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《OrganicChemistryⅠ》主讲俞善辉副教授华东理工大学“青年教师授课风采大赛”三十佳教材：《有机化学》华东理工大学有机化学教研组编，高等教育出版社参考教材《有机化学》（第二版）钱旭红编，化学工业出版社《大学基础有机化学》荣国斌化学工业出版社《有机化学》徐寿昌，高等教育出版社《有机化学》（第二版）恽魁宏主编，高教出版社《基础有机化学》（第二版）邢其毅主编，高教出版社《有机化学》（第二版）胡宏纹主编，高教出版社《AdvanceOrganicchemistry》JeryMarch一学期：有机化学Ⅰ：48学时（第1～8章(卤))学分3二学期：有机化学Ⅱ：32学时（第9(醇)～14章）学分2考试：笔试，闭卷专业：化工类等内容简介：有机化学是化学学科的重要分支，它是研究有机化合物的组成、结构、合成、物理性质及有机化合物之间相互转化规律的学科，是化工类各专业的重要基础课，是一门理论和实践性并重的课程。通过学习使学生了解近代有机化学的基本理论，并具备必要的基本知识和一定的基本技能，为后继课程和进一步掌握新的科学技术打下必要的基础。平时成绩的组成要求1．平时成绩组成（以100分记，适用于无期中考试）：考勤30%+作业50%+小测验20%2．平时成绩组成（以100分记，适用于有期中考试）：考勤15%+作业25%+小测验10%+期中考试50%教务有明文规定：考勤或作业缺1/3，考前通知学生，可以取消考试资格。考勤标准（满分为100时）：学生缺勤一次扣20分；学期《有机化学》课程总成绩组成：平时30%+期终考试70%。第一章绪论§1-1有机化合物、有机化学一定义含碳原子的化合物---有机化合物研究有机物的化学-----有机化学有多种定义，例：碳化合物的化学；碳氢及衍生物化学。二历史作为一门科学产生于十九世纪初，此前有漫长的起源历程。几个文明古国：酿酒、醋、制糖-----十一、十二世纪：蒸馏酒。十六世纪：提纯蚁酸等有机物。十八世纪：舍勒提取水果酸。十九世纪：医学、炸药、染料、石油加工影响。生命力论：动植物有机体内有生命力（活力），不能人工合成。1828年：武勒（德）NH4Cl+AgOCNAgCl+NH2CNH2O2NH3H2O+Pb(OCN)2Pb(OH)2+2NH2CNH2O1844年：柯尔伯：CS2+Cl2+H2OCH3COOH(C+S)推翻生命力论十九世纪六十年代：有机化学强盛时期，1965年：合成牛胰岛素（M:12000,51个氨基酸，220步反应）1973年：合成VB12(多国合作，一百多化学家，11年)1981年：合成核糖核酸。目前：命名已知有机物五百多万，年增15万，已知有机反应三千多个，常用二百多。分析测试手段提高：粗品-----纯化-----元素分析----分子量、分子式-----结构式。基础化学，分支：高分子、药物、石油化学、染料、生化-----我国的化学发展：重有机，轻无机。三有机化合物的特点1：少数元素：C,H,O,N,S,X,P,组成数目庞大，结构复杂，存在同分异构现象，数量远远超过无机物。十九世纪二十年代发现组成相同，性质不同物质。武勒研究氰酸根：Ag-O-CN组成：Ag2O77.23%氰酸HO-CN:22.77%李比希雷酸根:Ag-O-NC组成:Ag2O:77.53%氰酸:HO-CN:22.47%贝采里乌斯提出同分异构现象.同分异构:构造异构:链异构,位置异构,功能团异构立体异构:构象异构,构型异构:顺反异构光学异构2:熔点较低,常温下为气,液体.3:大多不溶于水,能溶于有机溶剂中,极性弱或无极性,少数极性大的有机物可溶于水,比重小.4:大多为分子间反应,速度较慢,伴有副反应,产率低.四有机化合物天然资源1:石油,天然气宋代沈括在梦溪笔谈首次提出石油.2:煤元代即作燃料,马可波罗称为能燃烧的“黑石头”。煤的重要之处在于炼制焦碳时挥发物----煤焦油，人类对煤的利用率比不上石油。3：生物体为精巧有效的实验室，制造各色各样化合物，例多种染料、医药、衣食。并受启示人工合成天然药品，但许多天然有机物不能人工制造，许多生物体的有机反应尚待研究。五.有机物分类及官能团(有机物数目庞大,但大多为同系物,分类后种类不多)1:按碳链骨架分①:开链化合物(脂肪族化合物,最初从脂肪中制得)CH3-CH2-CH2-CH3CH3-CH-CH2-COOHCH3CH2=CH-CH3②:脂环化合物:碳原子成环CH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CH2CH2二环[3.2.1]辛烷③:芳香性化合物:具特殊芳香性(又指化学性质)CH3CH3④:杂环化合物:碳原子与其它原子(杂原子)成环ONFuran2:按官能团分:分子中能反映化合物性质,较活泼的原子团,键易受外界影响.OO-OHC=C-X-COOH-C-H-C--NO2-SO3H(常见官能团见书p3)由官能团性质等可推知化合物结构未知有机物元素组成分子量官能团分子式分子结构定性定量化学分析光谱分析§1-2有机化合物的结构理论一.原子轨道和八隅体原子轨道——原子中一个电子的可能的空间运动状态，由一个波函数描述。常见的有S轨道,P轨道运动状态： 几率密度分布，能量，平均距离，有正负（区别于电子云图象）节面:波函数等于零的面,通过此面时,波函数改变数学符号,节面上电子云密度为零.OOHHCH路易斯结构式HHHCHH 八电子稳定结构二。共价键理论与杂化轨道所有有机化合物的特性都与其结构有关，是由其内在因素——结构所规定的。有机结构理论(微观理论)，是从无数实验事实中概括、抽象、系统化而形成，并成为解释、理解这些事实，对未知进行预测的主要依据。十九世纪末物理学方面的重大发现：从道尔顿到门捷列夫,化学家都相信“原子不可分”的古老观点，认为原子是化学大厦的基石。但是，这种信念被十九世纪末一个接一个的科学发现打破了。这些科学发现主要有X射线，放射性和电子。十九世纪被称之为原子的世纪，由于道尔顿的原子论的缺陷，再往前进展已是很困难．二十世纪被称之为电子的世纪.分光镜引导人们走向新的比原了更小的世界。随着科学知识的积累，在世纪的交替之际，发生了“知识爆炸”。首先是德国的伦琴发现了X射线(1895年)，1901年，伦琴获诺贝尔物理奖。之后，就导致法国的贝克勒尔(1896年)和居里夫妇(1898午)发现铀元素和镭元索的放射性。英国科学家J．汤姆逊发现的电子(1897年）暗示了原子内部是含有电子的构造。所有这些重大发现直接冲击着道尔顿的原子论，使化学获得新的重大突破。伴随物理学的三大发现，化学与物理学同时进入现代化学和现代物理学时期。汤姆生关于电子的发现不久就引起了反响。两千年来认为原子不可再分的传统观念终于被否定了。因此，向原子内部进攻和“分裂原子”就成为世纪交替时期在科学领域中振奋人心的口号。X射线、放射性与电子的发现，是人类对原子微观结构深入认识的三个里程碑。这三个发现，打开了原子的大门，为建立物质微观结构理论，奠定了基础。1：共用电子对理论共价键——两原子未成对而自旋相反的电子结合，以共用电子对结合的化学键（有机物中化学键主要为共价键）。HHOOHHCH路易斯结构式HHHCHH 八电子稳定结构共价键具 ：饱和性 方向性（配对成键后不能再结合）2 ：分子结构 ①： 化合价 （未成对电子数，基本就是化合价数或价键数） C:四价O:两价 H,Cl:一价S,N: 变价②：分子结构不同共价键组成不同分子结构,决定其化学性质例:结构式C3H6O:CH3COCH3CH3CH2CHO3.杂化轨道碳原子外层电子:1S22S22Px12Py1,有两个未成对电子,不加变动,则只能形成两个共价键.电子衍射法证明:甲烷C-H键长均为1.10A,键角均为109.5。，分子无极性，为正四面体，碳在中心，氢在顶点。轨道杂化：2S电子吸收402KJ/mol2Pz激发激发后，S轨道与P轨道处于相当接近的能级。杂化----几个原子轨道相互影响而重新组成复杂的原子轨道。“轨道杂化理论”由鲍林（I.Pauling）提出。附:鲍林:化学键的本质，化学键的混合性（共价、离子），共振论，量子力学解释化学反应，蛋白质螺旋状结构，1954、1963年诺贝尔奖，1973、1981年访华讲学。形成的杂化轨道既具P轨道的方向性特征,又具S轨道环绕原子核的特征,外形不同于S,P轨道,一头大,一头小,对称分布.原子核大头成键碳原子可采取SP3,SP2,SP三种杂化形式,相应构成有机物中单键,双键,三键.SP3杂化(以甲烷为例):四个杂化轨道以原子核为中心对称分布,夹角109。28，，四个杂化轨道对称轴指向以碳原子为中心的正四面体的四个顶点，每个杂化轨道能量相当于1/4S和3/4P轨道的能量之和，形成四个σC-H，重合部分相对于键轴呈圆柱形对称分布，可“自由旋转”。109.5。其它烷烃分子结构类似甲烷，键角接近109.5,故碳链是曲折的,实际键角受整个分子结构影响,有微小差异,以直链形式书写.sp2杂化轨道(例乙烯):轨道形状类似sp3,每个碳的三个杂化轨道处于同一平面,夹角120°sp杂化轨道(例乙炔):轨道形状类似sp3,sp2,轨道大小:sp3sp2sp(取决于s、p轨道在杂化轨道中的比例)两杂化轨道成一直线，夹角180°详见烯烃、炔烃有关章节三 ：分子轨道理论 （简介，二十世纪六十年代提出）分子轨道----组成分子的各原子轨道的组合，即分子中电子的空间运动状态，以相应的波函数描述。轨道数目等同于原子轨道电子云密度增大的：成键轨道（能量低）电子云密度减小的：反键轨道（能量高）区别 ： 分子轨道： 多中心（多核），离域 原子轨道： 一个中心，定域四.共价键的属性1:键长-----形成共价键的两原子间的核间距(引,斥力平衡时)常见共价键键长:0.1--0.2nm,即1--2A键长受分子结构影响,在不同分子中有一定差别.H2核距在0.074nm达平衡.2:键能:气态时原子A,B结合成气态分子A-B时放出的能量双原子分子:键能=离解能多原子分子:键能取离解能的平均值3:键角共价键具方向性,两键夹角------键角,受分子结构影响O104.5HHCHHHH109°28′区别于CH3Cl五:元素电负性及共价键极性常见元素电负性：C2.5H2.2O3.5N3.0Cl3.0δδHCl电负性差越大，极性越强极性共价键：正，负电中心不重合偶极距：μ=q*d1D=3.335*10-30库仑.米极性键=极性分子(例CCl4)六.孤对电子和形式电荷孤对电子(非键电子、未成键电子、未共用电子)：未成键的价电子R-NH2形式电荷（一般了解）=价电子数—成键电子数/2—非键电子数O例CH3-NN（形式电荷）=5-8/2-0=+1OO-(形式电荷)=6-2/2-6=-1§1-3有机化合物构造式的表示方式构造式：表示分子中原子的连接次序的化学式常用凯库勒结构式（键线式或缩略式）表示HHH-C-C-HCH3CH3HH§1-4共振论(简单介绍，自学为主)用多种价键结构的叠加来准确地描述分子真实结构，原子排列方式及电子对的数目不变，可改变电子对的排列。共振结构式之间用双向箭头分子是多种结构的共振杂化体规则：A.各共振结构式的原子核的位置相同B.共振结构参与杂化的比重不同：（a）共价键越多，能量越低能量C=C-C=CC-C=C-C(b)相邻原子成键的能量低能量(c)电荷分布符合电负性的能量低能量CH3CH3COCOCH3CH3（d）C、N、O等元素的外层具八电子为稳定，能量低例1,3-丁二烯的共振式中C-C=C-C中C为六电子,为非重要的参与结构式HCCH(e)相邻两原子带相同电荷,能量高C结构相似、能量相同的结构式为主要参与，且共振杂化体稳定CH2=CH-CH2CH2-CH=CH2§1-5比共价键弱的作用力（简讲）一范氏力偶极-偶极间相互作用，或瞬时偶极的感应作用二氢键形成氢键的元素：O、F、N影响物理性质（沸点、水溶性等）或化学性质§1-6张力（