大学有机化学有机化学第一章绪论.ppt

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1、第一章第一章 绪论绪论学习目的与要求学习目的与要求了解有机化学的基本概念、有机化合物的特点，掌了解有机化学的基本概念、有机化合物的特点，掌握握C原子的不同杂化方式：原子的不同杂化方式：SP3 SP2 SP,掌握现代价键理掌握现代价键理论，熟悉有机反应的类型及酸碱质子理论、论，熟悉有机反应的类型及酸碱质子理论、Lewis酸碱酸碱理论；了解确定有机化合物结构的步骤和方法，了解理论；了解确定有机化合物结构的步骤和方法，了解分子轨道和共振结构，有机化学与医学的关系。分子轨道和共振结构，有机化学与医学的关系。参考书籍参考书籍1.1.有机化学有机化学廖清江廖清江 主编主编2.2.有机化学有机化学江佩芬江佩

2、芬 主主编编3.3.有机化学有机化学符硕键符硕键 主编主编4.4.基础理论有机化学基础理论有机化学5.5.有机化合物结构鉴定与有机波谱有机化合物结构鉴定与有机波谱6.6.药学专业药学专业有机化学有机化学第二、第四、第五版教材第二、第四、第五版教材 自然界的物质自然界的物质无机物无机物有机物有机物有机化有机化合合物的组成除含有物的组成除含有C之外，之外，还含有还含有H、O、X、N、S、P等元素等元素（被（被Cl，OH取代）取代）有机化合物有机化合物(organic compound)(organic compound)碳氢化合物以及它的衍生物碳氢化合物以及它的衍生物NHNH4 4CNOCNO尿素

3、尿素(F.Wohler)(F.Wohler)H H2 2N C NHN C NH2 2O O有机物有机物燃烧燃烧COCO2 2 + H+ H2 2O + O + 热热H HHH C( (来源于来源于动物、动物、 植物、植物、生物生物) )(来源于来源于矿物矿物)CH3ClCH3OH有机化学有机化学 就是研究碳氢化合物及其它的衍生物的就是研究碳氢化合物及其它的衍生物的结构、性质、结构、性质、提取、分离、提取、分离、合成、反应合成、反应机理和化合物转变规律的学科。机理和化合物转变规律的学科。理论上已发展了理论上已发展了天然有机化学，量子有机化学，物理有机化天然有机化学，量子有机化学，物理有机化学学

4、，有机合成有机合成等分支学科。与医学有关的发展是二十世纪四等分支学科。与医学有关的发展是二十世纪四十年代以整体器官、组织、细胞水平来研究药物与机体的相十年代以整体器官、组织、细胞水平来研究药物与机体的相互作用，但近年来，有机化学与生物学、物理学、药理学密互作用，但近年来，有机化学与生物学、物理学、药理学密切配合，已深入发展到分子水平，形成了分子药理学。切配合，已深入发展到分子水平，形成了分子药理学。l有机化学有机化学是医学、生命科学不可缺少的重要的基础课，人是医学、生命科学不可缺少的重要的基础课，人体组织器官的大部份，是有机化合物构成；机体的生化代谢体组织器官的大部份，是有机化合物构成；机体的

5、生化代谢和生物转化过程就是体内的有机化学反应。和生物转化过程就是体内的有机化学反应。有机有机化学无论是化学无论是对今后专业课的学习还是对日后的工作起着举足轻重的作用。对今后专业课的学习还是对日后的工作起着举足轻重的作用。因此我们需要具备丰富的有机化学知识因此我们需要具备丰富的有机化学知识作为一名医学工作者，学习有机化学有何用处呢？作为一名医学工作者，学习有机化学有何用处呢？第二节第二节 共价键共价键一一、路易斯、路易斯共价键共价键理论理论离子键离子键(ionic bonds)(ionic bonds)原子间通过电子转移产生正负原子间通过电子转移产生正负离子，两者相互吸引所形成的化学键称离子键。

6、离子，两者相互吸引所形成的化学键称离子键。 例如，例如，Na. .+ + . .ClCl: :Na Cl : :- -+ +共价键共价键(covaent bonds)(covaent bonds)成键的两个原子各提供一个成键的两个原子各提供一个电子并通过电子并通过共用一对电子共用一对电子相相结合的化学键。结合的化学键。H HHH CC: CH:H:H:HH:H化学化学键键离子键离子键共价键共价键配位配位键键路易斯路易斯结构式结构式 1 1 、成键的两个电子成键的两个电子必须必须自旋方向相反（自旋方向相反（）2 2 、 共价键有饱和性，共价键有饱和性，一般来说一般来说，元素原子共价，元素原子共价

7、 键数等于该原子的未成对电子数。键数等于该原子的未成对电子数。O有有8个电子个电子 2Px 2Py 2Pz2S21S2二二、现代共价键理论现代共价键理论基本要点基本要点 H2O3 3 、当形成共价键时，原子轨道重叠当形成共价键时，原子轨道重叠 越多形成的键就越稳定。越多形成的键就越稳定。 +YX最大重叠最大重叠+YX不是最大重叠不是最大重叠S S 成键成键xyxyP P 成键成键头碰头头碰头键键 肩并肩肩并肩 键键键键 键键(头碰头头碰头)( 肩并肩肩并肩）共价键共价键提问：提问：原子轨道重叠方原子轨道重叠方式式三、碳的三、碳的杂化轨道理论。杂化轨道理论。：1s2 2s22p2碳原子的碳原子的

8、6 6个核外电子运动于各自的原子轨道中：个核外电子运动于各自的原子轨道中：H HHH C2S22Px 2Py 激发激发401 KJ/mol2S 2Px 2Py 2Pz2S 2Px 2Py 2PzSP3SP2SP杂化杂化SP3SP2SP未杂化的未杂化的P P轨道轨道两个未杂化的两个未杂化的P P轨道轨道基态：基态：未杂化的未杂化的P P轨道轨道两个未杂化的未杂化的P P轨道轨道SPSP3 3即即一个一个S S轨道和三个轨道和三个P P轨道轨道相互混合而重新组成相互混合而重新组成4 4个能个能量相等的新的轨道。量相等的新的轨道。S、P 能量低能量低一一头大，头大，一一头小；头小； 方向性强方向性强

9、键角键角109.5 正四面体正四面体图图 1-5 1-5 碳原子的碳原子的SPSP2 2杂化杂化(a)SP(a)SP2 2杂化轨道杂化轨道 (b)(b)未参与杂化的未参与杂化的P P轨道轨道SPSP2 2即即一个一个S S轨道和两个轨道和两个2P2P轨道轨道相互混合而重新组成相互混合而重新组成3 3个个能量相等的新的轨道和一个未杂化的能量相等的新的轨道和一个未杂化的P P轨道。轨道。SP即一个一个S S轨道和一个轨道和一个2P2P轨道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。键键CC键键CH键键180120pm 106pm 四、分子轨道法（四、分子轨道法（MolecuL

10、ar-orlital methodMolecuLar-orlital method）p12 p12 共价键理论共价键理论认为：认为：成键的两个电子局限在两个成成键的两个电子局限在两个成键的原子间运动键的原子间运动优点：形象、直观，易理解，是最常用的方法优点：形象、直观，易理解，是最常用的方法缺点：只考虑局部不考虑整体，不够完善缺点：只考虑局部不考虑整体，不够完善分子轨道法分子轨道法是从分子整体出发，认为分子中电子是从分子整体出发，认为分子中电子围绕整个分子运动，成键电子是离域的而非定域的围绕整个分子运动，成键电子是离域的而非定域的分子轨道分子轨道 描述分子中电子在空间运动状态的波描述分子中电子

11、在空间运动状态的波函数函数称为分子轨道称为分子轨道 分子轨道分子轨道由原子轨道线性组合而成由原子轨道线性组合而成例如：例如：位相位相相同的波函数相同的波函数相互作相互作用用形成成键轨道形成成键轨道位相位相不同的波函数不同的波函数相互作相互作用用形成反键轨道形成反键轨道氢分子的分子轨道氢分子的分子轨道节节点点 原子轨道组成分子轨道时，要符合以原子轨道组成分子轨道时，要符合以下原则：（下原则：（1 1）最大重迭原则）最大重迭原则 （2 2）对称性匹配原则）对称性匹配原则 （3 3）能量近似原则）能量近似原则 能量近似的原子轨道相互重迭才能形成稳定的分子轨道。能量近似的原子轨道相互重迭才能形成稳定的

12、分子轨道。c.e.f对称性匹配对称性匹配五五. .共价键的几个重要参数共价键的几个重要参数( (p5p5) )1 1、键长、键长形成共价键的两个原子核间的距离称为键长形成共价键的两个原子核间的距离称为键长 CC 154pm C=C 134pm CC 120pmCC 154pm C=C 134pm CC 120pm3 3、离解能离解能 共价键断裂所需吸收的能量或共价键断裂所需吸收的能量或形成共价形成共价键所放出的能量键所放出的能量 对于两个原子的分子、离解能对于两个原子的分子、离解能 = = 键能键能 对于多原子的分子对于多原子的分子 离解能离解能 键能键能（平均键能）（平均键能）2 2、键角、

13、键角键与键之间的夹角称为键角键与键之间的夹角称为键角SPSP3 3 109.28 SP 109.28 SP2 2 120120 SP 180 SP 180H HO OH H104104N NH HH HH H107107N NH HH HCHCH3 3106106113113 水水 氨氨 甲氨甲氨SPSP3 3SPSP3 3SPSP3 3例如例如CHCH4 4 CH CH3 3. .+ H+ H 435.4435.4离解能离解能/(KJ/mol)CHCH4 4的的键能键能= = 415.5415.5 KJ/mol KJ/mol435.4+443.8+443.8+339.14一般来说一般来说离解

14、离解能能 键的稳定性键的稳定性 越不容易断裂越不容易断裂CHCH3 3H H CHCH2 2 + H + H 443.8443.8：. .CHCH2 2 H .CH + H H .CH + H 443.8443.8：C H C + HC H C + H 339.1339.1. . ： ：4 4、键的极性和极化性、键的极性和极化性（1 1）键的极性）键的极性成键原子电负差成键原子电负差 键的极性键的极性如如HClHCl2.23.02.23.0 常用元素的电负性为常用元素的电负性为(p6) B 2.0 、 H 2.2、P 2.2 、C 2.5 、 S 2.5 、 N 3.0、O 3.5、 F 4.

15、0、Cl 3.0、Br 2.9、I I 2.6下列下列共价键的极性大小顺序为共价键的极性大小顺序为O H C O N H C N C H 1.3 1 0.8 0.5 0.3电负差电负差H H3 3C C+-C1C12.53.02.53.0H ClH Cl: :+ + -（2 2）键的极化性）键的极化性 在外界电场作用下键的极性在外界电场作用下键的极性发生变化的现象称为发生变化的现象称为键的极化性键的极化性 键的极键的极化化性大小与什么有关呢？性大小与什么有关呢？电子云流动性电子云流动性键的极化性键的极化性键电子云流动性键电子云流动性 键键 键极化性键极化性 键键碳卤键的极碳卤键的极化化性性：

16、C-IC-I C-Br C-Cl C-Br C-Cl C-FC-F碳卤键的极性大小碳卤键的极性大小C-I C-Br C-Cl C-FC-I C-Br C-Cl C-F提问：提问：C-FC-FC-ClC-ClC-BrC-BrC-IC-I 极性大小极性大小：电负差电负差： 1.5 0.5 0.4 0.1双原子分子的偶极矩双原子分子的偶极矩 = = 键的偶极矩键的偶极矩多原子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所有共价键的偶极矩的向量之和分子的偶极矩分子的偶极矩分子的极性分子的极性第三节第三节 分子的极性和分子间的作用力分子的极性和分子间的作用力 一、一、 分子的极性分子的极性 任何分子的极性取决于整个分子的正、负电荷中任何分子的极性取决于整个分子的正、负电荷中心心是否重合是否重合，若两者重合，就是，若两者重合，就是非极性分子非极性分子，两，两者不能重合为者不能重合为极性分子极性分子。分子的极性大小通常用分子的分子的极性大小通常用分子的偶极矩偶极矩 表示。表示。q q 为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，为极性分子中正电荷或负电荷中心上的电荷值，d d 为正负电