有机化学第一章绪论

有机化学第一章绪论，包括有机化合物、有机构造式的表示方法、电子效应、酸碱概念、有机化学反应的基本类型等。

绪论

• 有机化合物（Organic Compound)
  • 定义：碳氢化合物及其衍生物
  • 特点
    • （1）热稳定性较差，容易燃烧
    • （2）熔点和沸点较低
    • （3）难溶于水，易溶于有机溶剂
    • （4）反应速率慢、副反应多
    • （5）结数量多、结构精巧而复杂
      • 同分异构现象普遍存在（具有相同分子式但结构不同的化合物称为同分异构体）
    • （6）原子间以共价键连接
    • （7）比重比水小
  • 分类方法
    • 按碳链骨架分类
      • （1）开链化合物
      • （2）碳环化合物
        • 脂环族化合物
        • 芳香族化合物
      • （3）杂环化合物
    • 按官能团（functional group）分类
      • 决定有机化合物主要化学性质的原子或基团
  • 研究有机化合物的一般方法
    • （1）分离提纯：重结晶，蒸馏，升华，萃取
    • （2）分子式的确定：元素分析仪，质谱仪等
    • （3）结构式的确定：红外，紫外，质谱，核磁共振，X射线衍射
• 有机化合物构造式的表示方法
  • 路易斯构造式
  • 短线构造式（蛛网式）
  • 构造简式
  • 键线构造式
• 有机化学中的电子效应
  • 诱导效应（吸电子）
    • 诱导效应是分子中原子之间相互影响的一种电子效应，通常是以氢原子为比较标准。
    • 特点：传递性，方向性，近程性（3个原子后无影响）
    • 吸电子基--电负性大于氢的原子或基团
    • 给电子基—电负性＜氢
  • 共轭效应
    • 在共轭体系中由于原子之间的相互影响而使π电子或p电子的分布发生变化的电子效应称为共轭效应
  • 超共轭效应（给电子）
    • 有机化合物分子中的C—H键与π键或p轨道在一定方向上也能产生部分重叠，使CH。键电子向π键或p轨道偏移而产生电子的离域现象。这种C—H键电子的离域现象称为超共轭效应。
  • 烷基的电子效应
    • 烷基与饱和碳原子连接
      • 吸电子
    • 烷基与不饱和碳原子连接
      • 给电子
    • 烷基与碳自由基连接
      • 给电子
    • 烷基与碳正离子连接
      • 给电子
• 有机化合物中酸碱概念
  • （1）酸碱质子理论：给出质子的分子或离子为酸；接受质子的分子或离子为碱。
    • 酸性越强，其共轭碱碱性越弱；酸性越弱，其共轭碱碱性越强。
  • （2）酸碱电子理论（路易斯酸碱电子理论）
    • 酸:具有空轨道能接受电子对的电子接受体
      • Lewis酸亲近负电荷中心，具有亲电性称亲电试剂
    • 碱:具有孤电子对或π电子的电子给予体
      • Lewis碱进攻正电荷中心，具有亲核性称亲核试剂
    • 酸碱反应定义为:碱的孤电子对或π电子通过配位跃迁到酸的空轨道中形成酸碱配合物
      • 1. Lewis酸碱电子理论中只有酸、碱和酸碱配合物，没有盐的概念；
      • 2.同一种物质，在不同的反应环境中，既可以做酸，也可以做碱；
      • 3.正离子一般起酸的作用，负离子一般起碱的作用。
• 有机化学与医学的关系
  • 有机物是人体组成的重要生命物质
  • 生命过程（或病变）本身是有机化学变化的综合表现
    • 糖代谢紊乱是糖尿病的根本原因
  • 医学上运用的大部分药物为有机化合物
  • 医学各学科研究向分子水平的发展
• 有机化学与农业科学的关系
  • 高效低毒农药—有机化合物
  • 植物生长调节剂—有机化合物
  • 植物中的活性成分—有机化合物
  • 有机化学→生物学→农业科学
• 共振论简介
  • 共振论的基本概念
    • （1）共价键数目相等的共振构造式，对共振杂化体的贡献相同。
    • （2）共价键数目较多的共振构造式比共价键较少的共振构造式更稳定，对共振杂化体的贡献更大。
    • （3）电荷分离的共振构造式没有电荷不分离的共振构造式贡献大，而且不遵守电负性原则的电荷分离的共振构造式通常是不稳定的，对共振杂化体的贡献很小，一般可忽略不计。
    • （4）键角和键长变形较大的共振构造，对共振杂化体的贡献小，一般可忽略不计。
  • 书写共振构造式遵循的基本原则
    • ①共振构造式要符合价键结构理论和满足八隅体规则的要求。
    • ②同一分子的共振构造式，只是电子（一般是π电子和孤对电子）排列不同，而原子核的相对位置不变或变化很小。
    • ③同一分子的共振构造式，其成对电子数或未成对电子数必须相同。
  • 共振论的应用
• 有机化学反应的基本类型
  • 自由基反应
    • 按共价键均裂方式进行的有机反应称为自由基反应。
      • 特点:共价键均裂，有自由基中间体生成。条件:光、热或自由基引发剂的作用下进行。
  • 离子型反应
    • 按共价键异裂方式进行的有机化学反应，称为离子型反应。
      • 特点:异裂，有正离子或负离子中间体生成。根据进攻试剂的种类可分为:亲电反应和亲核反应
  • 协同反应（分子型反应）
    • 除自由基反应和离子型反应两种最常见的反应类型外，还有一类有机化学反应，反应物分子共价键的断裂和产物分子共价键的生成同时进行，反应过程中不生成自由基或正、负离子中间体，这类反应称为协同反应。
      • 特点:一步反应，经历环状过渡态。如双烯合成。
• 共价键性质
  • （1）键长:两个成键原子核间距离。键长越短，键越稳定。
  • （2）键角:同一原子上的两个共价键之间的夹角。反映分子的空间结构。
  • （3）键能:键能越大，键越强。双原子分子:即是键的离解能。多原子分子:则泛指分子中几个同类型键的离解能的平均值。
  • （4）键的极性以偶极矩（u）来衡量正负电荷中心的电荷（e）与正负电荷中心之间的距离（d）的乘积μ＝e×d方向:正负单位: Debye（D）双原子分子的极性就是其键的极性。多原子分子的极性是各个价键极性的矢量和。
    • 分子的偶极矩可以是分子本身所固有的，也可在外界电场作用下产生，前者称为分子的永久性偶极矩，后者称为诱导偶极矩。键的可极化性--电子云受外来电场影响而变形的特性
  • 共价键的极性与成键原子的电负性有关，电负性差值越大极性越大
• 共价键理论
  • 两种常见化学键
    • 离子键—电子得失
    • 共价键—共用电子对（形成稳定的8电子构型）
  • 定义
    • 价键理论（VB， valence bond theory
      • 定域性:自旋反平行的两个电子绕核做高速运动属于成键原子共有。电子对在两核之间出现的几率最大。
      • 饱和性:一个电子和另一个电子配对以后，就不能和其他电子配对，原子中的成单电子数决定成键总数
      • 方向性:相连原子轨道重叠成键要满足最大重叠条件。
    • 杂化轨道理论（hybrid orbital theory
      • （1）在杂化前后，原子轨道的数目保持不变
      • （2）孤立的原子不发生杂化，只有形成分子的过程中才发生
      • （3）条件不同，杂化轨道类型可能不同。
      • （4）碳原子的杂化:sp3sp2sp
        • 正四面体形
        • 平面三角形
        • 直线形
• 维勒用氰酸铵制得尿素，有机物无机物无严格界限