 2S
杂化
Sp杂化轨道
判断杂化类型的方法（第2和3章重点讲）
第一节 有机化学（Organic chemistry)发展概况
Organic一词的意思是有机的、有生命的 ， 因此，有机化合物的最初定义是指来源于 动、植物体的物质 。
甘蔗------制取蔗糖； 大米或果汁----酿制酒精 植物油和草木灰共融--------制成肥皂 米醋------乙酸等称为有机物，形成“生命力论”
共价键 C--C C＝C C—O C—N C--Br
键能 347．3 611 359．8 305. 4 284．5
3、键角(bond angle) 有机分子中二个共价键之间的夹角，称为键角。
4、键的极性和分子的极性
当两个相同的原子或原子团形成共价键时，由 于其电负性相同，因此成键电子云对称地分布 在两个原子周围，分子的正、负电荷中心重合， 这种键称为非极性共价键。
=dq 偶极矩的单位为德拜（Debye, Debye.Peter 荷兰物理学家), 简写为D。1D=10-8cm 10-10静电单位。
双原子分子的极性就是其键的极性，多原子分子 的极性是各个价键极性的矢量和。偶极矩是矢量,方向 从正电荷中心指向负电荷中心,可书写如下：
δ＋
H
－
Cl
偶极矩 u=q•d
由于青霉素的发现和大量生产，拯救了千百万 肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命，及时 抢救了许多的伤病员。青霉素的出现，当时曾轰 动世界。为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、 钱恩、弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学和生 理学奖。

有机化学 chap1-绪论

有机化学 chap1-绪论

1848年—— 含碳化合物的化学 1854年
油脂
有机物 × 无机物
1874年—— 碳氢化合物及其
衍生物的化学
维勒(德国)
2020年4月17日星期五
NH4OCN(氰酸铵)
△
O NH2–C–NH2(尿素)
《有机化学》
有机化学——碳化合物的化学
1、与人类关系密切
凭什么一个C
就能成为一门 独立学科？
2、数量众多
生命科学 材料科学 环境科学 化学生物学 能源、工业、农业 ...... 等方面
1901~1998年，诺贝尔化学奖共90项，其中有机化学方面的 化学奖55项，占化学奖61%
2020年4月17日星期五
《有机化学》
1989年美国Harvard大学kishi教授等完成海 葵毒素(palytoxin) 的全合成。
Constitution(构造):指组成分子的原子或基团相互 连接的顺序。如C2H4Cl2有CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2
2020年4月17日星期五
《有机化学》
Configuration(构型):指组成分子的原子或基团的固 有空间排列，其排列状态的改变，必须靠共价键的断 裂和新的化学键的形成。
化合 物
醛、酮 CH3–CHO CH3-C-CH3 O 羧酸和羧酸衍生物 CH3–COOH CH3-C-Cl
生 含氮 硝基化合物 CH3–NO2
物 化合
胺
CH3–NH2
物 重氮和偶氮化合物
–+N2HSO4-
杂环化合物 O 2020年4月17日星期五
S
《有机化学》
四、有机物结构表示方式——构造式 表示无机物——分子式——组成(H2O) 构造式——分子中原子的连接方式和次序。

有机化学：第一章绪论

有机化学：第一章绪论

C2H6O
HH
H
H
H C C OH
HCO
Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HH
乙醇
H
H
甲醚
同分异构现象非常普遍。
三、有机化合物的共同性质
1. 为什么化工厂在有机产品车间前都有“严 禁火种”的告示牌？
2. 为什么白糖放在热锅里炒时，熔融后焦化 变黑？
3. 为什么油渍不能被水洗掉而能被汽油擦去？
三、有机化合物的共同性质
• 对热不稳定，可以燃烧；
1. 开链化合物：
• 碳原子相互结合成链状，两端张开不成环；
CH3CH2CH2CH3 丁烷
CH3CH=CHCH3 2－丁烯
2.碳环化合物：
• 碳原子相互连接成环；
1）脂环化合物：性质与开链化合物类似；
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 正己烷
H2C
H2 C
CH2
H2C
CH2 C H2
环己烷
2）芳香族化合物：具有特殊的“芳香性”；
有机化学
第一章 绪 论
有机化学的重要性
• 有机化学是医学科学的一门基础理论课程。
• 医学科学的研究对象是复杂的人体，组成人 体的物质除了水和一些无机盐以外，绝大部 分是有机物，它们在体内有着不同功能，并 进行一系列的化学变化。
有机化学的重要性
• 生物化学是运用有机化学的原理和方法研究生 物体内化学变化的一门科学。
H2 C
H2C
CH2
H2C
CH2
C H2
苯
环己烷
3. 杂环化合物：
• 环中具有其他杂原子，如氧、硫、氮等。
O
N
呋喃
吡啶
（一）、根据碳链骨架分类：

《有机化学》第1章_绪论(高职高专 )

《有机化学》第1章_绪论(高职高专 )

1.1 有机化合物和有机化学
一.有机化学(Organic Chemistry)的发展
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.Wöhler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。
特殊的共价键组成决定了上述特点。
石墨的晶体结构(sp2)
Graphite
金刚石的晶体结构(sp3)
足球烯erical
有机化合物结构上存在同分异构现象：
一.同分异构现象 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。
A:B A·+ B·
例如：
Cl : Cl (光照) Cl·+ Cl· CH4 + Cl · CH3 ·+ H : Cl
例如: 乙醇和二甲醚(官能团异构）
CH3CH2OH CH3OCH3
CH3 CH3CHCH3
丁烷和异丁烷（碳链异构）
CH3CH2CH2CH3
原子数目和种类越多,同分异构体数越多.
碳架异构 构造异构 同分异构 立体异构 构型异构 位置异构
（丁烷与异丁烷） （1-丁烯与2-丁烯）
官能团异构 （二甲醚与乙醇） 构象异构
(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.

有机化学-1(绪论)

有机化学-1(绪论)

分子轨道的饱和性和方向性
• 通过分子轨道形成共价键时， 同样有饱和性和方向性。 • 当碳原子的2px轨道和氢原 子的1s轨道形成C-H键时， 在保证两个原子核尽可能远 离的同时，1s轨道只有沿 着x轴的方向才能与2px轨 道产生最大程度的重叠 。 从图可以看出，达到同样的 重叠程度，两原子核间的距 离a明显大于b。
第二节 有机化合物的结构
共价键理论
• 1857年凯库勒和库帕分别独立地指出有机化合物中的碳原子都 是四价的，而且互相结合成碳链，这一理论成为有机化学结构的 基本理论。 • 1861年布特列洛夫提出化学结构的观点：指出分子中各原子以 一定的化学力按照一定次序结合，这种按照一定次序的结合叫做 结构，结构决定了它的性质。 • 有机化合物是含碳化合物，碳原子最显著的特点是以共价键与其 他原子结合，并且大多数有机化合物由碳、氢、氧、氮等元素构 成，这些元素都是非金属。非金属元素在形成化学键时，也主要 是以共价键结合。构成有机化合物的化学键最主要的是共价键， 因此，研究有机化合物的结构首先必须要研究共价键。
• 关于共价键的解释，有价键理论和分子轨道理论。
价键理论
• 电子配对法（价键法，VB）：共价键的形成是由于成 键的两个原子都具有未成键的电子，且自旋方向相反， 自旋相反的成单电子相互接近时，可以相互配对形成稳 定的化学键。这种自旋相反的两个电子相互配对构成的 化学键叫做共价键。 • 基本要点：自旋相反的成单电子相互接近时，核间电子 云密度较大，可形成稳定的化学键；共价键有饱和性， 一个原子有几个未成对电子苄可以和几个自旋相反的电 子配对成键；共价键有方向性，共价键尽可能沿着原子 轨道最大重叠的方向形成，最大重叠原理。为了产生最 大重叠，碳原子通常发生杂化。 • 碳原子的2s, 2p轨道上的四个外层电子在形成有机化合 物时，激发状态下，相互补偿，发生杂化。 • 杂化轨道的产生：电子云重叠最多；成键电子云与其它 电子云重叠最少；成键原子间的相互排斥作用最小。

有机化学-第一章-绪论

有机化学-第一章-绪论

sp2杂化的碳原子的几何
构型为平面三角形。
sp2杂化的碳原子 有机化学 第一章
24
sp1杂化
sp杂化轨道 形状：梨形
成分： 1/2 s + 1/2 P 夹角： 180° 碳原子构型：直线型
未参与杂化的两个 p 轨道的对 称轴相互垂直，且均垂直于sp 杂化轨道对称轴所在直线。
可形成两个 键和两个π键
19
杂化轨道理论 (hybrid orbital theory) 碳原子在基态时的价电子层电子构型
C : 2s2 2px1 2py1 2pz0
吸收能量
C*： 2s1 2px1 2py1 2pz1
sp3杂化
重新 分配
sp2杂化
sp杂化
有机化学 第一章
20
sp3杂化
可形成四 个 键
有机化学 第一章
21
ψ*
能
1
2
量
ψ
原子轨道组合成分子轨道必备条件： ① 能量相近 ② 最大重叠 ③ 对称性相同
有机化学 第一章
27
分子轨道理论(molecular orbital theory)
电子在分子轨道中的填充顺序
能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则（兼并轨道规则）
最大重叠 此外还遵循成键三原则： 能量相近
1.1 有机化合物和有机化学
•有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质 、合成、应用及相关理论的一门科学。
那么，什么是有机物呢？
十七世纪中叶，据物质来源分为：动物、植物 和矿物
有机——“有生命的物质”
有机化学 第一章
3
有机化学发展的历史
十九世纪初瑞典化学家 柏齐利乌斯(Berzelius)把动物物质和 植物物质合并称有机化合物，把矿物物质称为无机化合物。

有机化学-绪论(药学)

有机化学-绪论(药学)

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
: : ·· : : ··
·· · 4 H + ·C·
H·CHH···H
or
H H—C—H
H
共价键的形成过程
H·+ ·H
H·+ ·Cl:
y
y
:: ::
·· H H or H—H 电子云重叠区，吸引着 两个原子核，形成稳定 体系
H ··Cl: or H—Cl
y
x H(1s)
x Cl(2p)
x H—Cl
路易斯结构式:
H HC H
H
H
H
HC CH H C C H
Lewis 的共价键理论的优缺点： 优点：比较正确的反映了离子键和共价键的区别。 不足：没有揭示共价键的真正本质。
配位共价键：形成共价键的一对电子是由成 键的两个原子中的一个原子提供。配位键通常 用箭头 表示，指示从提供电子的原子指向 接受电子的原子。
H
109.5o
H
C
H
H
有机化合物构造式的表达方式：
凯库勒式
结构简式
H3C CH CH2 CH3
H HH HH HC C C C C H
HH HHH
CH2 CH3
CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3
键线式
OH
2.路易斯结构式
路易斯结构式: 用共用电子的点来表示共价 键的结构式.

有机化学第一章 绪论

有机化学第一章 绪论
2020/5/15
1、有机化合物的提纯： 在18世纪末期，分离技术发展很快。人们开始
从动植物中提取一系列较纯的有机物，其代表人物： 舍勒（瑞典），他先后分离了多种有机酸：酒石酸 （1770年）、草酸（1776年）、乳酸（1780年）、 尿酸（1780年）、柠檬酸（1784年）、苹果酸 （1785年）。他为有机化学的发展立下了不可磨灭 的功劳。
A：亲电反应：由亲电试剂进攻反应物而发 生的反应叫做亲电反应。所谓亲电试剂是指在反 应过程中。能够接受电子的试剂。如：M+、H+等 缺电子体系。
B：亲核反应：由亲核试剂进攻反应物而发生 的反应叫做亲核反应。所谓亲核试剂是指在反应 过程中，能够给予电子的试剂。如 ：HO-、碳负 离子等。
⑶ 周环反应（协同反应）
C + H D4= 338.9KJ/mol
C + 4H
H=
D1+D2
4
+D3 + D4=
415.25KJ/mol
2020/5/15
4、共价键的偶极矩：在共价键中，由于成键的 两个原子的电负性大小不同，使得成键的电子云 偏向电负性大的一端，电负性大的原子具有部分 负电核δ-，电负性小的原子具有部分正电核δ+。 由此定义偶极矩：µ=q.d
2020/5/15
现在，人们正在积极利用计算机进行有机合 成的设计，有机化学从其诞生至今的200年的历 程中，得到了飞速发展，成为一门独立的学科， 并在人们生活中起着重要作用。
三、有机化学的任务
1．发现新现象（新的有机物，新的来源、新的 合成方法、合成技巧，新的有机反应等） 2．研究新的规律（结构与性质的关系，反应机 理等） 3．提供新材料 （提供新的高科技材料，推动 国民经济和科学技术的发展） 4．探索生命的奥秘（生命与有机化学的结合）

有机化学第一章绪论(汪小兰)

有机化学第一章绪论(汪小兰)
⑵对反应机理的研究 这是物理有机化学 （又称高等有机化学） 的研究内容，即有 机化合物结构与性能间的关系、反应历程 （反应机理）、影响反应进行的诸多因素 等，目的在于利用这些加深对有机反应的 理解、合理科学的设计出新的有机化合物、 提高产率或者选择性等。
⑶ 有机化合物的结构分析和确定 无论天然 产物或者是合成有机化合物，均需要进行结构 鉴定，以了解它们与其它化合物之间的关系或 其自身结构与其性能间的关系。
而许多糖类结构的确定、蛋白质各种氨基 酸的成功分离等则开创了研究生命物质的 先河。
以上这些工作和成就对有机化学的发展起 到了重要作用。
三 有机化学的研究内容
有机化学的研究内容十分广泛，主要包括 以下四个方面：
⑴对天然产物的研究 分离提取自然界存在 的各种有机化合物，测定分析确定其结构 组成及其物化性能，以服务于我们人类。
有机化学
Organic Chemistry
专业参考书
1、有机化学. 五院校，高等教育出版社 2、有机化学.胡宏纹，高等教育出版社 3、有机化学.邢其毅，高等教育出版社 4、有机反应机制导论.王其华，高等教育出
版社 注：五院校指：东北师范大学、华南师范大
学、上海师范大学、苏州大学、广西师范 大学
第一章 绪论
1874年Van’t Hoff J H和Le Bel J A又分 别提出：饱和碳原子的四个价指向以碳 为中心的四面体的四个顶点，即四面体 构型学说，开创了以立体观点研究有机 化合物的立体（stereochemistry）结构 ， 即所谓的分子的立体概念，说明了旋光 异构现象（1848年巴斯德分离到两种酒石 酸结晶） 。1885年Von Baeyer A提出张 力学说。到此经典的有机结构理论就初 步形成了。
1 、十八世纪，由于欧洲的工业革命带来了 科学技术的飞速发展，为有机物的研究提供 较好的条件。人们提取分离出大量有机化合 物，并对之进行研究、应用。对有机化合物 的认知达到一个前所未有的高潮，积累了丰 富的知识。但是此阶段，尚无法在实验室人 工合成出有机化合物，因此在当时“生命力” 论十分盛行：认为有机化合物只能在生命体 中制造出来，人工合成是无法完成的。所以 在一定程度上阻碍了科学技术的发展。

有机化学-绪论

有机化学-绪论

1901~2010年，诺贝尔化学奖共102项，其中有 机化学方面的化学奖60项，占化学奖59%。
第二节 有机化合物的结构理论
结构式 ——分子中原子间的连接方式和次序 现称构造式 一、凯库勒(kekulé)结构理论
C呈四价，与H、O、S 、N 、P、X等结合外， 自身可以单、双、三价键连接，形成稳定的化合物。
有机化学
Organic Chemistry
第一章 绪论
授课教师：林友文
第一节 有机化合物和有机化学
1.有机化合物——碳的化合物
即碳氢化合物及其衍生物(N、O、S、P、卤素)
2.有机化学 ——研究有机化合物组成、结构、性
质、反应、合成、反应机制以及化合物之间相互 转变规律等的一门科学。
3.有机化学的发展及其研究热点
碳的三种杂化轨道
2Px 2Py 2Pz
2Px 2Py 2Pz
2S
激发 2S
杂化
基态
激发态
SP3
杂化sp态3杂 化
2Pz SP2
2Py 2Pz SP
s杂p2化杂态 化
杂化态
sp杂化
1. sp3杂化
杂化 四个SP3轨道 单个SP3轨道
1）甲烷碳的sp3杂化
H H C H CH4
H
棍棒模型
比例模型
有机化合物的常见官能团
类型 官能团 实 例 英文名称后缀
烷烃 无 烯烃 C=C 炔烃 CC
CH4 CH2=CH2 H- CC-H
-ane -ene -yne
卤代烃 -X
CH3 CH2 Cl
醇 -OH
CH3CH2OH
醚 R-O-R CH3-O-CH3
醛 -CHO CH3CHO

有机化学第一章绪 论习题答案

有机化学第一章绪 论习题答案

第一章绪论1-1 扼要解释下列术语.(1)有机化合物(2) 键能、键的离解能(3) 键长(4) 极性键(5) σ键(6)π键(7) 活性中间体(8) 亲电试剂(9) 亲核试剂(10)Lewis碱(11)溶剂化作用(12) 诱导效应(13)动力学控制反应(14) 热力学控制反应答：(1)有机化合物-碳氢化合物及其衍生物(2) 键能：由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。

键的离解能：共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。

以双原子分子AB为例，将1mol气态的AB拆开成气态的A和B原子所需的能量，叫做A—B键的离解能。

应注意的是，对于多原子分子，键能与键的离解能是不同的。

分子中多个同类型的键的离解能之平均值为键能E(kJ.mol-1)。

(3) 键长：形成共价键的两个原子核之间距离称为键长。

(4) 极性键: 两个不同原子组成的共价键，由于两原子的电负性不同, 成键电子云非对称地分布在两原子核周围，在电负性大的原子一端电子云密度较大，具有部分负电荷性质，另一端电子云密度较小具有部分正电荷性质，这种键具有极性，称为极性共价键。

(5) σ键：原子轨道沿着轨道的对称轴的方向互相交叠时产生σ分子轨道, 所形成的键叫σ键。

(6) π键：由原子轨道侧面交叠时而产生π分子轨道，所形成的键叫π键。

(7) 活性中间体：通常是指高活泼性的物质，在反应中只以一种”短寿命”的中间物种存在,很难分离出来，,如碳正离子, 碳负离子等。

(8) 亲电试剂：在反应过程中，如果试剂从有机化合物中与它反应的那个原子获得电子对并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲电试剂。

(9) 亲核试剂：在反应过程中，如果试剂把电子对给予有机化合物与它反应的那个原子并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲核试剂。

(10) Lewis碱：能提供电子对的物种称为Lewis碱。

(11)溶剂化作用：在溶液中，溶质被溶剂分子所包围的现象称为溶剂化作用。

有机化学第四版答案

有机化学第四版答案
c 1,2-二甲基-1-乙基-2-丙基环丙烷（顺反异构）
4.7 完成下列反应：
答案：
4.8 写出反-1-甲基-3-异丙基环己烷及顺-1-甲基-４-异丙基环己烷的可能椅式构象。指出占优势的构象。
答案：
4.9 二甲苯的几种异构体在进行一元溴代反应时，各能生成几种一溴代产物？写出它们的结构式。
d. 2,5－二甲基－２－己烯 2,5－dimethyl－2－hexene
3.2写出下列化合物的结构式或构型式，如命名有误，予以更正。
a. 2,4－二甲基－2－戊烯 b. 3－丁烯 c. 3,3,5－三甲基－1－庚烯
d. 2－乙基－1－戊烯 e. 异丁烯 f. 3,4－二甲基－4－戊烯 g. 反－3,4－二甲基－3－己烯 h. 2－甲基－3－丙基－2－戊烯
1.5 下列各化合物哪个有偶极矩？画出其方向。
a. I2 b. CH2Cl2 c. HBr d. CHCl3 e. CH3OH f. CH3OCH3
答案：
1.6 根据S与O的电负性差别，H2O与H2S相比，哪个有较强的偶极-偶极作用力或氢键？
答案：
答案： NaCl与KBr各1mol与NaBr及KCl各1mol溶于水中所得溶液相同。因为两者溶液中均为Na+ , K+ , Br－, Cl－离子各1mol。
由于CH4 与CCl4及CHCl3与CH3Cl在水中是以分子状态存在，所以是两组不同的混合物。
1.3 碳原子核外及氢原子核外各有几个电子？它们是怎样分布的？画出它们的轨道形状。当四个氢原子与一个碳原子结合成甲烷（CH4）时，碳原子核外有几个电子是用来与氢成键的？画出它们的轨道形状及甲烷分子的形状。
答案：
C5H10 不饱和度Π=1

有机化学 第一章 第1章 绪 论

有机化学 第一章 第1章 绪 论

第1章绪论一、有机化学和有机化合物人类对有机化合物（organic compound）的认识，最初主要基于实用的目的。

例如，用谷物酿酒和食醋；从植物中提取染料、香料和药物等。

到18世纪末，已经得到了一系列纯粹的化合物，例如酒石酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸等。

这些从动植物来源得到的化合物具有许多共同的性质，但与当时从矿物来源得到的化合物相比，则有明显的区别。

由于受到生产力水平的限制，在18世纪末到19世纪初，曾认为这些化合物是由动植物有机体内的“生命力”影响而形成的，故有别于从没有生命的矿物中得到的化合物。

将前者称为有机化合物，后者称为无机化合物。

“生命力”学说曾一度阻碍了有机化学的发展，尤其是减缓了有机合成的前进步伐。

给予“生命力”学说的第一次沉重打击是1928年德国年轻的化学家乌勒（Friedrich Wöhler，1802～1882）首次从无机化合物氰酸铵合成了有机化合物尿素，这也是有机合成的开端。

NH4OCN－→NH2CONH2氰酸铵尿素尿素的人工合成，突破了无机化合物与有机化合物之间的绝对界限，不仅动摇了“生命力”学说的基础，开创了有机合成的道路，而且启迪了人们的哲学思想，有助于生命科学的发展。

德国化学家拜尔（Adolf von Beyer，1835～1917）与他人合作，1870年首次合成了靛蓝。

由于他对靛蓝及其衍生物的深入研究而荣获1905年诺贝尔化学奖。

与此同时，人们又合成了大量的有机化合物。

至此，“生命力”学说彻底破产了。

此后，人们还合成了成千上万种与日常生活密切相关的染料、药品、香料、炸药等有机物。

在一个“老的自然界”旁，再放上一个远远超过它的“新的自然界”。

这也是为什么要将有机化学（organic chemistry）单独作为一个化学分支的原因之一。

因此，有机化学是直到18世纪末才开始发展起来的一门科学。

在19世纪初期，由于测定物质组成的方法的建立和发展，在测定许多有机化合物的组成时发现，它们都含有碳，是碳的化合物。

大学有机化学有机化学-第一章--绪论

大学有机化学有机化学-第一章--绪论
键角109.5° 正四面体
SP2——即一个S轨道和两个2P轨道相互混合而重新组成3个 能量相等的新的轨道和一个未杂化的P轨道。
图 1-5 碳原子的SP2杂化 (a)SP2杂化轨道 (b)未参与杂化的P轨道
SP——即一个S轨道和一个2P轨道相互混合而重新组成2个 能量相等的新的轨道和两个未杂化的P轨道。
极性大小： C-F > C-Cl > C-Br > C-I 电负差： 1.5 0.5 0.4 0.1
第三节 分子的极性和分子间的作用力
一、 分子的极性 任何分子的极性取决于整个分子的正、负电荷中 心是否重合，若两者重合，就是非极性分子，两 者不能重合为极性分子。 分子的极性大小通常用分子的偶极矩μ表示。
H
Cδ+
δI-
H δ+
δ-
CI
H
Cδ+
δ-
I
HH
HH
HH
偶极-偶极作用力
一个分子的偶极正端与另一分子的偶极负端之间的吸
引力, 称为偶极-偶极作用力。
氢键是一种特别强的偶极一偶极作用力。
O +
H
H
- H O
H
O +
CH3
H
氢键
- H
O
CH3
氢键不仅影响化合物的物理性质和化学性质， 而且对保持大分子（如蛋白质和核酸等）的几 何形状起着重要作用。
μ= q × d
q 为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，d
为正负电荷中心之间的距离。μ的单位：C•m (库仑•
米) 或“德拜” (debye, D)。1D=3.336×10-30C•m。
分子的偶极矩↑ 分子的极性↑
双原子分子的偶极矩 = 键的偶极矩 多原子的偶极矩 = 所有共价键的偶极矩的向量之和
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一、 有机化学的研究对象与任务 1、研究对象：碳氢化合物及其衍生物的化学
– 碳氢化合物：只由碳和氢元素组成， 称烃类化合物 – 碳氢化合物的衍生物：含氧衍生物、含氮衍生物、 含硫衍生物、含磷衍生物、金属有机物、…… – 特点：数目 > 1000万 练习：H2O CO2 CH3CH2OH ------C-C-C-C------CH4 都是有机物？
2、任务： – 天然有机化学（草药） – 物理有机化学(反应机理等）
– 有机合成化学
3、与生物学的关系 -分子生物学
二、化学键与分子结构
化学键：将原子结合在一起的电子作用。
分类：
离子键：电子的得失 Na+Cl共价键：电子的共用 C:H 无机化合物 有机化合物
饱和性：C 4，O 2，H 1，N 3，S 2 方向性： 立体化学
H H O H O H
有机物分子间的氢键作用
H
O
H
水分子间的氢键作用
O C
O H O
H O
O C
O H
N O
O
H
O N
分子内氢键和
O N O
分子间氢键
O O H
乙醛与乙醛
乙醛与水
H 3C C O H O C CH3 H
H3C C O H O H H
以上分子分子间氢键是否存在？
CH3CH2CH3 CH3OCH3 CH3CH2OH 46 46 44 MW 78 -23 -42 bp(oC)
共价键的方向性
沿x轴方向最大重叠
最大重叠
成 σ键
S轨道 P轨道 部分重叠
不重叠
采取电子云密度最大 的方向进行重叠成键 沿Y轴方向最大重叠
肩并肩重叠
成 π键 成 σ键
头对头重叠 P轨道
不重叠
杂化轨道理论简介
H He Li Be B C N O F Ne
1 1s 2 2s2p
S CH4
P
碳原子的三种杂化方式
H H
弗莱明 RCONH （Alexander Fleming） O
S
N
CH3 CH3 COOH
紫杉醇的发现为人类战胜癌症提供了新的选择
昔日的饥饿与今天的丰收景象形成鲜明的对照
2005年世界粮食计划署总干事莫里斯提醒人们：截止到世界粮食日（ 10 月16日），全世界在当年已有6,241,512人死于饥饿和饥饿引起的疾病。在近几 十年的进步之后，长期处于饥饿状态之中的人口总数又开始攀升了。
..
O H
非极性分子
H
.
强极性分子
5、有机化合物的分子结构表示 路易斯结构式 （电子式） 甲烷 CH4
H x H xC xH x H
凯库勒结构式 （键线式） 甲烷 CH4
H H C H H
H H C H H
一般分子的键线式表示
H H H H C C O H H H H H H H C C C H H H H C C C C H C C H H
万卡特拉曼-莱马克里斯南(Venkatraman Ramakrishnan) 、 托马斯-施泰茨(Thomas Steitz)和阿达-尤纳斯(Ada Yonath) 获得2009年诺贝尔化学奖。
对核糖体结构和功能的研究
1930 "for his researches into the constitution of haemin and chlorophyll and especially for his synthesis of haemin"
有 机 化 合 物 环状化合物 杂环化合物
脂环化合物
碳环化合物
芳环化合物
2、按官能团分类
官能团 官能团 结构 结构 O 烯烃 C C 羧酸酯 C O R 炔烃 C O C 酰卤、酰胺 R C 化合物 化合物 分类 分类
官能团 官能团 名称 名称 酯基 双键 叁键 酰基 卤原子 硝基 氨基 羟基 醚键 氰基 羰基 巯基
疟 疾 病 例 数 （ 千 ）
DDT对意大利疟疾病例的影响
这类杀虫剂在人类历史上防治害虫，特别是在卫生防疫方 面发挥过重大作用，作出了卓越贡献。 50 年前，人类就是用 DDT 首次“征服”了害虫，几乎杀死了任何时间、任何地方的 任何害虫。当时，人们认为：“一个季节用一次即可保护作 物”、“蚊虫传染的疾病即消失”、“有些害虫将被消灭”等
H
银杏内酯B
Elias J. Corey (1990) Work: Development of the theory and Methodology of organic synthesis Robert Burns Woodward (1965) Work: Achievements in the art of organic synthesis
将2008年度诺贝尔化学奖授予美国科学家下村修、美国科学家 马丁· 查尔菲，美国华裔化学家钱永健，他们是因为发现和研 究绿色荧光蛋白(GFP)的贡献而获奖的。2008诺贝尔化学奖奖 励绿色荧光蛋白(GFP)的最初发现和有关它使用的一系列重要 进展，这使它成为生物科学的标签工具。通过使用DNA技术， 研究人员现在可以将绿色荧光蛋白与其它令人感兴趣、但经常 肉眼无法看到的蛋白联系在一起。这种发光的标签工具使研究 人员可以看到被标注的蛋白的运动、定位、互动。
1909年，德国化学家哈伯成功地建立了每小时能产生80克 氨的装置，因此获得了1918年的诺贝尔化学奖
当今世界上有1/3的粮食产量直接来源于施用化学肥料所导 致的增产。这意味着，如果没有化肥工业，在20世纪，全世界 有20亿人会因饥饿而丧生！
在化学发展史上，有一位化学家，虽早已长眠 地下，却曾给世人留下过关于他的功过是非的 激烈争论。他就是本世纪初世界闻名的德国物 理化学家、合成氨的发明者弗里茨· 哈伯（Fritz Haber）。 赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来 丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人；诅咒 他的人说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦 和死亡，针锋相对、截然不同的评价，同指一 人而言，令人愕然；哈伯的功过是非究竟如何， 且看这位化学家一生所走的辉煌而又坎坷的道 路。
Hans Fisher
有机合成的历史简顾 －因有机合成获得诺贝尔化学奖
H OH HO HO H H O H H OH HO O H2 N H2 N O Me Me H H Me NH O H tBu Me
-
H
Me
NH2 Me O H NH2 O N H Me Me O NH2 Me
Glucose
H 2N
化学纤维
新西兰发明个人喷射背包 最高可飞2400米
有机化学处处在， 美好生活人喜爱。 望君用心来品尝， 未来事业定辉煌。
学习要求
1.成绩100分；点名占10%；作业占 20%，期中考试占10%；期末考试占 60%。请假需辅导员签字院系盖章
2. 课前预习和课后复习、作业很 重要。 余广鳌， yuguang@ guangaoyu@
（非）极性：与电负性有关
三、共价键
1、键长: 2、键角 如C-H = 0.1056~0.1115 nm
Cl
109.5
C
Cl
Cl Cl
3、键能: 如C-Cl = 338.6 kJ/mol 4、键的极性
+
H
O
-
偶极矩 （C.m） 分子的极性：极性分子与非极性分子
Cl H Cl Cl
极性分子
C
Cl Cl
1、极性分子：偶极-偶极作用力 / 定向力
如CH3I:
.... .... CH3I C H3I C H3I
+
-
+
-
+
-
2、非极性分子：色散力（范德华力）Cl-Cl
（暂时偶极-暂时偶极作用力）
极化率：RI > RBr > RCl > RF
3、氢键：最强的分子间作用力（F、O、N）
•分子中由强电负性原子通过对其它分子中与这类 原子相连的氢原子之间的缔合产生的作用 •氢键具有饱和性和方向性，氢键力比范德华力大； •氢键作用形成分子间的缔合，对有机物的物理性 质及空间结构都有很大影响。
N N
CN Co
N
Emil Fischer (1902) Work: Sugars and purine synthesis
O HO HO H O H HO O O O H
O O
Me
Me
+
N N H O H
O Me
Ginkgolide B (1988)
O O
HO O H P O
Vitamin B12 (1972)
各物质的主要分子间作用力是什么？
五、有机化合物的一般特点：
1、熔沸点低。 分子间作用力
2、溶解性：“相似相溶” 3、反应速度慢、副反应多。 生命产生的基础 4、加热后易分解或碳化。 生命的脆弱性 5、同分异构现象普遍存在。 生命的多样性
六、有机化学反应类型
1、游离（自由）基反应：共价键的均裂。
R2 C
乙醇
丙烯
苯
简化的键线式 1：省去碳氢键及其它连接氢原子的 键线；
CH3
CH2 OH CH3 乙醇
CH CH2 丙烯
HC HC
CH CH 苯
CH CH
简化的键线式 2：在链式结构中省去连接在碳原子 上的单键；
CH3CH2OH 乙醇
CH3CH CH2 丙烯
HC HC
CH CH 苯
CH CH
简化的键线式 3：省去碳原子符号和连接在其上的 氢原子符号（官能团及其连接键不能省）；
第一章
绪论(2学时）
本章要求 •有机化学与有机化合物；
•有机化合物分子的结构式； * •有机化合物反应类型； •有机化合物的分类；