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1、高等有机化学课程说明1.任课教师窦志宇2.课时本课程共48学时。高等有机化学参考书：1.《AdvancedOrganicChemistry》4thEdition,FrancisA.CareyandRichardJ.Sundberg,2001.2.《AdvancedOrganicChemistry》1thEdition(中译本）,FrancisA.CareyandRichardJ.Sundberg,1984.3.《高等有机化学》西南师范大学化学化工学院，（内部试用）4.《基础理论有机化学》(第二版)，高等教育出版社。高等有机化学高等有机化学又名物理有机和理
2、论有机化学研究对象：有机化合物的结构以及有机化合物在反应过程中结构的变化，研究有机分子的结构和反应条件对有机化合物的物理、化学性能的影响以及化学反应历程。它的理论基础主要是量子化学和以此为依据的化学键理论和电子理论。高等有机化学通过对一般典型有机结构的性质及典型反应历程的研究，使有机合成化学家有可能运用这些理性认识来推测未知有机物极其在反应中的内在联系，从而有利于设计具有特殊性能的新化合物，考虑合成中的最好原料和最理想的合成路线等。第一章化学成键作用和分子结构§1化学键的种类①离子键（得失e）②共价键（共用e）③金属键（自由e）另外，1）氢键（非典型的化
3、学键）eg:H-O‥H;H-N‥H2)介于极端化学键之间的化学键eg:R2Hg;Et4Pb;Me3SnCl有机基团与金属之间的结合，既有离子键，又有共价键，但后者占有优势。§2.共价键理论一.路易斯理论1916年,美国的Lewis提出共价键理论。认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求得本身的稳定。而达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。通过共用一对电子，每个H均成为He的电子构型，形成共价键。又如:氯、氧、氮最外层具有八电子氖的构型，通常称为八隅体构型。Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型，
4、解释了电负性相差比较小的元素之间原子的成键事实。但Lewis没有说明这种键的实质，适应性不强。在解释BCl3，PCl5等未达到稀有气体结构的分子时遇到困难。1927年,Heitler和London用量子力学处理氢气分子H2,解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论。二.价键理论氢分子中的化学键量子力学计算表明,两个具有1s1电子构型的H彼此靠近，两个1s电子以自旋相反的方式形成电子对，使体系的能量降低（图下方蓝色曲线）；若两个1s电子保持以相同自旋的方式,则r越小，V越大。此时，不形成化学键。如图
5、中上方红色曲线所示,能量不降低。HA和HB电子自旋相反时，体系能量低于两个H原子单独存在时的能量:r0位置对应的状态称为H2的基态:r=r0→体系能量最低如果两原子电子自旋平行，将产生排斥力，体系能量升高，不能形成稳定的化学键，这种不稳定的状态称为推斥态。实验结果表明，基态分子中两核之间的电子概率密度远远大于推斥态分子中核间的电子概率密度，由于自旋相反的两个电子的电子云密集在这两个原子核之间，降低了两核之间的正电排斥，使体系能量降低，能形成稳定的共价键。从电子云角度考虑，可认为H的1s轨道在两核间重叠,使电子在两核间出现的几率大，形成负电区，两核吸引核间
6、负电区，使H结合在一起。被共享的电子就像一个带负电荷的桥，把两个带正电荷的核吸引在一起，从而形成了稳定的分子。2.价键理论 将对H2的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子力学为基础的价键理论。1)共价键的形成A,B两原子各有一个成单电子，当A,B相互接近时,两电子以自旋相反的方式结成电子对,即两个电子所在的原子轨道能相互重叠,则体系能量降低,形成化学键,亦即一对电子则形成一个共价键。形成的共价键越多,则体系能量越低,形成的分子越稳定。因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键。例如: H2中，可形成一个共价键。HCl分子中，也形成一个共价键。N2分
7、子怎样呢?N原子的电子结构2s22p3:N与N原子之间可形成三个共价键.写成:不同之处：其中一对电子在形成共价键时具有特殊性:C和O各出一个2p轨道,重叠,而其中的电子是由O单独提供的，这样的共价键称为共价配位键。CO可表示成:再考察一下CO分子的成键情况：C原子和氧原子的电子结构：CO分子与N2相仿，形成三个共价键；一种原子中有对电子，而另一原子中有可与对电子所在轨道相互重叠的空轨道。在配位化合物中，经常见到配位键。配位键形成条件:在形成共价键时,单电子也可以由对电子分开而得到,如CH4C原子:2s中一个电子跃迁到空的2p轨道中(注:需要吸收能量!)，
8、称为激发。则形成CH4分子时,C与4个H成键。这将比形成2个共价键释放更多的能量
