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第 1 次课 授课时间：2010年9月21日
| 课程名称 | 有机化学 | 年级 | 2009 | 专业、层次 | 医学本科 | ||||||||||||
| 授课教师 | 职称 | 课型 | 理论大课 | 学时 | 3 | ||||||||||||
| 授课题目（章、节) | 第一章 绪论 | ||||||||||||||||
| 基本教材及主要参考书 | 《有机化学》第七版 吕以仙主编 人民卫生出版社，1-14页 参考书：基础有机化学 邢其毅主编 化学工业出版社 | ||||||||||||||||
| 目的与要求：掌握共价键的形成——价键法（sp3、sp2、 sp杂化、σ键与π键)及其基本属性。 掌握共价键的断键方式及有机反应中间体。 掌握有机化合物的酸碱概念。 了解有机化学与医学的关系；了解确定有机物结构的步骤和方法。 理解分子轨道和共振结构 | |||||||||||||||||
| 教学内容与时间安排、教学方法： 1、有机化化合物和有机化学 10分钟 2、共价键 70分钟 3、分子的极性和分子间的作用力 20分钟 4、有机化合物的官能团和反应类型 20分钟 5、有机酸碱概念 10分钟 6、确定有机化合物结构的步骤和方法 1分钟 7、分子轨道和共振式 5分钟 8、小结 4分钟 教学方法：CAI 讲授法、讨论法，模型、动画演示。 | |||||||||||||||||
| 教学重点及如何突出重点、难点及如何突破难点： 教学重点：共价键的形成——价键法；共价键的断键方式及有机反应中间体;共振式。 教学难点：杂化轨道理论；共振式。 根据已经学过的杂化轨道理论讲解碳的三种杂化方式，重点强调三种杂化轨道的空间构型。
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| 教研室审阅意见： 教研室主任签名： 年 月 日 | |||||||||||||||||
| 基本内容 | 教学手段 | 课堂设计和时间安排 | |||||||||||||||
| §1 有机化合物和有机化学 一、有机化合物（organic compund) 1.1早期有机物的概念 1828 年，德国化学家 Wöhler 在合成氰酸铵时，得到了尿素。 1848年 ，Gmelin 提出，有机化合物（organic compound )即含碳的化合物。 1874 年，德国化学家 Schörlemmer 提出，碳氢化合物及其衍生物，叫做有机化合物 1.2有机化合物现代定义 现代定义：有机化合物（organic compounds)就是含碳化合物。 强调: (1)少数含碳化合物没有通常有机物的共性,属于无几物,例如:CO、CO2、H2CO3、碳酸盐（RCO3)、(CN)2、HCN、HCNO、氢氰酸盐（RCN)、氰酸盐（RCNO)、二硫化碳、碳化钙等等 . 有机物共性:难溶于水、熔点低、受热易分解、容易燃烧、不易导电等。 (2)不含碳的有机物：SiH4（硅烷);不含氢的有机物：CCl4（四氯化碳)。 二、有机化学（organic Chemistry) 有机化学:研究有机化合物的结构、性质、合成、反应机理及相互转化规律的一门科学。 三、有机化学与医药学的关系。 §2 共 价 键 一、价键理论 1．经典的共价键理论 美国物理学家路易斯—“八隅体学说”，经典的共价键理论。 经典共价键理论认为原子在结合成键时，有一种趋势，即希望其外层电子结构成为类似惰性气体的稳定电子层结构，或满足八电子，或满足两电子。为了达到这种稳定的电子层结构，它们采取失去、获得或共用电子的方式成键。 离子键：原子间通过电子转移产生正、负离子两者相互吸引所形成的化学键。 共价键：成键原子间通过共用电子对而 相互结合的 配位键：成键原子间共用的电子对由其中一个原子提供而相互结合的一类特殊共价键。 2．现代的共价键理论 1927年W.H.海特勒和F.W.伦敦首次完成了氢分子中电子对键的量子力学近似处理，这是近代价键理论的基础。L.C.鲍林等加以发展，引入杂化轨道概念，综合成价键理论(valence-bond theory)，成功地应用于双原子分子和多原子分子的结构。 2.1价键理论基本要点： （1)可配原理:具有自旋相反的单电子的原子相互接近时,自旋相反的单电子可以配对构成共价键。 （2)原子轨道最大重叠原理:成键电子的原子轨道重叠越多,两个核间的电子云密度也越大,形成的共价键www.med126.com/jianyan/越稳定(两核间正电荷的排斥降低,体系能量降低). 2.2共价键的特性： （1)共价键的饱和性： 每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数。 价键数 = 单电子数 （2)共价键的方向性：共价键的形成在可能的范围内一定按原子轨道最大重叠的方向，这就是共价键的方向性。 （３)有两种成键类型 头碰头重叠（σ键) 肩并肩重叠（π键) 2.3 σ键和π键的比较
二、www.med126.com/sanji/杂化轨道 根据电子配对法,碳原子只有2个单电子,只能形成2个共价键,且键角应为90度左右.事实上,有机化合物中的碳能形成4个共价键 1931年，美国化学家 Pauling提出 “ 杂化轨道理论 ” (hybrid orbital theory )。 能量相近的不同原子轨道，在化学反应中 , 能量互相混合 ，重新组合成新的原子轨道的过程，叫做轨道的杂化。 重新组合成的新的原子轨道，叫做杂化轨道。 有机化化合物的骨架为碳链，因此，我们只讨论碳的轨道的杂化。 碳原子的核外电子排布为：1s22s22p2 其成健电子在轨道上的具体的排布为：
这里有1个s轨道，3个p轨道，其杂化方式应有3种。具体为： 1、sp3 杂化轨道 2、sp2杂化轨道 3、sp杂化轨道 小 结 电负性：S > SP > sp2 > sp3 >P 三、共价键的性质 1、键长 2、键角 3、键能 4、共价键的极性 5、键的极化 键的可极化性对分子的反应性能起重要作用。 C—X 键的极性：C—F ＞ C—Cl ＞ C—Br ＞ C—I 4.1平面结构式的表示方法 包括分子的构造、构型和构象。 电子式：用电子对表示共价键, 比较直观，但书写比较麻烦。 价键式：把电子式中的一对共用电子对用一条“-”来表示。 结构简式：把碳原子上所连接的相同原子进行合并，合并以后的个数写在该原子的右下方；省略单键。比较常用。 骨(碳)架式:只把碳原子用短横线连接起来 4.2立体结构式的表示方法 楔形式（透视式)伞形式 锯架式 纽曼投影式 Fisher投影式 §3 分 子间的作用力 1、极 性 当一个分子的正电荷中心和负电荷中心不能重合，即构成了一个偶极,这种分子为极性分子。分子的极性，通常用偶极矩来表示。键的偶极常用 µ = e × d 偶极矩的单位为库仑 • 米 。习惯上仍多用 D ( Debye,德拜 ),1D=3.336×10-30C·m 1.1偶极矩的大小 ，标志着不同分子的极性强弱 。 1.2具有偶极矩的分子 ，叫做偶极分子，又叫极性分子 。偶极矩为零的分子 ，叫做非极性分子。 1.3在两个以上原子组成的分子中，分子的极性是分子中每个键的极性的向量和。 2、分子间作用力 分子与分子之间的作用力包括：偶极—偶极力、氢键、 van del waals力等。它们重点影响化合物的物理性质，如:熔点、沸点、溶解度等，同时对化学性质也有一定的影响。 氢键 较小原子半径、电负性强、有未共用电子对的原子可与氢原子形成氢键。常见的原子O,N,F van del waals力 非极性分子瞬时偶极之间的作用力 §4 有机化合物的官能团和反应类型 1、官能团 决定有机化合物的种类和特性的原子或原子团 ，叫做官能团 或功能基(functional group) 。 一些常见的官能团见下表： 有机化合物的数量很多,在学习化合物的性质时,掌握某种官能团 的性质,就掌握了具有这种官能团 的所有化合物的共同性质,所以我们先掌握一类化合物的物理化学性质,然后再应用到典型化合物就可以了. 此书以官能团为基础。 2、反应类型 2.1自由基反应 2.2离子型反应：亲电反应，亲核反应。 2.3协同反应 本教材只讨论自由基反应和离子型反应。 1、自由基型反应 在共价键断裂时，构成共价键的两个电子，被每个碎片（原子或基团)各分享一个的断裂方式称均裂（homolysis)。这种带有单电子的原子或基团，叫自由基或游离基（ free redical )。 自由基是反应中的一种活泼中间体，通过自由基进行的反应，叫做自由基反应（ reaction of free redical type ) 。 2、离子型反应 在共价键断裂时，构成共价键的两个电子，被一个碎片（原子或基团)所占有的断裂方式称异裂（heterolysis)。即原来成键的两个原子，异裂之后，变成一个带正电荷，另一个带负电荷的两种离子。这种由于异裂生成正负离子的反应，叫做离子型反应 (reaction of ionic type )。 正碳离子（碳正离子) carbonium ion 负碳离子（碳负离子) carbanium ion 正碳离子能与负离子或Lewis碱进行反应，这种由亲核试剂进攻正碳离子的反应称亲核反应（nuclophilic reaction)。 负碳离子能与正离子或Lewis酸进行反应，这种由亲电试剂进攻负碳离子的反应称亲电反应（eletrophilic reaction)。 正碳离子、负碳离子、游离基都是非常不稳定的中间体。 §5 有机酸碱概念 在有机反应中 ，应用最多的是 Brønsted的酸碱质子理论和 Lewis的酸碱电子理论。 （一) Brønsted酸碱质子理论 1、酸碱的定义： 凡是能给出质子（ H+)的物质都是酸；凡是能获得质子的物质都是碱。 也就是说，酸是质子的给予体；碱是质子的接受体。 酸碱可为分子、阴阳离子。无盐的概念。 2、 化合物的酸碱性强度的表示： 酸用其在水中的离解常数Ka 或其负对数 pKa来表示。Ka值越大或 pKa 越小，酸性越强。 碱用碱在水中的离解常数 Kb 或其负对数pKb 来表示， Kb 值越大或 pKb越小，碱性越强。 酸碱质子理论，体现了酸和碱相互转化和相互依存的关系：酸给出质子后，产生的酸根为原来酸的共轭碱。酸越强，其共轭碱越弱；同理，碱越强，其共轭酸越弱。 如何判断化合物的酸性强弱？ 主要取决于化合物离解出H+后的负离子稳定性。负离子越稳定则原来的化合物酸性越强。 负离子的稳定性与中心原子的电负性、原子半径的大小、与其相连的原子团的结构以及溶剂等因素有关。 3、质子理论的优缺点： 优点：扩大了酸碱的范围，将酸碱性质与溶剂性质联 系起来。 缺点：把酸碱只限于质子的放出和接受，故物质必有 氢，对无氢的物质不能解释。 （二)（Lewis)酸碱电子理论 1、酸碱的定义： 凡能获得电子对的物质，叫做酸。 凡能提供电子对的物质，叫做碱。 也就是说 ，酸是电子对的接受体；碱是电子对的给予体。 常见的lewis酸： 质子酸：H+、HCl、H2SO4…… 具有可以接受电子对的空轨道的分子：BF3、AlCl3、SnCl4、ZnCl2、FeCl3…… 正离子：Na+、Ca2+、Fe3+…… 常见的lewis碱: 阴离子：HO-、CH3O-、Cl-、…… 中性具有未共用电子对的分子：H2O、R2O、RNH2…… 具有π电子的不饱和烃和芳烃。 2、酸碱反应： 可见，酸可与具有孤对电子的物质成键，所以酸常作亲电试剂。相反，碱常作亲核试剂。 §6 确定有机化合物的结构的步骤与方法 一、分离纯化 （一) 结晶 （二) 蒸馏 常压蒸馏 ，减压蒸馏 ，分馏 （三) 抽提及色谱法 1、萃取 2、色谱法 薄层层析，纸层析，柱层析，气相色谱，高效液相色谱 二、分析 (一) 元素分析：确定实验式 (二) 测定分子量：确定分子式 (三) 波谱分析：确定结构式 红外光谱；核磁共振；质谱； 紫外光谱 ；X-衍射 §7 分子轨道与共振结构 一、分子轨道 （一)问题的提出 （二)分子轨道定义 描述分子中单个电子运动状态的波函数（ Ψ )叫做分子轨道． （三)分子轨道理论（molecular orbital theory )要点 原子轨道组成成键分子轨道时必须遵循的三原则： （1)最大重叠原则 （2)能量相近原则 （3)对称性匹配原则 二、共振结构 1、共振结构的提出 2、共振结构表示法 3.共振结构式的书写原则 4.共振式和共振杂化体的稳定性 | 讨论 讲授 动画、 分子模型 讲授 练习 自学 讲授 动画、模型 模型 讲解 讲解 设问 自学 | （★－重点，☆－难点) 10分钟
设问：有机化学？ 引出：有机化合物概念
40MIN
复习中学的离子键、共价键概念，提出经典共价键理论
由经典共价键理论的局限性引出现代价键理论（VB法)
强调：σ键与π键的特点。 由有机物的碳形成4个共价键，键角不是90度的事实引出杂化轨道理论
★☆通过动画讲解sp3、sp2、 sp杂化过程，★用模型强化sp3、sp2、 sp杂化轨道空间构型 第一节课完 强调键能和离解能的区别 ★强调键的极性和极化的区别。键的可极化性与反应活性的关系 32分钟 略讲 20MIN ★☆分子极性概念。
★氢键的形成
第二节课完
10MIN 略讲
★反应类型及反应中间体 祥讲 1 ★正碳离子、负碳离子的空间构型
10分钟 设问:什么是酸,碱? 引出:两种酸碱理论 强调:两种理论的异同 ★让学生认识常见Lewis酸碱 1MIN
★☆教会书写共振式 | |||||||||||||||
| 小 结 | 1、有机化学与医学的关系。 2、有机化学的基本知识——价键理论、结构式表示、酸碱理论、反应类型和中间体,共振式。 4分钟
（第三节课完)――――― | ||||||||||||||||
| 复 习 思 考 题 、 作 业 题 | 1、总结碳的三种杂化方式。 2、比较自由基反应和离子型反应。 3、σ键与π键的关系。 4、习题：1-4、1-5、1-6、1-7、1-8。 | ||||||||||||||||
| 下 次 课 预 习 要 点 | 预习第二章：烷烃 1、碳的类型。 2、烷烃的命名。 3、烷烃的构象异构 4、烷烃的卤代反应机制 | ||||||||||||||||
| 实 施 情 况 及 分 析 | |||||||||||||||||
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表示，箭头所指方向从部分正电荷到部分负电荷。分子中正电荷中心或负电荷中心的电荷值（e)与正负电荷中心间的距离（d)的乘积，叫做分子的偶极矩（dipole moment)用 µ 来表示：