有机化学简明教程第一章绪论

Department of Chemistry, School of Chemistry & Chemical Engineering, Fuyang Normal College
2、原子轨道 、
量子力学认为： 量子力学认为：原子中每个电子的运动状态都可以用 来描述， 称为原子轨道 原子轨道。 单电子的波函数φ来描述， φ称为原子轨道。因此电子云 的形状也可以表达为原子轨道的形状。 的形状也可以表达为原子轨道的形状。 的物理意义： 波函数φ2的物理意义：是在原子核周围的小体积之内 电子出现的概率。 越大， 电子出现的概率。 φ2越大，说明电子在原子核周围小范围 内出现的机会多， 内出现的机会多，如果计算很多很多这种φ2值，用密度不 同的点表示其大小， 同的点表示其大小，并把这些点放在与之对应的这些小体积 之内，就得到电子云的图案，也即是原子轨道的形状。 之内，就得到电子云的图案，也即是原子轨道的形状。
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四 研究有机化合物的一般步骤
（一） 分离提纯 （二） 纯度的检验 （三） 实验式及分子式的确定 （四） 结构式的确定
化学方法
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2 、 π键
形成：p(d)轨道侧面重叠形成 Ⅰ 形成：p(d)轨道侧面重叠形成
Ⅱ 特点 （1）电子云分布：分子平面的上下两侧 电子云分布： （2）旋转：不能自由旋转 旋转： 存在： （3）存在：不能独立存在 （4）键能较小

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
【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。

Azulene(有芳香性）
Heptalene（无芳香性） （有芳香性）
低温光照
（无芳香性）
2. Hückel规则的修正： （1）周边修正法：Platt提出：忽略稠环中间的桥键，直接
计算外围的离域π电子数。 例如：
N
π电子数＝14
π电子数＝12
注：当中间的双键不对体系的离域共轭π电子系有影响时，仅为保持化合物 的平面结构而存在时，此双键可以忽略。
E mj
mj = 2 cos(jπ/n+1) for j = 1 2 3…… n, n为共轭多烯中的碳原子数。
E mj
α称为库伦积分，表示在分子势场中第i个碳原子的2pz电子的结合能量 The quantity αis called the Coulomb integral; it represents the binding of an electron in a 2pz orbital and is considered to be constant for all sp2 carbon atoms. β称为交换积分，非相邻原子间β为零，它决定相邻原子间π键的主要性质。
苯的能量 ∑Eπ=6α+ 8β，1,3,5-己三烯∑Eπ=6α+ 6.988β， 分别比孤立三烯烃低2β和0.988β。这个能量的差值就叫 共轭能。
芳香性结构
• 1. Hückel规则:平面、单环、共轭多烯、4n+2个π电子的 分子具有芳香性。（仅符合n≤6的情况）
E
（4n+2)
闭壳结构
4n
开壳结构
• 利用14C、18O等可以确定反应过程中原子的取向，从而弄 清反应机理。
为了查明双键上的氢原子的来源：