第2章 有机反应简介（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科大版）

有机反应简介 1 2.熟悉 有机酸碱理论 3.了解 热力学、动力学催化剂、抑制剂 有机反应的类型 有机反应机制的描述电子效应 1.掌握 章节目标 （一）按共价键断裂方式分 一、有机反应类型 有机反应涉及旧键的断裂和新键的形成。键的断裂有均裂和异裂两种方式： 1. 均裂 自由基反应 条件：一般游离基反应多在高温或光照或过氧化物存在下进行。 2. 异裂 离子型反应 亲核反应 亲电反应 条件：一般是在酸或碱的催化下，或在极性介质中，有机分子通过共价键的异裂形成一个离子型的活性中间体而完成的。 在反应过程中，不产生自由基或离子等活性中间体，旧键的断裂和新键的形成同时进行，只经历一个键变化的过渡态。 3.协同反应(concerted reaction) （二）按反应物和产物分 1.取代反应 （substitution reaction） 有机化合物分子中的氢原子（或其他原子）或基团被另一原子或基团取代的化学反应。 （二）按反应物和产物分 2.加成反应(concerted reaction) 分子中的不饱和键由稳定的s键和活泼的p键组成，反应中p键容易发生断裂，使得不饱和键两端的原子分别以s键与其他原子或基团结合，形成产物。 （二）按反应物和产物分 3.氧化和还原反应(oxidation and reduction reaction) 在有机反应中，通常将去氢或加氧的反应称为氧化反应;将加氢或脱氧的反应称为还原反应 氧化反应 还原反应 对一个化学反应如何进行的详细描述称为反应机制（reaction mechanism）。反应机制是根据大量实验事实总结提炼出来的，它能描述反应物逐步变成产物的过程，以及反应条件对反应速率的影响等，并能预测反应的发生，达到利用和控制反应的目的。如果发现新的实验事实不能解释，就要提出新的反应机制，反应机制已经成为有机结构理论的一部分。 二、有机反应过程描述 （一）键的断裂与离解能 键能：原子形成共价键所释放的能量,或共价键断裂所吸收的能量 离解能：某一特定共价键断裂所需要的能量 双原子分子，键能就是离解能 H—H H—Cl Cl—Cl CH3—Cl CH3-Br 键能kJ/mol 436.0 431.2 242.8 351.6 293.0 对多原子分子来说，键能与键的离解能是不同的 键能是同一类键离解能的平均值。键能是化学键强度的主要标志之一，它在一定程度上反映了键的稳定性，相同类型的键中，键能越大，键越稳定。 （二）热力学与化学平衡 热力学是一个化学平衡问题，关注系统宏观性质变化之间的关系，研究一定条件下某种反应能否进行、进行的程度。 与反应物及产物的性质、反应条件如温度、压力有关，与反应速率和反应机制没有关系。 可逆反应： 达到平衡时，其平衡常数： 根据热力学： ：势能的变化，是在标准状态下产物与反应物势能之差 R： 摩尔气体常数（8.31410-3kJ/mol•K） T： 反应时的热力学温度 [T=(t+273)K] <0时，平衡常数K>1，平衡对产物有利 >0时，K<1，平衡对反应物有利 根据 的大小，可以预测反应能否进行。 结 论： 又可表示为 ： ：焓变（反应热），即标准状态下产物与反应物焓之差，等于反应物与产物之间的键能差 < 0，为放热反应； > 0，为吸热反应。 ：熵变，即标准状态下产物与反应物熵之差，反映的是反应体系内的混乱程度。 > 0，混乱度增加，对反应有利； < 0，混乱度减小，对反应不利 是 与 两项综合的结果，而平衡常数也与 有关，因此平衡常数又可以表示为： （三）动力学与反应速率 反应速率（reaction rate，用r表示） 一般以在单位时间、单位体积中反应物的量的减少或产物的量的增加来表示： 动力学是研究化学反应速率和反应机制的科学 对反应物而言，浓度随时间减少，故dc为负值； 对产物而言，浓度随时间增加， dc为正值。 上述反应的速率方程可写为： 反应级数的大小表示浓度对反应速率的影响程度，级数越大，表示速率受浓度的影响越大 化学反应速率方程： 表示反应速率与浓度等参数之间关系的方程 K：反应速率常数，是各反应物都为单位浓度时的反应速率 a、b：分别为物质A、D的级数，各反应物浓度的幂为该反应物的级数 反应级数（reaction order）： 所有反应物的级数之和 上述反应的总级数n为 ： 比 较 考察对象 影响因素 解决 动力学 反应速率 反应物、产物的浓度