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第一章 绪 论
主要内容
有机化学和有机化合物
有机化合物的特点
有机化合物的结构，化合物的结构表达方式
共价健的几个重要参数
有机化合物的分类
第一章 绪论
一、有机化合物(Organic compound)和
有机化学(Organic chemistry)
1、有机化学的发展简史
最初从动植物中提取和加工得到各种有用的物质，如糖、酒、醋、染料和药物等
《神农本草经》记载几百种药物，大部分是植物，是世界上最早的一部药书。
纯物质的认识和取得是比较近代的事：
1769-1785年间取得有机酸：
葡萄汁－－酒石酸
柠檬汁－－柠檬酸
尿中－－尿酸
酸牛奶－－乳酸
1773年：尿内－－尿素
1805年：鸦片－－第一个生物碱：吗啡
Morphine ：盐酸吗啡
1847年确定分子式C17H19NO3，1927年确定化学结构，1952年全合成成功，1968年证明其绝对构型。
对有机物的组成和结构的认识：
（1）“燃素”学说
拉瓦锡（Lavoisier.A 1772-1777)弄清了燃烧的概念：有机物含C,H,O,N
（2）1806年，柏则里首次用“有机化学”将无机物和有机物分开，“生命力”学说阻碍了有机化学发展。
（3）1828年韦勒（F.Wohler):
1845年 柯尔伯(Kolbe.H)合成醋酸，否定“生命力”，有机化学进入合成时代。
（4）1850－1900年，煤焦油中化学物为原料合成
成千上万的药品和染料
（5）石油工业，化工产品及材料包罗万象
（6）20世纪40年代进入材料时代
（7）新世纪，有机化学与生命科学、物理学等结合，迎接新的辉煌。
有机化学（Organic Chemistry）
—— 研究有机化合物的结构和性质的科学
有机化合物 —— 含碳的化合物
有机化学和有机化合物
H
C
N
O
F
P
S
Cl
Br
I
Si
B
有机化合物中常见的元素
有机化合物的特点：
1. 对热不稳定，易燃烧（极少数例外）
2. 熔点较低（一般在250oC以下）
3. 易溶解于有机溶剂中，难溶于水
4.反应速度慢、复杂，常有副产物
5. 同分异构体较多
甲醚
乙醇
二. 有机化合物的基本结构
有机分子中的化学键 —— 共价键
碳是四价的
碳与碳之间可以成键，形成复杂化合物
直链
带侧链
环状
三. 经典结构理论
八隅体 (Octet)：原子总是倾向获得与惰性气体相同的价电
子排布 (价电子层达到8个电子的稳定结
构)
离子键 (ionic bond)： 原子间通过电子转移产生的正负离
子相互结合而成键
共价键 (covalent bond)：原子间通过共用电子对相互结
合而成键（电子共享）
C: 1s22s22p2
最外层4个价电子
中等电负性
可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）
单键 —— 由一对共享电子形成的键
双键 —— 由两对共享电子形成的键
叁键 —— 由三对共享电子形成的键
有机化合物结构的常用表达方式
Lewis 电子式
价键式
缩写式
甲烷
乙烯
乙炔
单键
双键
叁键
氯甲烷
乙醇
丙酮
Lewis 电子式
价键式
缩写式
有机化合物的化学键－－共价键(covalent bond)
1. 原子轨道和电子云
2.价键法（VB）或称电子配对法
是原子间通过共用电子对相互结合而成的，有机化合物分子主要以共价键结合。
(1)两个形成共价键的电子，必须自旋方向相反(↑↓)。
(2)共价键有饱和性，元素原子的共价数等于该原子的未成对电子数。
(3)当形成共价键时，原子轨道重叠越多，形成的键越强，称最大重叠原理。
3. 杂化轨道理论
杂化轨道理论：成键之前原子轨道进行了重组
四面体型分子
平面型分子
直线型分子
C-H键长度相等
有一根键较活泼
有两根键较活泼
2s 2px 2py 2pz
2s 2px 2py 2pz
跃迁
原子轨道重组
4个sp3轨道
C: 1s22s22p2
碳原子的几种轨道杂化
sp3杂化
四面体型
sp2杂化
2s 2px 2py 2pz
2s 2px 2py 2pz
跃迁
原子轨道重组
3个sp2轨道 2pz
平面型
sp杂化
2s 2px 2py 2pz
2s 2px 2py 2pz
跃迁
原子轨道重组
sp 2py 2pz
直线型
五. 有机化合物的几何形象与立体结构化学
烷烃：四面体型
用键线式简化结构式
省略了什么？
烯烃：平面型
炔烃：直线型
分子轨道法（MO法）：
价键法是以“形成共价键的电子只局限于两个成键原子之间”这种定域观点为出发点的；
分子轨道理论则以“形成共价键的电子在整个分子中 ”这种离域观点为基础的。
分子轨道ψ由原子轨道线性组合(LCAO)而成：
φA+φB =ψ1
φA-φB =ψ2
两个波函数相加组成的分子轨道ψ1，其能量低于两个原子轨道，称成键轨道。两个波函数相减得到的分子轨道ψ2 ，其能量高于两个原子轨道，称反键轨道
原子轨道组合成分子轨道时，要符合以下原则：
最大重叠原则
能量近似原则
对称性匹配原则
电子在分子轨道中的排布与原子中电子在核外排布类似，符合鲍林能量最低原则和洪特(Hund)规则
六、共价键的几个重要参数：
1. 键长 形成共价键的两个原子核之间的距离称键长(bond length)。
2. 键角 两价以上的原子在与至少两个原子成键时，键与键之间的夹角称为键角(bond angle)。
键角能反映分子的立体形状。
3. 键能
（1）离解能和平均键能
由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂所需吸收的能量称为键能
键能即平均离解能为415.5kJ/mol.
共价键的断裂方式：
均裂（homolysis）：
生成的X和Y各带有一个未配对的电子，带有一个或几个未配对电子的原子或基团称为自由基（free radical）（或游离基），它是电中性的
发生键均裂的反应为自由基型反应（free radical reaction）。
产生均裂反应的条件是光照、辐射或加热等
异裂（heterolysis）：
共价键断裂时，原有的一对成键电子被某一原子或基团所占有，产生正离子（cation ）和负离子（anion）
发生共价键异裂的反应称为离子型反应 （ionic reation）。
反应往往在酸碱或极性溶剂催化下进行。
键的极性由偶极矩或键矩(dipole moment)来度量，定义为：
μ=q·d
(2) 分子的极性
分子的极性由分子的偶极矩度量。双原子分子的偶极矩就是键的偶极矩；多原子分子的偶极矩是组成分子的所有共价键的偶极矩的向量之和 。
(3) 键的极化性
共价键在外电场作用下，键的极性发生变化称键的极化性。
成键原子的体积越大，电负性越小，核对成键电子的约束越小，键的极化度就越大，
例如：碳卤键的极化度为
C—I>C—Br>C—Cl>C—F
六. 有机化合物分类
按碳架分类
链状化合物
环状化合物
直链
支链
碳环
杂环
芳环
不饱和
饱和
按有机官能团分类
还原
硝基苯
C6H5NO2
硝基化合物
亲核加成
乙腈
CH3C N
腈化物
碱或亲核试剂
乙胺
CH3CH2NH2
胺
含氮有机物
亲核取代、消除
氯乙烷
CH3CH2Cl
卤代物
芳香亲电取代
苯
芳烃
亲电加成
丁二烯
CH2=CHCH=CH2
二烯
亲电加成
乙炔
HC CH
炔烃
亲电加成
乙烯
CH2=CH2
烯烃
自由基取代
乙烷
CH3CH3
烷烃
碳氢化合物
典型反应类型
名称
举例
开环
环氧乙烷
环氧化合物
乙醚
CH3CH2OCH2CH3
醚
芳香亲电取代
苯酚
C6H5OH
酚
亲核取代
N-甲基乙酰胺
CH3CONH(CH3)
酰胺
亲核取代
乙酸乙酯
CH3COOCH2CH3
酯
亲核取代
乙酸酐
(CH3CO)2O
酸酐
亲核取代
乙酰氯
CH3COCl
酰卤
羧酸衍生物
亲核加成、取代
乙酸
CH3COOH
羧酸
亲核加成
丙酮
CH3COCH3
酮
亲核加成
乙醛
CH3CHO
醛
亲核取代、消除
乙醇
CH3CH2OH
醇
含氧有机物
典型反应类型
名称
举例
分类（续）
亲核取代、消除
作业：习题（p36）：1, 4, 5，6，7, 8
学习指导：习题（p4): 5，6

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