19.3蛋白质. ".58选读材料I有机合成. 19.3.1到白盾的分类和功能： 19复2是白质的桃质 19.3.3蚕白质的塔构 在政骨合话的 上引入所 19.4核酸 莉用汉 性，保护基写导向基 14 立体化苹控 I.2多步合成举例 495 1.4.3 的 洗卖材料【I围环反应*.·499 习题 I1.1周环反应的特点和分子轨道对称守框 第二十章元素有机化合物.468 理 20.至涵义和分类.408 1工.1,1撤沿线道罪论 有机锂化合物 工五.1.2顺旋，对数，对称允许和对称装阻m.501 II,2电环化反应 0.2.2 工.3环成反应 .504 有机铝化合 I. 健迁移反应 203 烷基细的料 选读材料II1质谱. *510 工.1废谱和质谱仪 +610 20.4有机硅化合物 473 1Ⅱ工.2分子离子峰，基础峰，天然中度、同位素 20.4.】硅烷，卤陆统和经基建蛇 473 高下 .,511 20.4.2经幕氧硅烷，陆醉，能基正陆酸酯， 174 II工.3分子离子的锌裂 20.4.3有机陆高聚物和 47 1I江.4质谱的应用。 .514 20.5有机读化合物 477 选读材料IV 紫外光谱 20.5.1刺法和性质* 47 I.1x→x电子氏迁,3T二烯的紫外光 2D.5.2时立错 516 20.5.3佛希反向 471 20,5.4叶立苟的酰化反应及经化反应 .2共他不他和经和兵知多烯烃的紫外光 00518 20.5,5有机确杀血州 1y.3龙-元*h子跃迁.，+n4,519 20.6右机铁化合物 二找铁“ 483 1V,4若香贱化合物的紫外光语： +。520 20.6.1二发快的间法. 484 20,6,2二茂铁的结构和性所 48 中英名称对照 习题 485 引 .530 6● 化工资料下载网www.chemdown.cn行业资料免费下载
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第一章有机化合物的结构和性质 1.】有机化合物和有机化学 有机化学是化学的一个分支，它是研究有机化合物的化学。有机化合物的主要特征是它们 都含有碳原子，即都是碳化合物，因此有机化学就是研究碳化合物的化学。 作为一门单独学科，有机化学莫基于18世纪中叶，但直至19世纪初，许多化学家还对有书 化学和有机化合物的涵义有不正确的理解，即认为有机化合物只能在有生机的生物体中制造得 到。生物是具有生命力的，因此生命力的存在是制造或合成有机物质的必要条件（生命力学说）。 1828年，魏勒(F,Wher)首先发现：可以由公认为无机物的氯酸铵(NH,OCN)在实验室中制得 原来只能从人体排泄物尿中取得的有机化合物尿素(NH,CONH,)。以后，许多化学家也在实验 室用商单的无机L物质为原料，成功地合成了许多其他有机化合物。实践是检验真理的难一标推 在大量的科学事实面前，化学家操弃了不科学的生命力学说的束姆，加强了有机化合物的人工合 成实钱，促进了这门学科的发展。19世纪下半叶，有机合成研究工作取得了迅猛的发展，在此基 础上，于20世纪初开始建立了以煤焦油为原料，生产合成染料、药物和炸药为主的有机化学工 业。0世纪40年代开始的基本有机合成的研究又迅速地发展了以石油为主要原料的有机化举 工业，这些有机化学工业，待别是以生产合战纤、合成橡胶，合成树脂和塑料为主的有机合成材 料工业，促进了现代工业和科学技术的迅速发展。 今天，我们已请楚地知道，有机化合物的主要特征是它们都含有碳原子，即都是碳的化合物， 从历史上遗留下来的“有机化学”和“有机化合物”这些名词，现在虽仍采用着，可是它的涵义已发 生了变化。有机化合物就是碳化合物。有机化学就是碳化合物的化。 绝大多数的有机化合物也都含有氢。从结构上看，所有的有机化合物都可以看作是碳氢化合 物以及从碳氢化合物衍生而得的化合物，因此，有机化学也就是碳氢化合物及其衍生物的化学。 这个提法，体现了所有有机化合物在结构上的相互联系，因此成为有机化学的又一定义。 1.2有机化合物的特点 组成有机化合物的元素并不多，绝大多数有机化合物只是由碳，氢，氧，氮、卤素、硫、磷等少 数元素组成，而且一个有机化合物分子中只含其中少数元素。但是，有机化合物的数量却非常庞 大，已知由合成或分离方法获得，并已确定其结构和性质的有机化合物估计在400万种以上，远远 超过无机化合物的总和（所有非碳元素的化合物估计只有几十万种）。且每年又有数以千计的新 的有机化合物出现。除了数最特别多之外，有机化合物在结构和性能方面又有与一殷无机化合 物不同的特点，所以完金有必要把有机化学作为单独一门学科来研究。 ·1
1.2.1有机化合物结构上的主要特点一同分异构现象 有机化合物的数量如此之多首先是函为碳麻下相互结合的能力很。碳原子可以互相结合 成不同碳原子数目构成的碳链或碳环。一个有机化合物的分子中碳原千的致最少则仅·、二个， 多侧可达儿千、几万甚至几十万个（有机高分子化合物）。此外，即使是碳原了数日相同的分子，由 碳原子间的车接方式有多种多样，因而又可？组成结私不同的许多化合物，分子式相同而结林 相异因而其性质也各异的不同化合物，称为同分异构体，这种现象叫微同分异构规象词分异科 现象在有机化合物中普遍存在。例如分子式C:H0就可代表乙醇和二甲醚两种不同结构因而 性质拖不同的化合物，它们互为同分异构体。 H-C-C-0-H H-C-0-C- HH H 乙醇 二甲 又如C,H。代表丁烷和异了完两种不同结构的同分异构体。 H H一C-H HHHH HH H-C-C-C-C-H H-C-C-C-H HHHH HHH 来丁烧 显然，一个碳化合物含有的碳凉子数和原子种类念多，分子中原子间的可能排列方式也角 多，它的同分异为体也愈多。衡如，分子式为CH:的同分异构体数可达7万个。从这些例子可 以君出同分异构现象的存在是有机化合物所以众多的主要原固，而同分异构现象在无机化学中 是并不普遍多见的。上例讨论的丁烷和异丁烧的异构现象，只是分子中各原子间相互结合的顺 序不同i而引起的，这只是梅造(constitution)不同而致的异构现象，又叫做构造异构现象(consti tutional isomerism)o除此之外，有化合物还可由于构型(configuration)和构象(conformation) 不而遗成异构现象（参见3.2,2和2.4）。 在有机化学中，化合物的结构(structur©)是指分子中原子间的排列次序，原子相互间的立体 位置、化学健的结合状态以及分子中电子的分布状态等各项内容在内的总称。这些都将在以 后陆续讨论。 1.2.2有机化合物性质上的特点 与无机化合物，特别是与无机盐类相比较，有机化合物一般有如下的特点 (1)大多数有机化合物都可以燃烧，有些有机化合物如汽油等很容易燃烧。 一般有机化合物的热稳定性较差，易受热分解，许多有机化合物在200~300℃附即透 渐分解。 (3)许多有机化合物在常温下是气体，液体。常温下为圆体的有机化合物，它们的溶点一殷 。2。 化工资料下载网www.chemdown.cn行业资料免费下载
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也很低，超过300C的有机化合物很少，这是因为有机化合物晶体一般是由较弱的分子间引力维 持所致 (4)一般有机化合物的极性较弱或是完全没有极性，而水是极性强、介电常数很大的液体 因此一般有机化合物难溶或不溶于水。但一些极性较强的有机化合物，如低级醇、羧酸、磺酸等 也易溶于水。不溶子水的有机化合物往往可溶于某些有机溶剂，如苯、乙醚，丙酮、石油 醚等。 ()有机化合物的化学反应，多数不是离子反应，而是分子间的反应。除了某些反应（多数 为放熟的自由基型反应)的反应速度极快外，大多数有机反应需要一定时间才能完成反应。为 了加速反应，往往需要以加热、加催化剂或光照等手段来增加分子动能、降低活化能或改变反应 历程来缩短反应时间。 (6)有机反应往往不是单一的反应，反应物之间同时并进若干不同的反应，可以得到几种 产物。一般把在某一特定反应条件下主要进行的一个反应叫做主反应，其他的反应脚做测反应。 选择最有利的反应条件以诚少副反应来提高主要产品的数址（得率）也是有机化学家的一项重哭 任务。 1,3有机化合物中的共价键 有机化合物的性质取决干有机化合物的结构。要说明碳化合物的结构，必须首先讨论碳化 合物中普遍存在的共价键。 碳原子处在周期表中第IVA族的首位，它的原子核对外层四个价电子有一定的挖制能力。当 碳原子和其他元素形成化合物时，它不易获得或失去价电子心，而总和其他元素各提供一个电 子而形成两个原子共有的电子对，即形成把两个原子结合在一起的化学键，叫做共价键。例如，碳 原子可以和四个氢原子形成四个共价键而生成甲完。 H .C.+::H H-C-H H 由一对共用电子的点来表示一个共价键的结构式，叫做路易斯结构式。如果这一对电子的 点改用一根短划来代表一个共价键，这样的结构式就叫做凯库勒结构式。共价健的数景代表了 这个原子在这个分子中的化合价 按照是子化学中价键理论的观点，共价健是两个原子的未成对而又自旋相反的电子偶合配 对的结果。共价键的形成使体系的能最降低，形成稳定的结合。 一个未成对电子既经配对成键， 就不能再与其他未成对电子偶合，所以共价键有和性。原子的未成对电子千数，一·股就是它的化 合价数或价健数。两个电子的配合成对也就是两个电子的原子轨道的重叠（或称交盖）。因此也 可以简单地理解为重叠部分越大，形成的北价键就越牢因。 ·3·
按照分子轨道理论，当原子组成分子时，形成共价健的电子即运动于整个分子区减。分子中 价电子的运动状态，即分子轨道，可以用波函数单米描述。分子轨道由原子轨道通过线性组合形 成形成的分子轨道数与参与组成的原子轨道数相第。例如，两个原子轨道可以线性组合成两 个分子轨道，其中一个分子轨道是符号相同（也即波相相同）的两个原子轨道的波函数相加面 形成：另一个分子轨道测是由符号不啊（地即波相不同）的两个原子轨道的波函数相减而形成。 1=中1十 反储轨道：=可一中： 前式表示在分子轨道中中两个原子核之间的波函 数增大，电子云密度也增大，这种分子轨道的能 量较原来两个原子轨道的能量低，所以叫做成能 轨道。后式表示在分子轨道中：中两个原子核之 用1,1两个纪原了统道组成两个氯分子抗道 间波函数减少，电子云密接也减少，这种分子轨道的能址比原来两个原子轨道的能反而增加， 所以叫做反键轨道。 每一个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子。电子总是首先进入能量低的分子轨道，当 此轨道已占满后，电子再进入能量较高的轨道。当两个氢原子形成氨分子时，两个电子均进人成 键轨道，体系能量降低，即形成了共价键。 在两个氢原子组成氢分子的反应中，有435k灯/mol能量释出，此能量即为H一H键的健能。 某些电子的原子轨道，例如原子轨道，具有方向性。因为原子轨道只有在一定方向，即在 电子云密度最大的方向才能得到最大的重叠而成键，所以共价键也有方向性。例如，1原子轨道 和2平，原子轨道的结合，只有在轴方向处，即2：原子轨道中电子云密度最大的方向处，与8原 子轨道重叠最大，这样才可形成成键的分子轨道，也就是可以结合成稳定的共价键。 (@销方向结合成 )非方向重養较小不形成储 1-2共价建的方向性 可以用最简单的碳氢化合物甲烷(CH,)为例 来说明碳原子形成的碳氢共价键的构。原子 在基态的电子枸型为1s22s242即。其外层有四 2+ 个电子，其中两个电了位在28轨道，且已成对， 1什 两个电子则分别处于不同的p轨道中(2P=和2P), 期1-3所 图13碳原子基态的电子构型 。单 化工资料下载网www.chemdown.cn行业资料免费下载
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