第一章第一章绪绪论论 1.1有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学1.2有机化合物的特性有机化合物的特性1.3有机化合物的分子结构和结构式有机化合物的分子结构和结构式1.4共价键共价键1.5有机化合物的分类有机化合物的分类1.6有机化学学习方法浅谈有机化学学习方法浅谈高分子化学绪论最新1.1有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学 1.有机化合物有机化合物定义定义1：有机化合物就是含碳化合物有机化合物就是含碳化合物(L.Gmelin定义，定义，1894年年)。定定义义2：有有机机化化合合物物就就是是碳碳氢氢化化合合物物及及其其衍衍生生物物(Schorlemmer定义定义)。有有机机化化合合物物中中除除C、H以以外外，只只含含有有O、N、S、P、X等等少少数数元元素素。碳碳和和简简单单的的碳碳化化合合物物，如如CO、CO2、CS2、HCN等通常被看做无机化合物；等通常被看做无机化合物；有有机机化化合合物物数数目目繁繁多多，已已确确定定结结构构和和性性质质者者大大于于400万万种种；同分异构现象在有机化合物中非常普遍。同分异构现象在有机化合物中非常普遍。有机化合物与人们的生活密切相关。有机化合物与人们的生活密切相关。棉花、羊毛、蚕丝、合成纤维、脂肪、蛋白质、碳水化合棉花、羊毛、蚕丝、合成纤维、脂肪、蛋白质、碳水化合物、木材、煤、石油、天然气、橡胶及合成橡胶、塑料、物、木材、煤、石油、天然气、橡胶及合成橡胶、塑料、各种药物、染料、添加剂、化妆品等等都是有机化合物。各种药物、染料、添加剂、化妆品等等都是有机化合物。 高分子化学绪论最新2.有机化学有机化学有机化学简史有机化学简史1806年年，柏柏则则里里乌乌斯斯提提出出“有有机机化化学学”这这一一名名词词和和“生生命命力力”学学说；说；1828年年,F.Wohler由氰酸铵由氰酸铵NH4OCN合成尿素合成尿素NH2CONH2；1845年年Kolbe合成醋酸合成醋酸;1854年，柏赛罗合成油脂；年，柏赛罗合成油脂；18501900年，合成有机化学时代，煤焦油化学时代；年，合成有机化学时代，煤焦油化学时代；19001940年，有机化学工业时代，煤焦油年，有机化学工业时代，煤焦油染料、药物、炸药；染料、药物、炸药；1940年年，石石油油化化工工时时代代，石石油油三三大大合合成成材材料料（橡橡胶胶、塑塑料料、合成纤维）；合成纤维）；1990年，有机化学与生命科学、环境科学、材料科学、能源工年，有机化学与生命科学、环境科学、材料科学、能源工业、国防工业、电子工业、信息产业、无机非金属材料、各种轻业、国防工业、电子工业、信息产业、无机非金属材料、各种轻工行业紧密联系，相互促进。工行业紧密联系，相互促进。高分子化学绪论最新 有机化学是研究有机化合物的来源、有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质及其变化规律的科学。制备、结构、性质及其变化规律的科学。有机化学可以看作是碳氢化合物及其有机化学可以看作是碳氢化合物及其衍生物的化学，它包括有机合成化学、衍生物的化学，它包括有机合成化学、天然有机化学、生物有机化学、元素有天然有机化学、生物有机化学、元素有机及金属有机化学、物理有机化学、有机及金属有机化学、物理有机化学、有机分析化学、应用有机化学等分支。机分析化学、应用有机化学等分支。有机化学的定义有机化学的定义高分子化学绪论最新 有有机机化化学学是是化化学学学学科科的的重重要要组组成成部部分分。200多多年年来来，有有机机化化学学的的发发展展，揭揭示示了了构构成成物物质质世世界界的的各各种种有有机机化化合合物物的的结结构构、有有机机分分子子中中各各原原子子间间键键合合的的本本质质以以及及它它们们相相互互转转化化的的规规律律，并并设设计计合合成成了了大大量量具具有有特特定定性性质质的的有有机机分分子子；同同时时，它它又又为为相相关关学学科科(如如材材料料科科学学、生生命命科科学学、环环境境科科学学等等)的的发发展展提提供供了了理理论论、技技术术和和材材料料。有有机机化化学学的的成成就就使使煤煤、石石油油、天天然然气气、农农产产品品等等自自然然资资源源得得到到了了充充分分的的综综合合利利用用，为为合合成成染染料料、医医 药药 、 炸炸 药药 等等 工工 业业 奠奠 定定 了了 基基 础础 。 高分子化学绪论最新 今天，有机化学正处于富有活力的发展时期，今天，有机化学正处于富有活力的发展时期，其趋势和特点是：其趋势和特点是：1.与生命科学、材料科学及环境科学密切结合；与生命科学、材料科学及环境科学密切结合；2.分子识别和分子设计正在渗透到有机化学的分子识别和分子设计正在渗透到有机化学的各领域；各领域；3.选择性反应，尤其是不对称合成，已成为有选择性反应，尤其是不对称合成，已成为有机化学的热点和前沿领域；机化学的热点和前沿领域；4.有机化学继续在新药和农、医用化学品以及有机化学继续在新药和农、医用化学品以及分子电子材料的开发中起主导作用。分子电子材料的开发中起主导作用。 高分子化学绪论最新1.2有机化合物的特性有机化合物的特性 1.有机物中原子间通常以共价键的方式相互结合有机物中原子间通常以共价键的方式相互结合；2.有机化合物的性质有下列特点：有机化合物的性质有下列特点： (1)易燃、易爆易燃、易爆(如汽油、酒精等如汽油、酒精等)；(2)热稳定性差，受热热稳定性差，受热(200300)易分解；易分解；(3)m.p、b.p低，一般低，一般m.p 300；例例：HOAc(M=60)：m.p16.6，b.p118（弱弱的的分分子子间间引力）引力）NaCl(M=58.5)：m.p800，b.p1440（强强的的离离子子间静电引力）间静电引力）(4)难溶于水，易溶于有机溶剂；难溶于水，易溶于有机溶剂；原原因因：“相相似似相相溶溶”(水水是是极极性性溶溶剂剂，弱弱极极性性或或非非极极性性有机物难溶于水，但极性较强的有机物也可溶于水有机物难溶于水，但极性较强的有机物也可溶于水)。(5)反应速度慢，副产物多；反应速度慢，副产物多；有机反应产率达有机反应产率达80%相当可观，有相当可观，有40%的产率就有合成的产率就有合成价值。价值。高分子化学绪论最新1.3有机化合物的分子结构和结构式有机化合物的分子结构和结构式 结构结构(structure)分子中原子间的排列次序，分子中原子间的排列次序，原子相互间的立体位置、化学键的结合状态以原子相互间的立体位置、化学键的结合状态以及分子中电子的分布状况等各项内容的总和。及分子中电子的分布状况等各项内容的总和。分子的性质不仅取决于其元素组成，更取决于分子的性质不仅取决于其元素组成，更取决于分子的结构。分子的结构。“结构决定性质，性质反映结构结构决定性质，性质反映结构”，这是有机化学教与学的主线。，这是有机化学教与学的主线。构造构造分子中原子间分子中原子间相互连接的顺序相互连接的顺序叫做分叫做分子的构造。子的构造。高分子化学绪论最新例例1：2-甲基丙醇的表示方法：甲基丙醇的表示方法： 路易斯式书写麻烦凯库勒结构式短线式 较麻烦 缩简式较为常用键线式较为常用高分子化学绪论最新例例2：苯的构造式：苯的构造式 路易斯式短线式键线式缩简式高分子化学绪论最新1.4共价键共价键 1.共价键的形成共价键的形成(1)价键法价键法(2)分子轨道法分子轨道法2.共价键的基本属性共价键的基本属性(1)键长键长(2)键能键能(3)键角键角(4)键的极性键的极性3.共价键的断裂方式与有共价键的断裂方式与有机反应的类型机反应的类型(1)断键方式与反应类型断键方式与反应类型均裂均裂自由基反应自由基反应异裂异裂离子型反应离子型反应周环反应周环反应(2)有机反应试剂的分类有机反应试剂的分类自由基试剂自由基试剂亲电试剂亲电试剂亲核试剂亲核试剂试剂与酸碱试剂与酸碱高分子化学绪论最新1.4共价键共价键 共价键最基本特点是具有共价键最基本特点是具有饱和性饱和性和和方向性方向性。共共价价键键具具有有饱饱和和性性一一个个未未成成对对的的电电子子既既经经配配对成键对成键,就不能与其它未成对电子偶合就不能与其它未成对电子偶合.共价键具有方向性共价键具有方向性(最大重叠原理最大重叠原理):两个电子两个电子的原子轨道的重叠部分越大的原子轨道的重叠部分越大,形成的共价键形成的共价键就越牢固就越牢固. 高分子化学绪论最新共价键具有方向性共价键具有方向性(最大重叠原理最大重叠原理):2p1syx1s2pyx（a a）x x轴方向结合成键轴方向结合成键（b b）非）非x x轴方向重叠较小轴方向重叠较小不能形成键不能形成键高分子化学绪论最新1.共价键的形成共价键的形成 描述共价键的两种理论：描述共价键的两种理论：价价键键理理论论：形形象象直直观观，定定域域的的观观点点，常常用用于于描描述述非非共共轭体系；轭体系；分子轨道理论：离域的观点，常用于描述共轭体系。分子轨道理论：离域的观点，常用于描述共轭体系。将价键理论和分子轨道理论结合起来，可以较好地说将价键理论和分子轨道理论结合起来，可以较好地说明有机分子的结构。明有机分子的结构。高分子化学绪论最新(1)价键法价键法价键的形成可看作是原子轨道的重叠价键的形成可看作是原子轨道的重叠(交盖交盖)或电子或电子(自旋相反自旋相反)配对的结果。配对的结果。 H2的形成的形成成键电子处于成键原子之间。成键电子处于成键原子之间。(略略) CH4、C2H4、C2H2的形成的形成杂化轨道的概念：杂化轨道的概念：高分子化学绪论最新(i)sp3杂化杂化 甲烷分子中的碳原子采取甲烷分子中的碳原子采取sp3杂化。杂化的结果：杂化。杂化的结果： sp3轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。四个四个sp3杂化轨道完全相同，取最大的空间距离为正四杂化轨道完全相同，取最大的空间距离为正四面体构型，轨道夹角为面体构型，轨道夹角为109.5。(动画动画)构型构型原子在空间的排列方式。原子在空间的排列方式。四个四个H原子只能从四面体的四个顶点进行重叠原子只能从四面体的四个顶点进行重叠(因顶点因顶点方向电子云密度最大方向电子云密度最大),形成形成4个个CH键。键。(动画动画) 高分子化学绪论最新(ii)sp2杂化杂化 乙烯分子中的碳原子采取乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化。杂化。杂化的结果：杂化的结果：sp2轨道的轨道的s成份更大些成份更大些 (动画)高分子化学绪论最新(动画)未参与杂化的未参与杂化的p轨道间肩并肩重叠形成轨道间肩并肩重叠形成键键高分子化学绪论最新(iii)sp杂化杂化 乙炔分子中的碳原子采取乙炔分子中的碳原子采取sp杂化。杂化。sp杂化的结果：杂化的结果： sp杂化碳为直线构型杂化碳为直线构型乙炔分子的乙炔分子的骨架骨架2个相互个相互的的键键 (动画，乙炔的结构) sp杂化轨道的杂化轨道的s成分更大，电子云离核更近成分更大，电子云离核更近!两个两个sp杂化轨道取最大键角杂化轨道取最大键角180。所以：。所以：乙炔分子中电子云的形状为对称于乙炔分子中电子云的形状为对称于C-C键的圆筒形。键的圆筒形。 (动画)高分子化学绪论最新讨论讨论： 不同杂化态碳原子的电负性不同，导致其与不同杂化态碳原子的电负性不同，导致其与氢原子或其他原子形成的氢原子或其他原子形成的键的性质不同。键的性质不同。电负性：电负性：sp杂化碳杂化碳sp2杂化碳杂化碳sp3杂化碳杂化碳!杂化轨道可形成杂化轨道可形成键，如键，如C- -H、C- -C、C- -X、C- -O、C- -N等。等。键是有机分子构成碳链或碳键是有机分子构成碳链或碳环的基础。环的基础。未参与杂化的未参与杂化的p轨道可形成轨道可形成键，如键，如C=C、C=O、CC、CN等。等。 高分子化学绪论最新(2)分子轨道法分子轨道法(1)(1)当当原原子子组组成成分分子子时时, ,形形成成共共价价键键的的电电子子即即运运动动于于整个分子区域整个分子区域;(2)分分子子中中价价电电子子的的运运动动状状态态,即即分分子子轨轨道道,用用波波函函数数 来来描述描述;(薛定谔方程的解薛定谔方程的解)(3)分分子子轨轨道道由由原原子子轨轨道道线线性性组组合合形形成成(LCAO),形形成的轨道数与参与成键的原子轨道数相等成的轨道数与参与成键的原子轨道数相等. 1= 1+ 2(符号相同符号相同,即即:波相相同波相相同.成键轨道成键轨道) 2= 1- 2(符号不同符号不同,即即:波相相反波相相反.反键轨道反键轨道)高分子化学绪论最新每个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子每个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子.电子总是首先进入能量低的分子轨道电子总是首先进入能量低的分子轨道.2个氢原子轨道组成个氢原子轨道组成2个氢分子轨道个氢分子轨道成键轨道1=1 + 2 成键轨道1=1 + 2 反键轨道2=1 - 2 高分子化学绪论最新2.共价键的基本属性共价键的基本属性 (1)键长键长 成键原子的平衡核间距。以成键原子的平衡核间距。以nm(10-9m)表示。表示。不同的共价键有不同的键长；不同的共价键有不同的键长；(P6表表1-1)例如：例如：CC键长键长0.154nmCH键长键长0.109nmC=C键长键长0.133nmCO键长键长0.143nm相相同同的的共共价价键键，处处于于不不同同的的化化学学环环境境时时，键键长长也也稍稍有有差异。差异。一般地：键长越短，化学键越牢固，越不容易断开。一般地：键长越短，化学键越牢固，越不容易断开。高分子化学绪论最新(2)键能：键能：键的平均解离能。键的平均解离能。例如：例如： 平均值：平均值：(423+439+448+347)4=414KJ/molCH的键能为的键能为414KJ/mol。化学键的键能越大，键越牢固。化学键的键能越大，键越牢固。(P7表表1-2)高分子化学绪论最新(3)键角键角键与键之间的夹角。键与键之间的夹角。键角与成键中心原子的杂化态有关，也受分子中其他键角与成键中心原子的杂化态有关，也受分子中其他原子的影响。原子的影响。 立体透视式的写法高分子化学绪论最新(4)键的极性和极化性键的极性和极化性 a.键的极性键的极性 键的极性是由于成键原子的电负性键的极性是由于成键原子的电负性(P7表表1-3)不同而引不同而引起的，例如：起的，例如： 一般地：一般地：成键原子电负性差大于成键原子电负性差大于1.7，形成离子键；，形成离子键；成键原子电负性差为成键原子电负性差为0.51.6，形成极性共价键。，形成极性共价键。高分子化学绪论最新 键的极性用偶极矩键的极性用偶极矩(键矩键矩)来度量：来度量：qd 的单位：Cm(库仑米) q正、负电中心的电荷， d 电荷中心之间的距离 例：HCl CH3Cl 高分子化学绪论最新b.分子的极性分子的极性键键的的极极性性可可引引起起分分子子的的极极性性，分分子子的的偶偶极极矩矩等等于键的偶极矩的矢量和。例如：于键的偶极矩的矢量和。例如： 分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等。分子的极性影响化合物的沸点、熔点和溶解度等。高分子化学绪论最新小结：小结： 绝大多数有机物分子中都存在共价键。绝大多数有机物分子中都存在共价键。共价键的键能和键长反映了键的强度，共价键的键能和键长反映了键的强度，即分子的热稳定性；即分子的热稳定性；键角反映了分子的空间形象；键角反映了分子的空间形象；键的偶极矩和键的极化性反映了分子的键的偶极矩和键的极化性反映了分子的化学反应活性和它们的物理性质。化学反应活性和它们的物理性质。 高分子化学绪论最新3.共价键的断裂方式与有机反应的类型共价键的断裂方式与有机反应的类型 发发生生均均裂裂的的反反应应条条件件是是光光照照、辐辐射射、加加热热或或有有过过氧氧化物化物存在。存在。均均裂裂的的结结果果是是产产生生了了具具有有不不成成对对电电子子的的原原子子或或原原子子团团自由基。自由基。有自由基参与的反应叫做有自由基参与的反应叫做自由基反应或均裂反应自由基反应或均裂反应。 均均裂裂(1)断键方式与反应断键方式与反应类型类型高分子化学绪论最新异裂异裂 发生异裂的反应条件是发生异裂的反应条件是有催化剂、极性试剂、极性有催化剂、极性试剂、极性溶剂溶剂存在存在。异裂的结果产生了带正电荷或负电荷的离子。异裂的结果产生了带正电荷或负电荷的离子。发生共价键异裂的反应，叫做离子型反应或异裂反发生共价键异裂的反应，叫做离子型反应或异裂反应。应。高分子化学绪论最新周环反应：周环反应： 反反应应经经环环状状过过渡渡态态，旧旧键键的的断断裂裂和和新新键键的的生生成同时进行。成同时进行。例：高分子化学绪论最新有机反应的类型有机反应的类型 高分子化学绪论最新(2)有机反应试剂的分类有机反应试剂的分类 自由基试剂自由基试剂 能产生自由基的试剂是自由基试剂。例如：能产生自由基的试剂是自由基试剂。例如： 常见的自由基试剂：常见的自由基试剂：X2、过氧化物、过氧化物(R-O-O-R)、偶氮化物、偶氮化物(R-N=N-R)等。 高分子化学绪论最新亲电试剂亲电试剂常见的亲电试剂：常见的亲电试剂：H+、Cl+、Br+、SO3、BF3、AlCl3、+NO2等。等。亲电试剂的特点：有正电荷或空轨道。亲电试剂的特点：有正电荷或空轨道。亲电试剂在进行化学反应时，进攻反应对象的负电中心。亲电试剂在进行化学反应时，进攻反应对象的负电中心。由亲电试剂首先进攻的反应称为亲电反应。由亲电试剂首先进攻的反应称为亲电反应。 对电子有亲合力的试剂是亲电试剂。例如：对电子有亲合力的试剂是亲电试剂。例如：高分子化学绪论最新亲核试剂亲核试剂对碳原子核有亲合力的试剂是亲核试剂。例如：对碳原子核有亲合力的试剂是亲核试剂。例如：常见的亲核试剂：常见的亲核试剂：OH-、NH2-、CN-、H3CO-、H2O、NH3等。等。亲核试剂的特点：亲核试剂的特点：有有负电荷或孤对电子。负电荷或孤对电子。亲核试剂在进行化学反应时进攻反应对象的正电中心。亲核试剂在进行化学反应时进攻反应对象的正电中心。由亲核试剂首先进攻的反应称为亲核反应。由亲核试剂首先进攻的反应称为亲核反应。高分子化学绪论最新试剂与酸碱试剂与酸碱布伦斯特布伦斯特(Brnsted)酸碱酸碱能给出质子者为酸能给出质子者为酸(如如HCl、CH3COOH)；能与质子结合者为碱能与质子结合者为碱(如如OH-、NH3等等)；路易斯路易斯(lewis)酸碱酸碱能接受外来电子对者为酸能接受外来电子对者为酸(如如H+、FB3、AlCl3等等)；能给出电子对者为碱能给出电子对者为碱(如如Cl-、OH-、NH3、H2O等等)。试剂与酸碱试剂与酸碱所有的所有的lewis酸都是亲电试剂；所有的酸都是亲电试剂；所有的lewis碱都是亲核碱都是亲核试剂。试剂。高分子化学绪论最新(1)酸的强弱酸的强弱HA+H2OH3O+A-Keq=H3O+A-/HAH2O在稀水溶液中在稀水溶液中:Ka=KeqH2O=H3O+A-/HAKa为酸性常数为酸性常数.一般以一般以Ka值的负对数值的负对数pKa来表示酸的强弱来表示酸的强弱.pKa=-lgKapKa值越低酸性越强值越低酸性越强.酸碱的强弱和酸碱反应酸碱的强弱和酸碱反应在有机化学中关于酸碱的强弱一般也是指在有机化学中关于酸碱的强弱一般也是指布伦斯特布伦斯特定义的酸碱定义的酸碱.高分子化学绪论最新(2)碱的强弱碱的强弱同理碱强度以同理碱强度以pKb表示表示,也常用其共轭酸的也常用其共轭酸的pKa值来值来表示表示.共轭酸强则其共轭碱是个弱碱共轭酸强则其共轭碱是个弱碱.酸碱的强弱和酸碱反应酸碱的强弱和酸碱反应利用各化合物的利用各化合物的pKa值来预测酸碱反应的进行值来预测酸碱反应的进行,例例:CH3COOH+OH- - CH3COO- -+H- -OH乙酸乙酸(pKa=4.72)共轭共轭碱碱(强强)共轭共轭碱碱(弱弱)水水(pKa=15.74)乙酸的酸性比水强乙酸的酸性比水强质子的转移总是由弱碱转移到强碱质子的转移总是由弱碱转移到强碱反应向右进行反应向右进行.高分子化学绪论最新讨论： 碱碱性性指指试试剂剂与与质质子子结结合合的的能能力力，亲亲核核性性指指试试剂剂与与碳碳核核结合的能力；结合的能力；试剂的属性与反应条件或反应物的性质有关。例如：试剂的属性与反应条件或反应物的性质有关。例如：Cl2在在高高温温或或光光照照下下是是自自由由基基试试剂剂，在在极极性性介介质质中中是是亲亲电试剂；电试剂；HBr在在极极性性介介质质中中是是亲亲电电试试剂剂，在在高高温温或或光光照照下下是是自自由基试剂。由基试剂。由亲电试剂首先进攻碳原子的反应称为亲电反应。由亲电试剂首先进攻碳原子的反应称为亲电反应。由亲核试剂首先进攻碳原子的反应称为亲核反应。由亲核试剂首先进攻碳原子的反应称为亲核反应。例：例：高分子化学绪论最新1.5有机化合物的分类有机化合物的分类 对有机物进行分类的目的是便于介绍和讨论有机化合物。对有机物进行分类的目的是便于介绍和讨论有机化合物。(1)按碳链分类按碳链分类 高分子化学绪论最新烃卤代烃醇酚醚醛酮羧酸有机化合物能决定化合物的特性的原子或原子能决定化合物的特性的原子或原子团称称为官能官能团（functionalgroup).（2）按官能团分类按官能团分类高分子化学绪论最新1.6有机化学学习方法浅谈有机化学学习方法浅谈1.1.课前预习，课后复习。课前预习，课后复习。2.2.学会听课学会听课，及时发问，提高学习效率。，及时发问，提高学习效率。3.3.必要的记忆：如命名原则、某些重要的反应等。必要的记忆：如命名原则、某些重要的反应等。通过必要的记忆，可以熟悉反应，发现规律，通过必要的记忆，可以熟悉反应，发现规律，活跃思维，提高兴趣。活跃思维，提高兴趣。4.提纲挈领，把握主线提纲挈领，把握主线结构与性能的关系。结构与性能的关系。5.5.及时总结，按时完成作业。及时总结，按时完成作业。 学好有机化学的关键是要走进有机化学，喜欢学好有机化学的关键是要走进有机化学，喜欢有机化学。有机化学。高分子化学绪论最新参考书参考书:(1)邢邢其其毅毅,徐徐瑞瑞秋秋,周周政政基基础础有有机机化化学学(上上下下),高高等等教教育出版社，育出版社，配套习题集及答案配套习题集及答案(2)美美R.T.莫莫里里森森,R.N.博博伊伊德德有有机机化化学学(上上下下),科科学学出版社出版社(3)杨杨悟悟子子等等有有机机化化学学习习题题-反反应应纵纵横横,习习题题和和解解答答,华东理工大学出版社华东理工大学出版社(4)龚龚跃跃法法等等有有机机化化学学习习题题详详解解,华华中中科科技技大大学学出出版版社社高分子化学绪论最新高分子化学绪论最新高分子化学绪论最新高分子化学绪论最新高分子化学绪论最新高分子化学绪论最新高分子化学绪论最新