教材：有機化學

華東理工大學有機教研組主編高教出版社出版（2006）配套輔導教材：

《有機化學習題------反應縱橫、習題和解答》楊悟子主編 華理出版社

《有機化學精析精練》

有機化學課程教學指導小組編 華理出版社參考書徐壽昌：有機化學邢其毅：基礎有機化學（高教出版社）

R.T.莫里森：有機化學高鴻賓：有機化學（高教出版社）[美]R.布里斯羅：化學的今天和明天（科學出版社）教學安排

第一學期：第一章

~第九章

第二學期：第十章

~第十四章

注：第十四章以后自學

課前必須到教室，不許遲到早退；有事請假，不許無辜曠課。曠課三次，作業三次未交，平時成績為0。紀律有機化學的重要性動物植物有機化學材料農藥藥物衣食住行炸藥等生命活動……有機化合物農業電子學藥學環境科學計算科學工程學地質學物理學冶金學生物學化學化學------一門中心的、實用的和創造性的科學有機化學的與其他學科關系我們要學什么？

各類化合物的基本性質(反應)與制備方法基本的有機合成方法及技巧化學結構理論電子理論：誘導效應、共軛效應價鍵理論及雜化軌道理論、共振論、分子軌道理論空間結構：構象、對映異構等反應機理：自由基反應、親電加成、親電取代、親核取代等通過學習有機化學，為專業課程提供堅實的基礎從了解已有的知識和其背后歷程過程的探索，我們知道：

過去有機化學改變了我們的生活，今天的有機化學正使很多想象的東西成為現實，明天的有機化學生機勃勃，充滿理想、創新，對青年學子充滿了挑戰和機遇！有機化學的學習目的學習方法必要記憶、重視練習歸納類比、舉一反三前后串聯、融會貫通課前預習聽課、記筆記整理、歸納、總結做習題（鞏固）——

非常重要??！討論及答疑學好有機化學的幾個重要環節切記：不要死記硬背不要臨時抱佛腳第一章緒論

主要內容有機化學和有機化合物有機化合物的特點有機化合物的分類有機化學中的價鍵理論有機化學中的酸堿概念

有機化學（OrganicChemistry）

——研究有機化合物的科學問題：究竟什么是有機化合物

一.有機化學和有機化合物“有機”這個詞的來源:

與人類對有機化合物純物質的認識與取得有關最早得到的純有機化合物1769年1773年尿---純尿素1805年鴉片---嗎啡

葡萄汁---酒石酸檸檬汁---檸檬酸尿---

尿酸

酸牛奶---乳酸最早的有機純物質都是由動植物等生物體內得到“生命力”學說

生命論與早期的有機化學（1828年之前）有機化合物最早的有機化合物來自于動植物體（有機體）生命論(Vitalism)認為：有機化合物只能由有機體產生。無機化合物則存在于無生命的礦藏中，同時也可由有機體產生。由腈酸銨（無機物）制得尿素（有機物）inorganicorganic——1828年德國F.W?hler

我要告訴你，現在不經動物，不經腎臟就可以制成尿素！尿素------第一個人工合成的有機物1845年，柯爾柏合成了醋酸（CH3COOH）之后不斷有有機物被人工合成，如石蠟烴、醇、脂肪酸、甘油、蘋果酸、甲醛糖、毒芹堿和尿酸

1854年，貝特羅合成了脂肪。這一發現引起巨大轟動，因為脂肪是細胞組織內的物質。它的人工合成意味著

“生命力論”被徹底推翻

由此，有機化合物的合成及有機化學的研究得以迅猛發展！

1874年德國化學家K.Schorlemmer提出“有機化合物就是

碳氫化合物及其衍生物”有機化學----研究碳化合物及其衍生物的科學

生命力論的提出尿素的合成

提出含碳化合物新定義瑞典化學家J.Berzelius1806（1779-1848）德國化學家F.Wohler1828（1800-1882）德國化學家L.Gmelin1848德國化學家K.Schorlemmer1874碳氫化合物及其衍生物

有機化學工業發展的歷史回顧

十九世紀下半葉：有機合成迅猛發展；開始了煤焦油為原料，生產合成染料，藥物，炸藥為主的有機化學工業；有機化學------煤焦油的合成時代；二十世紀四十年代：

進入石油化學的時代；開始了基本有機合成的研究；有機化學工業迅速發展（合成纖維，合成橡膠，合成樹脂和塑料等有機合成材料的生產）2,4,6-三硝基苯酚2,4,6-三硝基甲苯阿司匹林苦味酸TNT乙酰水楊酸黃色染料、填裝彈藥烈性炸藥1856年英國的柏琴制成了苯胺紫染料。以煤焦油為原料制成的各種苯胺紫染料成了英國的驕傲。但此后不到10年，德國便躍居于染料生產國家之首19世紀末期，德國的理論化學和工業化學都已執世界牛耳。

1868年，德國瑞伯和李別爾曼成功地合成了茜素。第二年德國就開始了合成茜素的工業化生產，其規模迅速擴大。凱庫勒理論還幫助拜耳（A·Baeyer）確定了靛藍的分子結構，并于1879年制成了靛藍結晶，為加速德國染料工業的發展做出了重大貢獻。

最近二十年來有機合成的進展:

生命科學研究的推進，人們對許多生命過程、功能的認識已深入到分子水平，分子生物學誕生。

材料化學正在往構想分子水平的器件方向發展

------合成十分復雜和特定功能結構的分子

分子結構理論日趨進步，提出了一系列理論上可能存在的有機分子結構

------合成這些分子以證實這些結構的存在五角十二面烷

1.

對熱不穩定(250--300oC分解)，易燃燒

2.熔點較低（一般在250oC以下）

3.易溶解于有機溶劑中，難溶于水。

4.反應速度慢，副反應多

5.同分異構體較多二.有機化合物的特點HCNOFPSClBrISiB

1.容易燃燒,易分解(250--300oC分解)

有機化合物主要是碳、氫化合物，易燃燒。如：甲烷（天然氣）乙醇（酒精）汽油（C7~C9）PVC（聚合物）

2.熔、沸點低（<3000C）

有機分子的聚集狀態主要由較微弱的Vanderwaals

力所決定；而無機物主要是較強的離子間靜電引力 作用。3.難溶于水化合物的溶解性與化合物分子的極性和所選擇溶劑的性質有關。通常遵循“相似相溶”原則。有機化合物一般屬弱極性或無極性分子，通常難溶于極性溶劑水中，而易溶于有機溶劑如：苯、醇、酯、醚中。但某些低分子量化合物如：甲醇、乙醇、醋酸等因與水形成分子內氫鍵而與水無限混溶。4.反應速度慢，副反應多

有機化合物發生反應通常要斷裂鍵能較強的共價鍵，這需要較高的能量。此外，組成有機分子的原子較多，不同類型共價鍵的鍵能相差不大，反應的選擇性不高，在一定條件下，副反應難以避免。5、結構上的特點——同分異構現象分子組成復雜，數量龐大18801.2萬種1976375萬種1950100萬種1987800萬種1961175萬種1990850萬種迄今已知的化合物超過2000萬(主要通過人工合成)，其中絕大多數是有機化合物

同分異構現象例如：分子式分別為C2H6O、C4H10和C4H8的可能結構式三.有機化合物分類

按碳架分類

—分子中碳原子的連接次序

鏈狀化合物

環狀化合物

直鏈

支鏈

碳環

雜環芳環不飽和飽和支鏈

直鏈

按有機官能團分類還原硝基苯C6H5NO2硝基化合物親核加成乙腈CH3CN腈化物堿或親核試劑乙胺CH3CH2NH2胺含氮有機物親核取代、消除氯乙烷CH3CH2Cl鹵代物芳香親電取代苯芳烴親電加成丁二烯CH2=CHCH=CH2二烯親電加成乙炔HCCH炔烴親電加成乙烯CH2=CH2烯烴自由基取代乙烷CH3CH3烷烴碳氫化合物典型反應類型名稱舉例官能團------決定一類化合物典型性質的原子團開環環氧乙烷環氧化合物乙醚CH3CH2OCH2CH3醚芳香親電取代苯酚C6H5OH酚親核取代N-甲基乙酰胺CH3CONH(CH3)酰胺親核取代乙酸乙酯CH3COOCH2CH3酯親核取代乙酸酐(CH3CO)2O酸酐親核取代乙酰氯CH3COCl酰鹵羧酸衍生物親核加成、取代乙酸CH3COOH羧酸親核加成丙酮CH3COCH3酮親核加成乙醛CH3CHO醛親核取代、消除乙醇CH3CH2OH醇含氧有機物典型反應類型名稱舉例分類（續）親核取代、消除

“它看起來像似一個原始的熱帶森林，充滿著最誘人的東西，也像似一個可怕的叢林，看來似乎無路可走，因而使人不敢入內?！?/p>

------FriendrichW?hler1835年四、有機化合物的共價鍵

美國杰出的化學家兩次獲得諾貝爾獎的鮑林指出：“化學鍵理論是化學家手中的金鑰匙”．

有機結構理論

進入“有機化學叢林”的指路圖

------結構理論

解釋/

使之系統化

結構理論

實驗事實

歸納有機化合物的共價鍵

-----碳化合物中最為普遍存在的化學鍵

碳是四價的(C1s22s22p2)

有機分子中的化學鍵——共價鍵碳與碳之間可以成鍵，形成復雜化合物直鏈帶側鏈環狀共價鍵的理論解釋A、價鍵理論B、分子軌道理論定域的價鍵理論延伸出雜化軌道理論共振論離域的

價鍵理論，電子定域;八隅體(Octet)：原子總是傾向獲得與惰性氣體相同的價電子排布。

(價電子層達到8個電子的穩定結構)離子鍵(ionicbond)：W.Kossel

原子間通過電子轉移產生的正負離子相互結合而成鍵共價鍵(covalentbond)：G.N.Lewis

原子間通過共用電子對相互結合而成鍵（電子共享）C:1s22s22p2最外層4個價電子，中等電負性可通過共享電子以滿足八隅體（成共價鍵）1.價鍵理論電負性：原子實對價電子的吸引力（原子核＋非價電子）

>1.7離子鍵電負性差值0.6～1.7極性共價鍵

<0.6非極性共價鍵

參看P.9(1.2.5鍵的極性)C(2.55)-F(3.98),C(2.55)-Cl(3.16)C(2.55)=O(3.44)C(2.55)-H(2.20),C(2.55)-C(2.55)K(0.8)-F(3.98),Na(0.9)-Cl(3.16)（1）共價鍵的形成是成鍵原子的原子軌道相互交蓋（電子配對）的結果1.價鍵理論

(2)

共價鍵具有飽和性

一個原子的未成對電子只能與另一原子的一個自旋相反的未成對電子配對成鍵原子的價鍵數一般等于它的未成對電子數

（3）共價鍵具有方向性：兩軌道要達到最大程度的重疊，需有一定的空間取向。

價鍵理論（s軌道、p軌道）共價鍵：兩個帶有自旋反平行單電子軌道的交疊s

鍵和p

鍵雜化軌道理論：

原子軌道成鍵時可進行“軌道雜化”而組成能量相等或相近的“雜化軌道”，其成鍵能力更強。2.雜化軌道理論C1s22s22p2

（1）

sp3Hybridizationsp3HybridizationToformaTetrahedronCarbonBondinginMethanesp3HybridizationC—H鍵：

s

鍵（1s-sp3）（2）

sp2Hybridizationsp2

雜化Toformaplanercarbon乙烯的成鍵C=C鍵：1s

鍵（sp2–sp2）

+1p

鍵（p–p）C—H鍵：

s

鍵（1s–sp2）（3）

spHybridization（3）

spHybridizationToformalinearcarbonBondinginEthyneC≡C鍵：

1s

鍵（sp2–sp2）

+2p

鍵（p–p）C—H鍵：

s

鍵（1s–sp）鍵角180°，直線型分子，桶型大π鍵

碳的原子軌道雜化形式共價鍵具有方向性：最大重疊原理L.Pauling,1931年

雜化軌道形式舉例鍵角鍵長（?）分子形狀鍵能(kcal/mol)sp3C2H6109.5°C-C1.54四面體83sp2C2H4120°C=C1.34平面形146spC2H2180°CC1.20線形200LaureateoftheNobelPrizeinChemistry1954LaureateoftheNobelPeacePrize1962

"forhisresearchintothenatureofthechemicalbondanditsapplicationtotheelucidationofthestructureofcomplexsubstances"

共價鍵的理論解釋A、價鍵理論B、分子軌道理論

定域的價鍵理論

延伸出雜化軌道理論共振論（P11）

離域的3.分子軌道理論

------從分子整體出發考慮問題EH:H穩定態H。

。H吸引H:H相斥

nm共價鍵的形成是成鍵原子的原子軌道相互接近、相互作用而重新組合成分子軌道的結果

原子軌道線性組合成相同數目的分子軌道

---成鍵軌道與反鍵軌道原子軌道組合成分子軌道必須具備能量相近、電子云最大重疊和對稱性相同三個條件。電子根據能量最低原理,電子按Pauli原理及Hund規則逐級排列在分子軌道中E4.共價鍵的鍵參數鍵長鍵角

反映分子的空間結構鍵能

（離解能）預見反應的難易。鍵矩

鍵的極性和元素的電負性有關鍵長EH:H穩定態H。

。H吸引H:H相斥

nm

定義：形成共價鍵的兩個原子核之間的距離。鍵長

常見共價鍵的平均鍵長：

C—H0.110nmC—C0.154nm

C—N

0.147nm

C—O0.143nm

C—F

0.142nm

C—Cl0.178nmC—Br0.191nmC—I0.213nmO—H0.097nm對同一共價鍵，鍵長：單鍵》雙鍵》三鍵即：C-C》C=C》C≡C鍵鍵角兩個共價鍵之間的夾角鍵能鍵能

A(氣)+B(氣)A-B(氣)+HkJ/mol離解能

A-B(氣)A(氣)+B(氣)+DkJ/mol

形成共價鍵過程中體系釋放的能量或共價鍵斷裂過程中體系吸收的能量。鍵能與離解能雙原子分子，離解能與鍵能的數值相同

H:HH·+H·H=+436kJ/molCl:ClCl·+Cl·H=+242kJ/molCl·+Cl·Cl:ClH=-242kJ/mol多原子分子中，鍵能的數值等于同一類共價鍵的鍵離解能的平均值以甲烷為例：離解能(kJ/mol)D(CH3-H)=435.1D(CH2-H)=443.5D(CH-H)=443.5D(C-H)=338.9鍵能

H=-(D1+D2+D3+D4)/4=-415.3

(kJ/mol)

鍵能反映共價鍵的強度，鍵能愈大則鍵愈穩定電負性：原子實對價電子的吸引力（原子核＋非價電子）

>1.7離子鍵電負性差值0.6～1.7極性共價鍵

<0.6非極性共價鍵

C(2.55)-F(3.98),C(2.55)-Cl(3.16)C(2.55)=O(3.44)C(2.55)-H(2.20),C(2.55)-C(2.55)K(0.8)-F(3.98),Na(0.9)-Cl(3.16)鍵的極性（參看P.9鍵的極性)鍵的極性非極性共價鍵極性共價鍵H-HCl-ClH-Clδ+δ-δ+

部分正電荷δ-部分負電荷分子的偶極矩

成鍵原子電負性差異導致電子云偏向某一原子，產生偶極矩

偶極矩()有方向性，箭頭由正端指向負端、指向電負性更大的原子。

分子的偶極距不但與鍵的極性有關，而且與分子的結構有關。多原子分子的偶極矩，是各鍵的偶極矩向量和。=iCClClClCl=0HClCH3Cl=1.03D=1.87D

五、有機化合物結構的常用表達方式Lewis電子式凱庫勒價鍵式縮寫式甲烷乙烯乙炔單鍵雙鍵叁鍵氯甲烷乙醇丙酮Lewis電子式價鍵式縮寫式碳架式

無須配平反應符號用“”往往只寫主要產物反應條件一般注在箭頭上下

例：CH4+O2CO2+H2O有機反應式的一般寫法A+BC+D有機反應中常用的化學符號(P22)

有機反應中常用的化學符號(P22)六、分子間作用力(1)偶極-偶極作用力極性分子間的相互作用力。一分子偶極正端對另一分子偶極負端的相互吸引作用。+-+-+-+-+-+-(2)色散力瞬時偶極與分子的大小、分子的接觸面積及可極化度有關。+-+-+--+-+-+瞬時偶極-偶極作用力色散力

范氏力(3)氫鍵氫鍵用虛線表示：X—H----Y

電負性強、原子半徑小、有未共用電子對的原子。元素的電負性越大、