第一章第一章 绪绪 论论第一节：有机化合物和有机化学第一节：有机化合物和有机化学1.1 有机化合物（有机化合物（Organic compoundsOrganic compounds)1、烃及其衍生物、烃及其衍生物烃烃：含有碳元素、氢元素的碳氢化合物含有碳元素、氢元素的碳氢化合物（HydrocarbonHydrocarbon) 例如：例如：烃的衍生物烃的衍生物：烃分子中还含有：烃分子中还含有 O、N、S、P、F、Cl、 Br、I、Si，B 等元素的化合物等元素的化合物例如：例如：有机化合物：有机化合物：烃（碳氢化物）及其衍生物烃（碳氢化物）及其衍生物 有机金属化合物有机金属化合物（organometallicorganometallic compounds compounds）： 含有碳含有碳-金属键（金属键（C- MC- M）的化合物）的化合物 C - M C - M 键：极性共价键、离子键键：极性共价键、离子键 M M：LiLi，MgMg，ZnZn，FeFe，Sn,Cu,Cd,Hg,PbSn,Cu,Cd,Hg,Pb 等等例如：例如：2、有机化合物的特点（共性）有机化合物的特点（共性） 分子中原子之间以共价键相连分子中原子之间以共价键相连. 例如：例如： 分子中的分子中的C、O、N等原子可以与其他非金属原子以等原子可以与其他非金属原子以单键、双键、三键的形式相连。所以：有机化合物的单键、双键、三键的形式相连。所以：有机化合物的同分异构现象普遍，数量庞大，结构复杂。同分异构现象普遍，数量庞大，结构复杂。作业作业1：现阶段有机化合物大概有多少？（种类与数量）：现阶段有机化合物大概有多少？（种类与数量）例如，例如，C5H8可表达的不同分子的构造式有：可表达的不同分子的构造式有：绝大多数有机化合物的水溶性不好，易燃、可绝大多数有机化合物的水溶性不好，易燃、可燃，相对分子质量较小的液体有机化合物挥发性燃，相对分子质量较小的液体有机化合物挥发性较大；固体有机化合物的强度较小、熔点较低较大；固体有机化合物的强度较小、熔点较低（一般（一般Z ）2.4 诱导效应诱导效应1、共价键极性的变化在链上的传递、共价键极性的变化在链上的传递-诱导效应（诱导效应（ inductive effect I 效应）效应） 在分子中由极性共价键的诱导作用而产生在分子中由极性共价键的诱导作用而产生的沿价键链传递的电子偏移（产生键的极的沿价键链传递的电子偏移（产生键的极化）现象，称为诱导效应化）现象，称为诱导效应。H3CH2CH2CCl+0.002+0.028+0.681- 0.713 在分子、离子或自由基中：在分子、离子或自由基中：电负性较大的原子（官能团）电负性较大的原子（官能团） 有吸引（拉）电子的作用，具有有吸引（拉）电子的作用，具有吸电子的吸电子的 诱导效应诱导效应 （-I 效应）效应）: 而较小电负性的原子（官能团）有提供（推）电子的用，而较小电负性的原子（官能团）有提供（推）电子的用， 具有具有供电子诱导效应（供电子诱导效应（+I 效应）：效应）：CH3CHCH2+I-I2、静态诱导效应：静态诱导效应： 由分子中固有的极性键所表现出的诱导效应，称为静态诱由分子中固有的极性键所表现出的诱导效应，称为静态诱导效应。导效应。 3、 动态诱导效应：动态诱导效应： 在外界电场（极性试剂、极性溶剂）的影响下，或在反在外界电场（极性试剂、极性溶剂）的影响下，或在反应过程中，分子或活泼中间体产生了键的极化，由此而导应过程中，分子或活泼中间体产生了键的极化，由此而导致的诱导效应称为动态诱导效应。致的诱导效应称为动态诱导效应。 分子（离子、自由基）中价键电子偏移的描述分子（离子、自由基）中价键电子偏移的描述 电子的电子的偏偏移移：短线上的箭头表示短线上的箭头表示键电子沿键电子沿键轴键轴移动的方向移动的方向键电子的偏移：键电子的偏移：弯箭头表示弯箭头表示在在spsp2 2杂化平面上下两侧的杂化平面上下两侧的键电子向电负性较键电子向电负性较大的原子大的原子一方一方移动移动CHHHClHHCO4、原子或基团的诱导效应强弱的比较原子或基团的诱导效应强弱的比较 （相对标准相对标准） 醋酸在水中的电离平衡为：醋酸在水中的电离平衡为： 如果以不同的原子或基团取代如果以不同的原子或基团取代 CH3中的一个中的一个H，便得，便得到了不同的取代乙酸到了不同的取代乙酸： 如果取代基如果取代基 Y 有有-I 效应，则其吸电子作用传递的结效应，则其吸电子作用传递的结果会导致果会导致 O H 键的极性增大键的极性增大,因此而有利于因此而有利于O H 解离解离出出 H+, 即即 Ka 增大增大(pKa变小变小)，则该取代酸的酸性增强。，则该取代酸的酸性增强。 Y 的的 I 效应增强，则效应增强，则 YCH2COOH 的酸性增强。的酸性增强。 可以由不同的取代乙酸（可以由不同的取代乙酸（ YCH2COOH） 的酸性强度的酸性强度的测定，来判断的测定，来判断 Y 的的 I 效应的强弱。效应的强弱。 有结论：有结论： （测定的结果是）（测定的结果是）原子或基团的吸电子能力顺序为：原子或基团的吸电子能力顺序为： -N+R3-NO2-CN-COOHCOOR C=O-F-Cl -Br-I-OCH3-OH-C6H5-CH=CH2-H-CH3 -CH2CH3-CH(CH3)2-C(CH3)3 排在排在 H 之前者为之前者为吸电子基（有相对的吸电子基（有相对的 -I效应）效应） 排在排在 H 后面的为后面的为供电子基（有相对的供电子基（有相对的 +I效应）效应） 带有正电荷的基为强带有正电荷的基为强 I 效应基效应基 带有负电荷的基为强带有负电荷的基为强 +I 效应基效应基 基团的吸电子或供电子作用是相对的：基团的吸电子或供电子作用是相对的： 第三节第三节 有机反应的共价键断裂有机反应的共价键断裂3.1 共价键的断裂方式和反应类型共价键的断裂方式和反应类型1、共价键的平均断裂、共价键的平均断裂均裂（均裂（homolysis) 生成自由基（生成自由基（free radical),导致自由基型导致自由基型 反应发生反应发生2、共价键的异裂（、共价键的异裂（heterolysis）生成正离子和负离子生成正离子和负离子,导致离子型反应发生导致离子型反应发生共价键异裂需极性条件：共价键异裂需极性条件： 极性溶剂极性溶剂 极性试剂极性试剂 催化剂催化剂3、协同反应（周环反应）协同反应（周环反应） 反应过程中，化学键断裂与生成同时发生（不形成反应过程中，化学键断裂与生成同时发生（不形成自由基，正、负离子），并经过一个环状自由基，正、负离子），并经过一个环状 过渡态。过渡态。3.2、有机化学反应中的活泼中间体、有机化学反应中的活泼中间体 碳自由基（碳自由基（free radical) 、碳正离子、碳正离子(carbocation)、 碳负离子碳负离子(carbanion) 碳正离子碳正离子 、碳自由基碳自由基 一般为平面构型（一般为平面构型（sp2）碳负离子碳负离子 一般为四面体构型（一般为四面体构型（sp3）3.3 碳正离子及碳自由基的（热力学）稳定性碳正离子及碳自由基的（热力学）稳定性: (CH3)3C+(CH3)2CH+CH3CH2+CH3+(CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH3 C-H键解离能键解离能(kJ.mol-1):(CH3)3C-H ,(CH3)2CH-H, CH3CH2-H, CH3-H 380 397 410 423 自由基生成热自由基生成热(Hf /kJ.mol-1) : CH3CH2CH2CH2,CH3CH2CHCH3,(CH3)3C 67 55 38.碳自由基的电离势碳自由基的电离势（(kJ.mol-1)R R+ + e (CH3)3C, (CH3)2CH, CH3CH2, CH3 715 761 845 958烷烃按下式生成碳正离子时：烷烃按下式生成碳正离子时： .3.4 有机反应试剂的分类有机反应试剂的分类1、自由基试剂、自由基试剂 能以自由基形态发生有机化学反应的试剂能以自由基形态发生有机化学反应的试剂如：如： 加热、光照加热、光照(hv)、自由基引发剂、自由基引发剂 等是反应条件等是反应条件自由基引发剂：偶氮二异丁腈自由基引发剂：偶氮二异丁腈 过氧醚过氧醚 过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰2、亲电试剂、亲电试剂 在反应中，试剂是缺电子体（属于酸），它与在反应中，试剂是缺电子体（属于酸），它与反应物的中心原子碰撞获得电子并与之成键，反应物的中心原子碰撞获得电子并与之成键，此为亲电试剂（此为亲电试剂（electrophilic reagent）如：）如： H+ ，Cl+ ，Br+，NO2+ ，AlCl3 ，BF3 ，SO33、亲核试剂、亲核试剂 在反应中，试剂是供电子体（属于碱），它提在反应中，试剂是供电子体（属于碱），它提供电子对与反应物的缺电子中心（供电子对与反应物的缺电子中心（C）形成化）形成化学键，此为亲核试剂（学键，此为亲核试剂（nucleophilic reagent),如：如： -OH，:NH3, -CN, H2O, I-, -OR 亲电试剂、亲核试剂与有机物的反应是离子型反应。亲电试剂、亲核试剂与有机物的反应是离子型反应。 有机物与亲电试剂的反应称亲电反应；有机物与亲电试剂的反应称亲电反应； 有亲电加成，亲电取代之分。有亲电加成，亲电取代之分。 有机物与亲核试剂的反应称亲核反应；有机物与亲核试剂的反应称亲核反应； 有亲核加成，亲核取代之分。有亲核加成，亲核取代之分。 第四节第四节 有机反应中的酸和碱有机反应中的酸和碱 在有机反应中，形成化学键时，提供电子者为路在有机反应中，形成化学键时，提供电子者为路易斯碱，接受电子者为路易斯酸。易斯碱，接受电子者为路易斯酸。共轭酸碱：共轭酸碱：共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱碱碱酸酸pKa= 16.0 15.7第五节第五节 有机化合物的分类方法有机化合物的分类方法5.1 按碳架分类按碳架分类一、一、开链化开链化合物合物 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2OH, CH3(CH2)15CH2CO2H CH3CH2CH2CH2Br ？ 淀粉、肽链、淀粉、肽链、DNA、聚异戊二烯、聚乙烯、聚异戊二烯、聚乙烯二、脂环化合物二、脂环化合物 三、芳香族化合物三、芳香族化合物四、杂环化合物四、杂环化合物5.2 按官能团分类按官能团分类羧酸：羧酸： RCOOH -COOH 羧基羧基 磺酸：磺酸： RSO3H -SO3H 磺基磺基酯：酯： R1CO2R2 -CO2R2 烷氧酰基烷氧酰基酰卤：酰卤： RCOCl -COCl 氯甲酰基氯甲酰基酰胺：酰胺： RCONH2 -CONH2 氨甲酰基氨甲酰基腈：腈： RCN -CN 腈基腈基醛：醛： RCHO -CHO 醛基醛基酮：酮： R1COR2 C=O 酮基酮基醇（酚）醇（酚） ROH （ArOH）-OH 羟基羟基 硫醇（硫酚）硫醇（硫酚） RSH （ArSH） -SH 巯基巯基 胺胺 RNH2 -NH2 氨基氨基醚醚 R1OR2 C-O-C 醚键醚键烯烃烯烃 RCH=CH2 C=C 双键双键 炔烃炔烃 RC CH -C C- 三键三键芳烃芳烃 RC6H5 -C6H5 苯基苯基 卤烃卤烃 RX C-X 碳卤键碳卤键 硝基化合物硝基化合物 RNO2 -NO2 硝基硝基重氮化合物重氮化合物 RN2+X- -N2+ 重氮基重氮基偶氮化合物偶氮化合物 R1N=NR2 -N=N- 偶氮基偶氮基过氧化合物过氧化合物 R1O-OR2 -O-O- 过氧键过氧键提示：提示： 本章基本内容：本章基本内容： 1 共价键及其属性共价键及其属性 2 共价键断裂、反应类型、活性中间体共价键断裂、反应类型、活性中间体 3 有机反应的酸碱概念有机反应的酸碱概念 4 有机化合物的分类有机化合物的分类本章重点：本章重点： 不同杂化碳形成的共价键不同杂化碳形成的共价键本章难点：本章难点： 诱导效应诱导效应第一章作业：第一章作业： 1-3、1-4、1-6、1-7、1-8、1-9、 作业作业1：现在有机化合物大概有多少？（种类与数量）：现在有机化合物大概有多少？（种类与数量） 作业作业2：举例说明还有哪些有机化合物的哪种反应进：举例说明还有哪些有机化合物的哪种反应进 行的很快？行的很快？ 作业作业3：沼气属于那个来源？从煤炭和石油中可以得：沼气属于那个来源？从煤炭和石油中可以得 到哪些烃类物质？到哪些烃类物质？ 作业作业4：举例说明你在生活中见到的高分子物质分别：举例说明你在生活中见到的高分子物质分别 属于哪一种（塑料？橡胶？聚酯？树脂？聚属于哪一种（塑料？橡胶？聚酯？树脂？聚 酰胺？尼龙？聚醚？酰胺？尼龙？聚醚？） 作业作业5：写一篇关于有机化学的产生和发展学习心得：写一篇关于有机化学的产生和发展学习心得 （1000字）字）