泸州医学院化学教研室

1. 泸州医学院化学教研室

2. organic chemistry Chapter 1 绪 论 EXTRODIUMS

3. 【本章重点】 共价键的形成及共价键的属性、分子的极性和分子间的作用力、有机酸碱理论、有机反应类型及中间体。 【必须掌握的内容】 1. 有机化合物构造式的表示方法。   2. 共价键的形成——价键法（sp3、sp2、 sp杂化、σ键与π键） 3. 共价键的基本属性。 4. 共价键的断键方式及有机反应中间体。 5. 有机化合物的酸碱概念。

4. §1 有机化合物和有机化学 一、有机化合物（organic compund） • 早期有机物的概念 动物物质 植物物质 矿物物质 1806年瑞典化学家 Bezelius提出了有机化学的概念，认为有机化合物必须来源于有生命的机体，这就是“生命力”学说。

5. 有机化合物现代定义 1828年，德国化学家 Wöhler在合成氰酸铵时，得到了尿素。 Wöhler给瑞典化学家J．Berzelius的信中这样写到：我应当告诉您的是：我制造出尿素，而且不求助于肾或动物——无论是人或犬。 这表明有机物还可以人工合成 1848年，Gmelin提出，有机化合物（organic compound)即含碳的化合物。 1874年，德国化学家Schörlemmer提出，碳氢化合物及其衍生物，叫做有机化合物

6. 现代定义：有机化合物（organic compounds)就是含碳化合物。 强调: (1) 少数含碳化合物没有通常有机物的共性,属于无几物,例如:CO、CO2、H2CO3、碳酸盐（RCO3）、(CN)2、HCN、HCNO、氢氰酸盐（RCN）、氰酸盐（RCNO）、二硫化碳、碳化钙等等 . (2) 不含碳的有机物：SiH4（硅烷）;不含氢的有机物：CCl4（四氯化碳）。 有机物共性:难溶于水、熔点低、受热易分解、容易燃烧、不易导电等。

7. 研究有机化合物的结构、性质、合成、反应机理及相互转化规律的一门科学。 二、有机化学（organic Chemistry）

8. 三、有机化学与医药学的关系。

9. 合成药物. • 生物大分子. 2007年8月6日,美国FDA批准新的抗逆转录病毒药物Maraviroc

10. §2 共 价 键 一、路易斯共价键理论 1914—1917年间，美国物理学家Lewis等人提出著名的“八隅体学说（octet rule）”。 离子键：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。 共价键：成键原子间通过共用电子对而相互结合的 化学键。 配位键：成键原子间共用的电子对由其中一个原子提 供而相互结合的一类特殊共价键。

11. 1927年W.H.Heiter和F.W.London首次完成了氢分子中电子对键的量子力学近似处理，这是近代价键理论的基础。L.C. Pauling等加以发展，引入杂化轨道概念，综合成价键理论(valence-bond theory)，成功地应用于双原子分子和多原子分子的结构。 二．现代的共价键理论基本要点 基本要点 （1）可配原理:具有自旋相反的单电子的原子相互接近时,自旋相反的单电子可以配对构成共价键。 （2）原子轨道最大重叠原理:成键电子的原子轨道重叠越多,两个核间的电子云密度也越大,形成的共价键越稳定(两核间正电荷的排斥降低,体系能量降低).

12. 共价键的特性： （1）共价键的饱和性：每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数。 价键数 = 单电子数 （2）共价键的方向性：共价键的形成在可能的范围内一定按原子轨道最大重叠的方向，这就是共价键的方向性。

13. （３）有两种成键类型

14. σ键和π键的比较

15. 根据电子配对法,碳原子只有2个单电子,只能形成2个共价键,且键角应为90度左右.根据电子配对法,碳原子只有2个单电子,只能形成2个共价键,且键角应为90度左右. 事实上,有机化合物中的碳能形成4个共价键. 三、碳的杂化轨道 2S轨道 2P轨道 1931年，美国化学家Pauling提出“ 杂化轨道理论”(hybrid orbital theory )。 能量相近的不同原子轨道，在化学反应中, 能量互相混合，重新组合成新的原子轨道的过程，叫做轨道的杂化。 重新组合成的新的原子轨道，叫做杂化轨道。

16. 碳原子的核外电子排布为： 1s22s22p2

17. 其成健电子在轨道上的具体的排布为： 价电子层：

18. 1、sp3 杂化轨道

21. Energy of the hybrid orbital The model of the methane molecule

22. 2、sp2杂化轨道

25. 3、sp杂化轨道

28. 小 结 电负性： S > SP > sp2 > sp3 >P

30. 基态：

31. 四、共价键的属性 1、键长 两个成键原子的核间距离—键长。单位用pm表示。键长的大小, 主要取决于两个原子成键类型和杂化方式。 2、键角 在有机化合物分子中，两个共价键之间的夹角—键角。 键长和键角决定分子空间构型 3、键能 离解能或平均离解能。决定化学键强度

32. 4、共价键的极性 1、非极性共价键（电子对均等分配）H－H。 ２、极性共价键（电子对不平均分配，形成两极。 共价键的极性取决于成键的两原子的电负性之差。 电负性之差：大于1.7 为离子键；小于1.7 为共价键；在0.7-1.6 之间为极性共价键（人为划定）。

33. 5、键的极化 正常情况下Br—Br键没有极性，μ＝0，但当外电场E+接近时，由于E+的诱导，引起正负电荷中心分离，出现了键矩μ： 共价键在外界电场（试剂、溶剂、极性容器）的影响下，键的极性发生改变(出现偶极)的现象叫键的极化性, 过程叫键的极化。 在极性共价键中，μ是由于成键原子电负性不同引起的，因此是永久性的。而诱导键矩则是在外界电场的影响下产生的，是一种暂时的现象。它随着外界电场的消失而消失，所以叫瞬间偶极。

34. 不同的共价键，对外界电场的影响有不同的感受能力，这种感受能力通常叫做可极化性。共价键的可极化性越大，就愈容易受外界电场的影响而发生极化。键的可极化性与成键电子的流动性有关，亦即与成键原子的电负性及原子半径有关。成键原子的电负性愈大，原子半径愈小，则对外层电子束缚力愈大，电子流动性愈小，共价键的可极化性就小；反之，可极化性就大。键的可极化性对分子的反应性能起重要作用。例如：C—X　键的极性：C—F ＞ C—Cl ＞ C—Br ＞ C—IC—X　键的可极化性：C—I ＞ C—Br ＞ C—Cl ＞ C—FC—X　键的化学活性：C—I ＞ C—Br ＞ C—Cl ＞ C—F 键的极性和可极化性与化学活性有密切关系

35. 五、有机化合物结构的表示方法 分子结构是指分子中各原子相互结合关系、结合方式以及原子在空间排布的状况，它包括分子的构造、构型和构象。 有机化合物中各原子主要是由共价键连接而成,所以有机化合物结构的表示的核心就是共价键的表示.

36. 平面结构式的表示方法 电子式：用电子对表示共价键, 比较直观，但书写比较麻烦。 价键式：蛛网式。把电子式中的一对共用电子对用一条“-”来表示。 结构简式：缩写式。把碳原子上所连接的相同原子进行合并，合并以后的个数写在该原子的右下方；省略单键。 骨(碳)架式:键线式。把碳原子用短横线连接起来

37. H H H H H H H H H H H H 立体结构式的表示方法 楔形式（透视式）伞形式 锯架式 Newmann投影式 Fischer投影式

38. 一、分子的极性 当一个分子的正电荷中心和负电荷中心不能重合，即构成了一个偶极,这种分子为极性分子。分子的极性，通常用偶极矩来表示。键的偶极常用 表示，箭头所指方向从部分正电荷到部分负电荷。分子中正电荷中心或负电荷中心的电荷值（e）与正负电荷中心间的距离（d）的乘积，叫做分子的偶极矩（dipole moment）用 µ来表示： µ = e × d 偶极矩的单位为库仑 •米 。 §3 分子的极性及分子间的作用力 习惯上仍多用D ( Debye,德拜 ）,1D=3.336×10-30C·m

39. 偶极矩的大小 ，标志着不同分子的极性强弱 。 具有偶极矩的分子 ，叫做偶极分子，又叫极性分子。偶极矩为零的分子，叫做非极性分子。 在两个以上原子组成的分子中，分子的极性是分子中每个键的极性的向量和。

40. 分子与分子之间的作用力包括：偶极—偶极力(取向力)、氢键、诱导力,色散力。它们重点影响化合物的物理性质，如:熔点、沸点、溶解度等，同时对化学性质也有一定的影响。分子与分子之间的作用力包括：偶极—偶极力(取向力)、氢键、诱导力,色散力。它们重点影响化合物的物理性质，如:熔点、沸点、溶解度等，同时对化学性质也有一定的影响。 二、分子间作用力 δ+ δ－ 偶极－偶极作用力 或取向力 δ－ δ+

41. 较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原子可与氢原子形成氢键。常见的原子O,N,F较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原子可与氢原子形成氢键。常见的原子O,N,F 氢键(特强的偶极－偶极作用力) 色散力(瞬时偶极之间的力)

42. §4 有机化合物的功能基和反应类型 一、功能基 决定有机化合物的种类和特性的原子或原子团 ，叫做官能团 或功能基(functional group) 。 有机化合物的数量很多,在学习化合物的性质时,掌握某种官能团的性质,就掌握了具有这种官能团的所有化合物的共同性质,所以我们先掌握一类化合物的物理化学性质,然后再应用到典型化合物就可以了.

43. 此书以功能团为基础

44. 自由基反应 二、反应类型 亲电反应 分类 离子型反应 亲核反应 协同反应 本教材只讨论自由基反应和离子型反应。

45. 均裂 1、自由基型反应 游离基(自由基) 在共价键断裂时，构成共价键的两个电子，被每个碎片（原子或基团）各分享一个的断裂方式称均裂（homolysis)。这种带有单电子的原子或基团，叫自由基或游离基（free redical）。 自由基是反应中的一种活泼中间体，通过自由基进行的反应，叫做自由基反应（ reaction of free redical type ) 。

46. 正碳离子（碳正离子）carbonium ion 2、离子型反应 负碳离子（碳负离子）carbanium ion 在共价键断裂时，构成共价键的两个电子，被一个碎片（原子或基团）所占有的断裂方式称异裂（heterolysis)。

47. 成键的两个原子异裂之后，变成一个带正电荷，另一个带负电荷的两种离子。这种由于异裂生成正负离子的反应，叫做离子型反应(reaction of ionic type )。 正碳离子能与负离子或Lewis碱进行反应，这种由亲核试剂进攻正碳离子的反应称亲核反应（nuclophilic reaction)。 负碳离子能与正离子或Lewis酸进行反应，这种由亲电试剂进攻负碳离子的反应称亲电反应（eletrophilic reaction)。

48. 正碳离子、负碳离子、游离基都是非常不稳定的中间体。正碳离子、负碳离子、游离基都是非常不稳定的中间体。

49. §5 有机酸碱概念 在有机反应中 ，应用最多的是 Brønsted的酸碱质子理论和 Lewis的酸碱电子理论。 一、Brønsted酸碱质子理论 1、酸碱的定义： 凡是能给出质子（ H+）的物质都是酸；凡是能获得质子的物质都是碱。 也就是说，酸是质子的给予体；碱是质子的接受体。

50. 酸碱质子理论，体现了酸和碱相互转化和相互依存的关系：酸给出质子后，产生的酸根为原来酸的共轭碱。酸越强，其共轭碱越弱；同理，碱越强，其共轭酸越弱。酸碱质子理论，体现了酸和碱相互转化和相互依存的关系：酸给出质子后，产生的酸根为原来酸的共轭碱。酸越强，其共轭碱越弱；同理，碱越强，其共轭酸越弱。 2、 化合物的酸碱性强度的表示： 酸用其在水中的离解常数Ka 或其负对数 pKa来表示。Ka值越大或 pKa 越小，酸性越强。 碱用碱在水中的离解常数 Kb 或其负对数pKb 来表示， Kb 值越大或 pKb越小，碱性越强。