有机化学1-绪论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,下页,退出,有机化学,返回,1,绪,论,(Introduction),化学与环境工程学院 陈彦国,陈彦国简介,湖北英山人，博士/教授，硕士生导师，学术带头人。民革党员。,1983.91987.6，华中师范大学化学系,化学专业,1996.91999.6，华中师范大学化学系生物无机专业硕士；,2002.92005.6，武汉大学化学学院分析化学专业博士。,科研方向：,高分子合成及其在分析化学中的应用（博士论文基于水溶性荧光共轭聚合物的化学/生物传感器）。,生物无机化学功能配合物的合成与活性研究。,蛇纹岩的综合开发研究。,先后在化学学报、Spectrochimica Acta Part A等刊物上发表论文60余篇，被SCI收录10篇，EI收录5篇，部分论文被同行引用。,下页,退出,上页,有机化合物和有机化学的定义,有机化合物的特性、分类,有机化合物共价键的属性,有机反应的基本类型,重点要求掌握有机化合物的特性；共价键的属性。,返回,基本内容和重点要求,下页,退出,上页,1,绪论,1.1,有机化学发展简史,1.2,有机化学的基本内容,1.3,有机化学的地位及意义,1.4,有机化合物结构及性质特点,1.5,有机结构理论,1.6,共价键的属性,1.7,有机化合物的分类,返回,下页,退出,上页,1.2 有机化学的基本内容,结构,命名,制备,物理性质,化学性质,官能团之间的相互转化,应用,在此基础之上建立,起来的规律和理论,返回,下页,退出,上页,1.3 有机化学的地位及意义,有机化学是化学的一个重要分支,有机化学是有机化学工业的一个重要基础,有机化学是其它学科的重要基础,生命科学,材料科学,环境科学,1.3.1,有机化学的地位,返回,下页,退出,上页,返回,1.3.2 有机化学在生命科学中的地位和意义,1.3.2 有机化学在生命科学中的地位和意义,20 世纪生命科学的发展包含了无数化学家基础研究的成果。在DNA双螺旋结构的分子模型中，碱基之间形成氢键相互配对的原则，决定了各种生物的遗传本质和DNA复制的化学基础。在人工合成DNA的基础上，基因重组成为人类改造物种、改变遗传过程的一个崭新的技术。,人类基因组工作框架图的组装完成后，人们的注意力转向后基因组计划，从序列基因转移到结构基因和功能基因，这一宏伟计划必将影响到化学学科的发展。有机化学学科的成就推动了生命科学的发展，同时也给化学家提出众多的问题和挑战。,下页,退出,上页,有机化学为基础的分子材料具有以下特点：,化学结构种类繁多，给人们提供了很多发现新材料的机遇；,运用现代合成化学的理论和方法，能够有目的的改变功能分子的结构，进行功能组合和集成；,运用组装和自组装的原理，能够在分子层次上组装功能分子，调控材料的性能。,近年来的研究结果表明，分子材料显示出的,光电磁,特性完全可以用于,微电子,和,光电子,领域，向这些领域注入新的活力，在某些方面将会引起重大变化。,1.3.3 有机化学在材料科学中的地位和意义,返回,下页,退出,上页,1.3.4 绿色化学与有机合成化学,返回,20世纪90年代初，化学家提出了与传统的“治理污染”不同的“绿色化学”的概念，即通过研究和改进化学化工过程及相应的工艺技术，从根本上降低、以至消除副产品或废弃物的生成，从而达到保护和改善环境的目的。绿色化学的基本原理可以有以下几个方面：,1）防止污染产生优于治理产生的污染；,2）原子经济性；,3）采用毒性小的化学合成路线；,4）原料应是可再生的；,5）化工产品在完成其使用价值后，,6）应能降解为无害的物质；,7）尽可能少地使用能源,下页,退出,上页,1.4 有机化合物的结构及性质特点,分子中的化学键一般为共价键,分子间一般为范德华力,分子结构复杂，广泛存在同分异构现象,组成分子的原子种类不多,组成分子的方式复杂,1.4.1 有机化合物的结构特点,返回,哈佛大学的Kishi小组于1994年最终完成。这是迄今为止通过全合成获得的具有最大分子量、最多手性中心的次生代谢产物，堪称有机合成历史上最浩 大的工程之一，也是天然产物合成的一个里程碑。,返回,下页,退出,上页,紫杉醇(Taxol)是从太平洋红豆杉中分离出来的化合物，1971年报道了其结构。具有独特的抗癌机制，1992年被美国食品和药品管理局批准为抗乳腺癌和抗卵巢癌的药物。Nicolaou and Holton小组同时于1994年率先报道了其全合成,返回,下页,退出,上页,下页,退出,上页,1.4.2 有机化合物的性质特点,易燃,热稳定性较差,熔点较低,极性较弱或非极性,有机反应的活化能高，反应时间长，副反应多,返回,下页,退出,上页,要点：,共价键是两个原子轨道相互重叠的结果；,成键电子定域于成键原子之间；,共价键具有饱和性；,共价键具有方向性。,1.5.1 价键理论,1.5 有机结构理论,返回,下页,退出,上页,氢原子,原子轨道重叠,氢分子,(1)氢分子的形成,返回,下页,退出,上页,(2)共价键的方向性,沿,x,轴方向最大重叠,成键,沿,y,轴方向重叠小,不成键,返回,下页,退出,上页,要点：,成键电子的运动范围不是局限于两个成键原子之间，而是在整个分子的区域内；,分子中价电子的运动状态用分子轨道描述；,分子中的电子根据能量最低原理、保里原理和洪特规则填充在分子轨道上；,决定分子化学性质的主要是原子的价电子。,1.5.2 分子轨道理论,返回,下页,退出,上页,能,量,1s,1s,原子轨道,1s=,a+,b,成键轨道,*1s=,a-,b,反键轨道,氢分子的轨道和轨道能级图,*1s,1s,返回,下页,退出,上页,1.5.3 轨道杂化理论,平面三角形,sp,2,杂化轨道,直线型,sp,杂化轨道,sp杂化,sp,2,杂化,返回,下页,退出,上页,正四面体形,Sp,3,杂化轨道,1.5.3 轨道杂化理论,sp,3,杂化,返回,下页,退出,上页,有机化合物中的碳原子的杂化状态,激发,杂化,Sp,3,杂化,Sp,2,杂化,Sp,杂化,基态碳原子,激发态碳原子,返回,下页,退出,上页,r,1,d,r,4,r,2,r,3,b,a,d,:,:,a,b,键长,r,1,:,:a,原子范氏半径,r,2,:,:a,原子共价半径,r,3,:,:b,原子范氏半径,r,4,:,:b,原子共价半径,d,=,r,2,+r,4,1.6 共价键的属性,键长：,成键原子的核间距离,返回,下页,退出,上页,几种碳碳键的键长,0.154nm,0.134nm,0.120nm,返回,下页,退出,上页,键角：,两个共价键之间的夹角,1.6 共价键的属性,返回,下页,退出,上页,键离解能：,在气态下将形成共价键的两个原子于标准状态下分开至无限远时所需能量,键能：,双原子分子的键能等于键的离解能,多原子分子的键能等于各键离解能,的平均值,1.6 共价键的属性,返回,下页,退出,上页,H,=435.1kJ.mol,-1,H=,443.5kJ.mol,-1,H,=443.5kKJ.mol,-1,H,=338.9kJ.mol,-1,甲烷,C-H,键键能取其平均值为,415.2kJ.mol,-1,多原子分子的键能,返回,下页,退出,上页,键的极性：,由两个电负性不同的原子组成共价键时，由于成键的两个原子对价电子的吸引力不同，使成键电子云在两个原子间的分布不对称，造成共价键的正负电荷中心不重合形成极性键。,H,Cl,+,-,电负性大带部份负电荷,极性键,1.6 共价键的属性,=q d,/Cm,q,/C,d,/m,返回,下页,退出,上页,=3.44,10,-30,Cm,=5.17,10,-30,Cm,=0,双原子分子中，键的偶极矩就是分子的偶极矩,多原子组成的分子，分子的偶极矩是分子中各个键偶极矩的矢量和,键的极性和分子的极性,返回,下页,退出,上页,共价键的断裂方式,均裂,自由基反应,异裂,离子型反应,返回,下页,退出,上页,1.7 有机化合物的分类,开链化合物(脂肪族),碳环化合物,杂环化合物,脂环族,芳香族,按碳链分类,返回,按官能分类,烷烃、烯烃、炔烃、,脂环烃、芳香烃、,卤代烃、醇、酚、醚、,醛、酮、羧酸及其衍生物、,胺、杂环化合物等,1.7 有机化合物的分类,返回,退出,上页,1.8 有机化学的重要性与学习方法,1）有机化学的重要性,有机化学既是一门基础课；,有机化学又是一门专业课：它可直接应用于科学研究和生产实践。,有机化学也是考研究生常考的课程。,2 ）学好有机化学的方法,喜欢有机化学才可能学好有机化学；,要有个好的开端，每次不缺课；,认真及时完成每次作业。应该先复习，基本上都懂之后再动笔，不要做一个题找一次书，不要抄他人作业；,对每一章节都要进行及时归纳总结；,有不懂的地方及时交流讨论。,五步学习法：预习、听讲、记笔记，总结复习、做课后习题。,