華南理工大學本科生有機化學第1頁/共33頁(4)鍵的極性和誘導效應1.4.3共價鍵的斷裂和有機反應的類型1.5分子間相互作用力1.5.1偶極-偶極相互作用1.5.2vanderWaals力1.5.3氫鍵1.6酸堿的概念1.6.1Br?nsted酸堿理論1.6.2Lewis酸堿理論1.6.3硬軟酸堿原理1.7有機化合物的分類1.8有機化合物的研究程序第2頁/共33頁1.1有機化合物和有機化學

有機化合物的組成基本元素：C其它元素：H,N,O,X,S,P,Si等有機化合物為碳氫化合物及其衍生物有機化學是研究C化合物的化學

有機化合物

性質的變化規律性質有機反應結構與反應性之間的關系組成結構

有機化學的研究內容：第3頁/共33頁1.3分子結構和結構式分子(molecules):

組成的原子一定的排列順序相互影響相互作用結合的整體分子結構

原子排列的順序和相互作用1.2有機化合物的特性分子式

表示組成分子的原子種類和數目C2H6OCH3CH2OHCH3OCH3乙醇二甲醚第4頁/共33頁分子結構式——表示分子中原子連接的順序表示方式：短線式縮簡式鍵線式CH3CH2CH2CH3第5頁/共33頁1.4共價鍵

有機化合物中典型的化學鍵：共價鍵

有機化合物的共同結構特征：共價鍵結合1.4.1共價鍵的形成離子鍵的形成：

一個或更多的電子從一個原子轉移到另一個原子形成離子時產生的鍵。

它是帶有相反電荷的質體間的吸引力。第6頁/共33頁

共價鍵的形成：由兩個原子間共用一對電子產生的化學鍵價鍵式Lewis結構式八隅體規則最外層電子：

H2電子其它原子8電子類似于氖的穩定結構乙烯：乙炔：第7頁/共33頁(1)價鍵理論

共價鍵的形成：是成鍵原子的原子軌道

(電子云)相互交蓋的結果(2)軌道雜化C:1s22s22px12py12pz0碳原子在基態時的電子構型：HH+HH=氫原子軌道交蓋氫分子圖1.1氫原子的s軌道交蓋形成氫分子第8頁/共33頁雜化軌道理論:基態2p2s1s激發態2p2s1ssp3雜化態1ssp3雜化雜化：混合后再重新分配能量相等(a)碳原子軌道的sp3雜化(b)碳原子軌道的sp2雜化(c)碳原子軌道的sp雜化電子躍遷有機化合物的結構特征：C原子為4價第9頁/共33頁共價鍵鍵長/nm共價鍵鍵長/nm表1.1一些共價鍵的鍵長成鍵原子的原子核間的平均距離(3)分子軌道理論1.4.2共價鍵的屬性（1）鍵長第10頁/共33頁鍵能

鍵能反映了共價鍵的強度，鍵能越大則鍵越牢固。表1.2一些共價鍵的鍵能共價鍵鍵能/kJ·mol-1共價鍵鍵能/kJ·mol-1形成共價鍵時體系釋放的能量,或斷裂共價鍵時體系吸收的能量。鍵能：第11頁/共33頁(3)鍵角

鍵角：鍵與鍵之間的夾角。甲烷乙醚甲醛鍵角反映了分子的空間結構(4)鍵的極性和誘導效應共價鍵的類型：

非極性共價鍵：兩個相同的原子成鍵,電子云對稱分布在兩個原子之間。第12頁/共33頁極性共價鍵:

不同的原子成鍵時，由于原子的電負性不同，使電負性較強原子一端的電子云密度較大。共價鍵的極性大小是用偶極矩(μ)來度量的。μ=q.dq:電荷d:正負電荷之間的距離μ:單位為C·m(庫[侖]·米)μ=3.57×10-30C·m第13頁/共33頁

誘導效應：

由于分子內成鍵原子或基團的電負性不同而引起分子內成鍵電子云向電負性較大(或電負性較小)的原子團方向偏移的電子效應，就稱為誘導效應(I)。這種影響沿分子鏈靜電誘導地傳遞下去：1234（-I）

誘導效應產生的原因—成鍵原子的電負性不同。誘導效應的傳遞—逐漸減弱,傳遞不超過五個原子。

（+I）第14頁/共33頁底物試劑產物溶劑CCl41.4.3共價鍵的斷裂和有機反應的類型有機反應：反應物第15頁/共33頁共價鍵斷裂的方式：異裂：均裂：自由基碳正離子碳負離子有機反應活性中間體：碳正離子、碳負離子、自由基第16頁/共33頁1.5分子間相互作用力1.5.1偶極–偶極相互作用偶極–偶極相互作用：一個極性分子帶有部分正電荷的一端與另一個分子帶有部分負電荷的一端之間的吸引作用。＋-＋-H－ClH－Cl＋-＋-H－ClCl－H極性分子之間的一種相互作用第17頁/共33頁-＋＋＋＋---＋＋＋＋----1.5.2vanderWaals力非極性分子之間存在的吸引力vanderWaals(范德華)力：

瞬間偶極和誘導偶極之間相反電荷的區域彼此吸引。1.5.3氫鍵Y:電負性很強，原子半徑較小第18頁/共33頁

兩個甲醇分子之間形成的氫鍵：

分子間作用力大小順序為：

氫鍵

>>

偶極-偶極吸引力>vanderWaals力第19頁/共33頁1.6酸堿的概念1.6.1Br?nsted酸堿理論

Br?nsted定義：

酸：給出質子的分子或離子。堿：接受質子的分子或離子。第20頁/共33頁有機酸特征——含有活性氫官能團，官能團中含有電負性大的O、N原子與氫相連。如：

CH3COOH、ArOH、ROH強酸的共軛堿是弱堿：強酸

弱堿弱酸的共軛堿是強堿：弱酸強堿第21頁/共33頁

勃朗斯臺特酸都是Lewis酸的一部分；勃朗斯臺特堿就是Lewis堿。有機堿特征——含有孤電子對飽和O、N原子官能團。如：有些有機物既是酸也是堿：第22頁/共33頁1.6.2Lewis酸堿——電子酸堿理論

Lewis酸堿定義：

能接受電子對的分子或離子為酸。

能給出電子對的分子或離子為堿。Lewis酸堿特點：

Lewis酸一定是含有空軌道原子的分子或離子。如：AlCl3

。

Lewis堿一定是含有孤電子對原子的分子或離子。如：ROR。第23頁/共33頁1.6.3硬軟酸堿原理

硬酸——接受電子的受體原子較小，帶正電荷程度高，對外層電子抓得

緊；硬酸價電子層沒未共用電子

對。例如：第24頁/共33頁軟酸——接受電子的受體原子較大，帶正電荷程度弱，對外層電子抓得松；軟酸價電子層有未共用電子對。例：硬堿——給出電子的原子電負性高，可極化性小，對外層電子抓得緊。如：軟堿——給出電子的原子電負性低，可極化性大，對外層電子抓得松。如：第25頁/共33頁硬酸硬堿外層電子抓得緊

軟酸軟堿外層電子抓得松

“硬”、“軟”是用來描述酸堿抓電子的松緊程度。第26頁/共33頁

酸堿結合成絡合物的穩定規律：

硬親硬，軟親軟都得穩定化合物。軟酸

軟堿（穩定）硬酸硬堿（穩定）硬酸

軟堿

（不穩定）

第27頁/共33頁1.7有機化合物的分類1.7.1按碳架分類有機化合物開鏈化合物(脂肪族化合物)C原子連接成鏈狀(2)脂環(族)化合物C原子連接成環狀(3)芳香族化合物含有芳環結構(4)雜環化合物含有由C原子和其它原子(如O,N,S)連接成環的化合物第28頁/共33頁開鏈化合物：脂環化合物：環己烷環戊二烯環辛烯環己醇

芳香族化合物：苯萘苯酚氯苯

雜環化合物：

四氫呋喃噻吩吡啶糠醛

第29頁/共33頁1.7.2按官能團分類容易發生反應的原子或基團稱為官能團。化合物類型化合物官能團構造官能團名稱第30頁/共33頁本章小結：1、碳原子不同雜化軌道的空間分布和電負性▲

SP3雜化軌道在空間分布是以碳原子為中心，四個軌道指向正四面體四個頂點；▲

SP2雜化軌道在空間分布是以碳原子為中心，三個軌道共在一個平面，對稱軸之間的夾角為120。；

▲

SP雜化軌道在空間分布是以碳原子為中心，兩個軌道對稱軸之間的夾角為180。。▲不同雜化碳原子的電負性（吸電子能力）由大到小是：SP雜化碳＞SP2雜化碳＞SP3

雜化碳。第31頁/共33頁2、誘導效應：

給電子誘導效應（+I效應）──分子內成鍵