有 机 化 学

邢其毅等 , 《有机化学基础》，高等教育出版社

胡宏纹等，《有机化学》，人民教学出版社

《有机化学》 , 吉林大学等五校编

主要参考书主要参考书

第一章 绪论第二章 有机化合物的结构和化学键 第三章 立体化学基础第四章 烷烃 第五章 烯烃 第六章 炔烃和二烯烃第七章 脂环烃第八章 芳香烃

第九章 卤代烃第十章 醇酚醚第十一章 醛酮醌第十二章 羧酸及其衍生物 第十三章 取有机化合物第十六章 杂环化合物代羧酸第十四章 糖类化合物第十五章 含氮化合物

第一章 绪 论

主讲：袁琴

1. 1. 有机化合物、有机化学的定义有机化合物、有机化学的定义

有机化学有机化学有机化合物有机化合物 （（ organorganic compoundsic compounds ））

（（ organorganic chemistryic chemistry ））

““organorgan”——”—— 器官，有生命的机体。器官，有生命的机体。““有有机机””二字是同生命现象紧密二字是同生命现象紧密相连而产生的。相连而产生的。

第一节 有机化合物和有机化学

1828 年，德国化学家韦勒（ F.wohler ）发现由无机物氰酸铵（ NH4CNO ）很容易转变为尿素 [ （ NH2 ） 2CO], 但未被当时化学界承认。1845 年柯尔柏（ H.kolbe ） , 由C 、 O2 、 Cl 合成了醋酸。1854 年柏赛罗（ M.berthelot ）合成了油脂。

有机化合物的元素组成： C 、 H 、 O 、 N 、 S 、 P 、 X( 卤素）

有机化合物 : 碳化合物有机化学 : 研究碳化合物的化学

碳是有机化合物的基本元素，葛美林（ Gmelin.L) 凯库勒 (KeKule .A):

有些化合物如碳酸盐、金属氰化物等虽然含有C 、 H 等元素，但具有典型无机化合物性质，不是有机化合物

有机化学：研究有机化合物的组成、结构、 性质、合成方法及其变化规律的科学。

有机化合物的特性

1 、 价键类型

有机化合物原子间主要通过共价键相连。

无机化合物离子键或极性共价键

2 、 燃烧性 易燃烧（ CCl4 例外，灭火剂）

不易燃烧

3 、熔、沸点 多数有机化合物熔点低，主要是分子间力和范德华力。

多数无机化合物熔点高

4 、 水溶性 大多有机化合物不容易溶于水。（低分子量醇、醛酮、羧酸以及氨基酸、糖类化合物易溶于水）

大多无机化合物容易溶于水（据相似相溶原理）

有机化合物的特性

5 、反应速度  

有机化合物大多数有机化合物的反应速度慢 （三硝基甲苯 (TNT) 可以进行爆炸式反应）

无机化合物大多数无机化合物的反应速度快

6 、反应产物 产物复杂，副反应多。

产物简单，无副产物。

7 、异构现象 普遍存在 很少出现

1 、化学结构：在分子内组成化合物的若干原子，是按一定的排列顺序和结合方式连接着的。

3 、碳原子之间可自相结合成键，不仅可形成碳碳双键、还可形成碳碳叁键。

一、有机化合物结构经典理论：

2 、在有机化合物中碳原子是四价的，而且四个价键相等并形成共价键。

第二节 有机化合物的结构理论

二、分子结构和结构式

1 、分子结构：指分子中原子的成键次序和键合方式。

CH

CHH

HO

HH C

HOH

HC HH

H

分子式： C2H6O

沸点： 78.2℃ -23℃

1- 丙醇

环戊烷

短线式（蛛网式） 缩简式（缩写式） 键线式

脂肪族化合物常用缩简式、环状化合物常用键线式！

CH

CCH

HO

HH

HH

H

CH3CH2CH2OHOH

C

C C

CC

H HH

H

H

HH

H

HH

H2C

H2C CH2

CH2

CH2

2 、结构表示法：

三、化学键离子键和共价键

经典共价键理论—— Lewis 价键理论G. N. Lewis 在 1916 年假定1.化学键所涉及的每一对电子处于两个 相邻原子之间为其共享，用 A—B 表示。2. 双键和叁键相应于两对或三对共享电子3. 分子的稳定性是因为共享电子对服从“八隅

律” (octet rule) 。

共享电子对——共价键

共价单键 (1 对）single covalent bond共价双键（ 2 对）double covalent bond

共价叁价（ 3 对）triple covalent bond

Lewis 结构式

C C

H

H H

H

C C HH

共价键的类型 键：

π 键：肩并肩 (py— py , pz— pz )

头碰头 (s — s ， s—px ， px — px)

1. 键可以绕键轴自由旋转； 而 π 键不能旋转；

2. 键重叠程度大于 π 键； 键较 π 键稳定；

◆σ键：“头碰头”

σ 轨道可由各种方式组成

重叠轨道的电子云密度绕键轴（原子核之间的连线）对称σ键可以绕键轴自由旋转

特征：

x

x

x

◆ π键： “肩并肩”

◆ δ 键： d 轨道重叠形成的 （本课程不要求）

π键不能自由旋转

重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。

特征

py— py , pz— pz

形成条件：成键原子一方提供孤对电子，

另一方 提供空轨道。

配位键（共价键的一种特殊形式）

:NH3 + H+ NH4+

+

叁键

双键 重键：

单键： 键规律： 键 +π 键

键 + 2π 键

四 . 杂化轨道（ hybrid orbital ）

同样如 H2O

杂化：

在成键过程中，同一个原子中的几个能量相近的不同类型原子轨道进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原子轨道的重新组合过程● 成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成 新的价电子轨道——杂化轨道

● 杂化前后轨道数目不变

C 原子的杂化形式

● sp3 杂化

● sp2 杂化

● sp 杂化

杂化形式 ● sp3 杂化2p

2s2s

2psp3

四个 sp3 杂化轨道

激发 杂化

基态碳原子的结构

杂化轨道

杂化轨道呈正四面体型

●轨道成分变了●轨道成分变了●轨道的能量变了●轨道的能量变了

●轨道的形状和伸展方向变了●轨道的形状和伸展方向变了

CH4 中共价 键形成

4 个 C-H 键，即：C 原子形成了 4 个键

键角为 109 0 28’ ，

1 、当一个碳原子与其他四个原子直接键合该碳原 子处于饱和状态，呈 sp3 杂化，构型为四面体。

2 、当与碳直接键合的四个原子相同时，键角为 109 0 28’ ，若直接键合的原子不同，键角稍有 变化

sp3 杂化：

基态碳原子的结构

杂化轨道

● sp2 杂化

3 个杂化轨道呈平面三角型分布

120 。H2C CH2

键：

π 键：

sp2 杂化：

每个 C 原子形成 3 个键， 1 个 π 键

1 、当一个碳原子与其他三个原子直接键合，该碳 原子处于不饱和状态，呈 sp2 杂化，构型为平面 三角型，键角为 120 0

sp2 杂化：

2 、一般双键碳均为 sp2 杂化

H2C CH2

CH

OH2C CH2

杂化轨道

● sp 杂化

基态碳原子的结构

2 个杂化轨道（红色的）呈直线型分布

1. 当一个碳原子与其他两个原子直接键合， 呈直线型，该碳原子为 sp 型杂化，

2. 叁键的碳均为 sp 杂化。HC CH HC N

+

+

++

HC CH

HH

● sp3 杂化

● sp2 杂化

● sp 杂化

1/4s, 3/4p

与四个原子相连

1/3s, 2/3p

与三个原子相连

1/2s, 1/2p 与两个原子相连

杂化 C 原子的电负性

sp > sp2 > sp3

总结： C 原子杂化轨道的成分及特点

直线型，键角 180°

平面三角型，键角 120°

四面体，键角 109° 左右

第三节 共价键的属性——键参数

键的极

性

分子的

空间构

型

2. 键角

1. 键长

3. 键能 (E)

4. 键矩 ): =q·l

键的强

度

分子中两个原子核间的平均距离

键长 (bond length) ：

1. 同型共价键时： 键长愈短，键愈牢固。

键长特点：

2. 相同原子形成的非同型键 :

键长：单键＞双键＞叁键

键与键之间的夹角

键角 (bond angle) ：

键能 (bond energy):

在 298 K 和 100 kPa下将 1mol气态双原子分子断裂成 2 mol气态原子所需要的能量。

对双原子分子：离解能 = 键能

键能愈大，键愈牢固。

意义：判断键的强度

D (H — Cl) = 431 kJ·mol-1

D (Cl — Cl) = 244 kJ· mol-1

分子稳定性：

HCl >Cl2

对多原子分子：键能指平均键能

)(

)(

1-

321

molkJ3863

356375427

3H-N

DDDE

例如 NH3

电负性相同H 2.20

非极性共价键

极性共价键 电负性不同Cl （ 3.16 ）

电负性 : 原子吸引成键电子对的能力

共价键的极性 决定于成键原子的电负性

H H

（ >0 ）

Cl H-

（ =0 ）

电负性相差越大 ,极性越强 ;相差越小 ,极性越弱。

１ . 有机化合物的分类 (根据碳架分类 )

链状化合物( 脂肪族化合物）

碳环化合物

a 、脂环族化合物b 、芳香族化合物

C 、杂环化合物。

H3C

CH3

ON

第四节 有机化合物的分类第四节 有机化合物的分类

按官能团分类

常见的官能团及所属类别举例

能决定化合物的特性的原子或原子团官能团：（ functional group):

烃 卤代烃 醇 酚 醚 醛 酮 羧酸

有机化合物

官能团 化合物类别 化合物举例

炔 CHHCÒÒȲ

卤素 -X 卤代烃 ÂÈÒÒÍé CH3CH2Cl

羟基 -OH 醇或酚 C2H5OH

OH

ÒÒ́¼

±½·Ó

醚 ÒÒÃÑ CH3CH2OCH2CH3

烯 ±ûÏ© CH3CH=CH2̼̼˫¼ü

̼̼Èþ¼ü

ÃѼü O

ÒÒÈ© CH3CHO醛 C H

O

È©»ù

C

O

ͪ »ù酮 ±ûͪ CH3COCH3

C OR

O

õ¥»ù 羧酸酯

C OHO

ôÈ»ù 羧酸 ÒÒËá CH3COOH

ÒÒËáÒÒõ¥ CH3COOCH2CH3

氨基 -NH2 胺 ÒÒ°· CH3CH2NH2

硝基 -NO2 硝基化合物 NO2Ïõ »ù±½

氰基 -CN 腈 ÒÒëæ CH3CN

2. 有机化合物的反应类型

有机反应的特征：共价键的断裂有机反应的特征：共价键的断裂有机反应的特征：共价键的断裂有机反应的特征：共价键的断裂均裂

异裂均裂

特征：共用电子对平均分给成键的两个原子。 产生自由基。

A B+

异裂 A － B ＋+

A B

A B

A B A ＋ B －+

特征：共用电子对非平均的分裂成两个带电荷原子。

游离基（自由基）反应：

1. 链引发

2. 链传递

3. 链终止

形成自由基

Cl Cl光或热

引发剂2Cl

H CH

3

Cl + H Cl + CH3

Cl + CH3

ClCH3

CH3 + CH3

CH3CH

3

共价键均裂

自由基为中间体

离子反应：

共价键断裂时共用电子对为成键两原子原子或基团的某一方所占有，生成离子，常发生在极性分子上。

RCH2:A Òì ÁÑ RC:H2 + A +

RCH2B

-

B+

RCH2 : A Òì ÁÑ+

RCH2 + A: -

RCH2BB-

碳正离子

碳负离子

共价键异裂

第五节 有机酸碱概念第五节 有机酸碱概念

2. Lewis 酸碱理论

1. Bronsted-Lowry 酸碱理论

（酸碱质子理论）

（酸碱电子理论）

酸碱的定义酸： 能给出质子 H+ 的物质

H+

H+

HAc + Ac-

NH4+ + NH3

碱：能接受质子 H+ 的物质

H+

H+

+Ac- HAc

NH3 + NH4+

1. Bronsted-Lowry 酸碱质子理论

A+B = A : B酸碱 酸碱配合物

一对电子

2. Lewis 酸碱电子理论

Lewis 酸 : 能够接受电子对的物质

BF3AlCl3 FeCl3

Lewis 碱：能够给出电子对形成配位键的物质NH

3

RNH

2

R-O-R ROH RSH R-S-R

例：

Cu

NH3

NH3

NH3

NH3

2+

酸 碱

酸碱配合物

Cu2++ 4 NH3 =

B

F

F F

+ NH3B

F

F F

NH3

Lewis 酸 : 缺电子的分子、原子和阳离子

Lewis 碱 : 含孤对电子的分子、原子和阴离子