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1.3 有机化合物中的共价键
波函数 ψ1中原子核间的波函数增大，电子云密度增加，这种分 子轨道能量比原来的原子轨道的能量低，为成键轨道 (σ成键轨道或π成键轨道）。 ψ2中原子核间的波函数减少，电子云密度也减少，能量 比原来的原子轨道的能量高，为反键轨道（σ*反键轨 道或π*反键轨道）。
ψ2 = φa —φb
1.3 有机化合物中的共价键
（B）分子轨道法（MO） 分子轨道理论认为，当任何数目的原子轨道重叠时， 就可形成同样数目的分子轨道。 例如：两个原子轨道可以线性的组合成两个分子轨道， 一个是成键轨道（比原来的原子轨道的能量低，由 符号相同的两个原子轨道的波函数相加而成）； 另一个是反键轨道（由符号不同的两个原子轨道的 波函数相减而成，其能量比两个原子轨道的能量高）。
1.3 有机化合物中的共价键
σ键: • 原子轨道重叠时，两个原子轨道都沿着轨道对称轴的 方向重叠，键轴（原子核间的连线）与轨道对称轴重 合。轨道重叠部分对称于键轴。 • 形象地说，σ键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重 叠而形成的共价键。 氢分子形成:
氯分子形成:
1.3 有机化合物中的共价键
π 键: • 两个对称轴相平行的p轨道，同时它 们节面又互相重合，那么这两个p轨 道就可以从侧面互相重叠，重叠部 分对称于节面，这样形成的共价键 称为π键。 • 形象地说，π键是两个p轨道以“肩并 肩”的方式重叠而形成，π键只存在 于双键和三键中。
1.3 有机化合物中的共价键
1)价键 化学键是分子中将原子结合在一起的力。 有两种：柯塞尔（Kossel）的离子键 路易斯（Lewis）的共价键 2)原子轨道 s轨道和ｐ轨道 ——是有机化学中常用的原子轨道
s轨道
y z
ｐ轨道
y z
y
z
y z
x
x
x pz py
x
px
1.3 有机化合物中的共价键
s 和p电子原子轨道的三种重叠情况：
1.4 有机分子中共价键的性质
（A）键长 （B）键角 （C）键能 （D）键的极性和分子的极性 键的极性与键合原子的电负性有关。 非极性共价键 极性共价键
1.5 共价键的断裂
共价键断裂的方式: （A）均裂 A-B
Cl-Cl
A B
Cl
Cl
在有机反应中，按均裂进行的反应叫做自由基反应。
（B）异裂
A:B A+
1.1 有机化合物和有机化学
3）有机化学面临新机遇和新挑战 (A)材料科学中的有机化学 (B)环境科学 (C)生命过程中的有机化学 总之，有机化学也是碳氢化合物及其衍生物的化学。 这一提法，体现了所有有机化合物在结构上的相互联系， 也是有机化学的又一定义。
1.2 有机化合物的特点
有机化合物在结构和性质上具有与无机化合物不同的特点： 1）结构特点——同分异构现象 2）性质特点 有机分子中，碳原子与碳原子之间、碳原子与其它元 素的原子之间是以共价键结合。
+
B
_ _ Cl
(CH3)3C : Cl
(CH3)3C + +
在有机反应中, 按异裂进行的反应叫做离子型反应。 通常所称的亲电反应和亲核反应都属于离子型反应。 （C）协同反应
+
1.6 有机化学中的酸碱概念
（1）布朗斯特（J. H. Brönsted）酸碱概念 （2）路易斯（Lewis）酸碱概念 （3）软硬酸碱理论
CH3 CaCO3 O2 N NO2 H3CO Cl COOH Cl O COOH O CH3
NO2
TNT
百草敌
乙酰水杨酸
1.1 有机化合物和有机化学
1）有机化学的建立 有机化学奠基于在18世纪中叶。19世纪初，1828年德 国化学家武勒(F．Wöhler)首先发现，用公认的无机物氰 酸氨(NH4OCN)，可在实验室中制造出原来只能从人体排 泄物尿中取得的有机化合物尿素(H2NCONH2)。从此，化 学家们摒弃了不科学的“生命力”学说的束缚，即认为有机 物只能存在于生物体中，是“生命力”在制造这些有机化合 物。
AgOCN NH4OCN NH4Cl △ AgCl NH2CONH2
NH4OCN
1.1 有机化合物和有机化学
2）有机化学的发展 200年来，有机化学的发展逐步形成三个互相联系的 领域: (A) 天然产物的分离,鉴定和结构测定 (B) 物理有机化学 (C) 有机合成
在合成化学方面获诺贝尔化学奖的情况
重叠最大 稳定结合 （1）
重叠较小
H
Cl
H
+ H(1s) Cl(3p)
不稳定结合 （2）
Cl
H
不能结合
（3）
Cl
1.3 有机化合物中的共价键
3) 共价键的形成 量子力学在处理共价键和分子结构时有两种近似方法: （A）价键法（VB） ——若两个原子的价层轨道上各有一个电子，且自旋方 向相反，则两个价层原子轨道就可重叠，两个自旋方向 相反的电子就配对。 配对的电子在两核之间即轨道重叠部分出现的几率 最高，由于电子的屏蔽效应，克服了两核之间的斥力， 使两个原子结合在一起形成共价键。
1.8 有机化合物的研究程序
（1）反应和合成 从某一有机物(原料)经过一系列反应转化成一已知的或新 的有机物(产物)。 （2）分离 通过蒸馏、结晶、吸附、萃取、升华、层析等操作分离 出单一纯净的有机物。 （3）结构 对分离出的有机物进行化学和物理行为了解，阐明其结 构和特性。
主要参考书
[1] 有机化学（第四版）, [2] 有机化学学习指南 , 高鸿宾 高鸿宾等 高等教育出版社 高等教育出版社
1.6 有机化学中的酸碱概念
（4）碱性和亲核性 一般，碱性强则亲核性也强。 • 碱性和亲核性的强弱基本是一致的： NH2->RO－>OH－ > CH3COO－>Cl• 卤素碱性与亲核性并不一致,有 碱性： Ｆ－ > Cl－ > Br－ > Ｉ－ 亲核性：Ｉ－ > Br－ > Cl－ > Ｆ－ 路易斯酸是亲电试剂，路易斯碱是亲核试剂。
φ a
φ b
ψ1= φa + φb
1.3 有机化合物中的共价键
原子轨道组成分子轨道，必须符合： （a） 对称匹配， （b） 原子轨道的重叠具有方向性， （c） 能量相近。 分子轨道的能量 和原子轨道一样，每一个分子轨道只能容纳两个自旋 相反的电子，电子总是优先进入能量低的分子轨道，再 依次进入能量较高的轨道。 分子轨道的能量分布有如下次序： σ成键轨道,π成键轨道,σ*反键轨道,π*反键轨道 能量升高
1.3 有机化合物中的共价键
共价键的两个特性： • 饱和性——两个自旋方向相反的电子配对后，就不能再 与第三个电子配对。 • 方向性——两个原子轨道只能按一定方向接近，才能实 现最大程度的重叠，形成最稳定的共价键。 形成配位键的条件：一个原子的价层轨道上有孤对电子， 另一原子或离子有空轨道。 配位键是一种共价键，可看成σ键。
1.3 有机化合物中的共价键
4）碳原子的杂化轨道 （A）sp３杂化
109 28'
o
例：CH4，四个完全等同的Ｃ－Ｈ σ 键。
1.3 有机化合物中的共价键
（B）sp2杂化 乙烯，一个sp２杂化轨道形成一个Ｃ－Ｃσ 键，另 两个sp２杂化轨道分别与两个H原子1s轨道形成Ｃ－Ｈσ 键，两个C原子上的未参与杂化的2p轨道垂直于σ键所组 成的平面,它们从侧面重叠形成π键。
1.7 有机化合物的分类
（2）按官能团分类 官能团是决定某类化合物的主要性质的原子、原子团或 特殊结构，含有相同功能团的有机化合物具有相似的化 学性质。 烷烃（Alkanes） 烯烃（Alkenes） 炔烃（Alkynes） 芳烃（Aromaties） 卤烃（Alkylhalide） 醇（Alcohol） 酚（Phenol） 醚（Ether） 醛酮（Carbonyl compounds） 羧酸（Acid） 酯（Ester） 酰卤（Carbonyl halide） 酸酐（Anhydride） 酰胺（Amide） 胺（Amine） 磺酸(sulphoacid)
有机化学
1. 绪
论
1.1 有机化合物和有机化学 1.2 有机化合物的特点 1.3 有机化合物中的共价键 1.4 有机分子中共价键的性质 1.5 共价键的断裂 1.6 有机化学中的酸碱概念 1.7 有机化合物的分类 1.8 有机化合物的研究程序
1.1 有机化合物和有机化学
• 有机化学——化学的一个重要的分支，是研究有机化 合物的化学。 • 有机化合物的主要特征:都有碳原子，即是碳化合物， 因此有机化学就是研究碳化合物的化学。
有机化合物的异构现象： 碳架异构体 位置异构体 构造异构体 同分异构体 官能团异构体 互变异构体 价键异构体 几何异构体 构型异构体 立体异构体 构象异构体 电子互变异构体 旋光异构体 交叉式构象 重叠式构象
1.2 有机化合物的特点
2）性质特点 （A）一般难溶或不溶于水而易溶于有机溶剂。 （B）大多数有机物能燃烧，生成水和二氧化碳。 （C）一般有机物热稳定性较差，受热易分解。 （D）反应复杂，速度慢，副反应多。 （E）有机物结构复杂，同分异构现象普遍。
1.7 有机化合物的分类
（1）按基本骨分类 • 脂肪族化合物: 分子中碳原子相互结合成碳链或碳环
CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3
• 芳香族化合物: 碳原子连接成特殊的芳香环
• 杂环族化合物: 这类化合物具有环状结构，但组成环的 原子除碳外，还有氧、硫、氮等其它元素的原子。
N
S
O
1.2 有机化合物的特点
1）结构特点 • 构造异构（Constitution)
C2H6O C2H5OH CH3-O-CH3
• 构型异构（Configuration ）
H
H
H