河北医科大学：《天然药物化学》课程教学资源（课件讲稿）有机化学键 Bonds within Organic Molecules

河北医科大学药学院 2020年版 说明☐ 此课件为本人参考有关教材、文献 及在个人学习、理解和实践基础上编排 完成。 由于本人水平有限，疏漏和不妥之 处在所难免，请随时不吝赐教和指正。 河北医科大学药学院 天热药物化学空李力更我授 目录 ■一、化学键的类型 765 ·二、化学健的立体方向 ■三、分子的变形和张力 天然药物化学教研室李力更教授 2

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 2 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 3 此课件为本人参考有关教材、文献 及在个人学习、理解和实践基础上编排 完成。 由于本人水平有限，疏漏和不妥之 处在所难免，请随时不吝赐教和指正。 说 明 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授  一、化学键的类型  二、化学键的立体方向  三、分子的变形和张力 目 录

河北医科大学药学院 2020年版 结构 structure 内在结构 外在结构 intrinsic structure extrinsic structure 指分子中各原子 指分子中各原子 或基团连接的方 或基团之间的相 式和顺序 对位置，即空间 构型或立体构型 所用华学键理论解释事，用立体化学理论解释 一、化学键的类型 Types of Chemical Bonds 河北医科大学药学院 天热药物化学室李力更教授 天然药物化学教研室李力更教授 3

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 3 河北医科大学药学院 用化学键理论解释天然药物化学室 李力更用立体化学理论解释 教授 指分子中各原子 或基团连接的方 式和顺序 指分子中各原子 或基团之间的相 对位置，即空间 构型或立体构型 结 构 structure 内 在 结 构 intrinsic structure 外 在 结 构 extrinsic structure 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 一、化 学 键 的 类 型 Types of Chemical Bonds

河北医科大学药学院 2020年版 1、依化学键的数目 ,单键(single bond) 双键(double bond) .三键(triple bond) 例： H-CC-H 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更载授 2、依成键的电子数 单电子键 两电子键 三电子键 多电子键 例： H2* H3C-CH3 河北医科大学药学院 天热药物化学空李力更载授 天然药物化学教研室李力更教授

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 4 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 1、依化学键的数目 例： C C H H H H H H C C H H H H H C C H 单键（single bond） 双键（double bond） 三键（triple bond） 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 2、依成键的电子数 例： H O O 2 + H3C CH3 单电子键 两电子键 三电子键 多电子键

河北医科大学药学院 2020年版 3、依键的极性(polarity) ·非极性共价键 极性共价健 例： A—B :若A=B非极性键 河北医利大学药学 然物若AB找极性键 4、依成键杂化轨道(hybrid orbital) 例： SP杂化 SP杂化 SP3杂化 H-CC-H 人 c8o 米 来 来 人 河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更载授 天然药物化学教研室李力更教授 5

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 5 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 3、依键的极性（polarity） 非极性共价键 极性共价健 C Cl H H H C O CH3 CH3 C C H H H H H H A B 例： 若 A = B 非极性键 若 A≠B 极 性 键 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 4、依成键杂化轨道（hybrid orbital ） SP 杂化 SP2杂化 SP3杂化 H C C H C C H H H H C H H H H 例：

河北医科大学药学院 2020年版 杂化轨道的电负性(negativity) 指不同的杂化轨道吸引电子的能力不同。 对sp“归结为： :S成分越大对电子的束缚力越大，杂化 轨道的电负性越大。 S成分越小对电子的束缚力越小，杂化 轨道的电负性越小。 河北医科大学药学院 ·见下页示意图 天格药物化学空李力更授 杂化轨道中S轨道的比例及对性质的影响示意图 sp3 sp2 sp 含s比例 25% 33% 50% -CH2-H 一C=CH-H 一C=C-H 一CH2 -C=CH -C=C 稳定性增加 酸性增加 减性增加 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更教授 天然药物化学教研室李力更教授 6

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 6 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 杂化轨道的电负性（negativity） 指不同的杂化轨道吸引电子的能力不同。 对 spn归结为： S 成分越大 对电子的束缚力越大，杂化 轨道的电负性越大。 S 成分越小 对电子的束缚力越小，杂化 轨道的电负性越小。 ☞ 见下页示意图 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 sp3 sp2 sp 含s比例 25% 33% 50% CH2 H C CH H C C H CH2 - C CH- C C- 稳定性增加 酸性增加 碱性增加 杂化轨道中 S 轨道的比例及对性质的影响示意图

河北医科大学药学院 2020年版 5、依成键键轴的关系 σ键：成键轨道与成键原子在同一直线 。刀键：成键轨道与成键原子不在同一直线 。见下页示意图 河北医科大学药学院 天热药物化学空李力更授 成键轨道与键轴的关系示意图 键 spo键 ⊙XO s-do键 Ppc键 北医科大学dG键 然药物化学空李力更授 d-do键 天然药物化学教研室李力更教授 7

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 7 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 5、依成键键轴的关系 σ键：成键轨道与成键原子在同一直线 π键：成键轨道与成键原子不在同一直线 ☞ 见下页示意图 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 p-dσ键 s-sσ键 s-pσ键 s-dσ键 成键轨道与键轴的关系示意图 p-pσ键 d-dσ键 σ 键：

河北医科大学药学院 2020年版 成键轨道与键轴的关系示意图 π键： Ppπ键 ·8· p-dπ键 d-dπ键 河北医科大学药学院 天热药物化学空李力更我授 G键与π键的比较1☐ G键 π键 可以单独存在 必须与σ键共存 存在于任何含共价键的分子 仅存在于双键、叁键中 在直线上相互交盖 相互平行而交盖 成键轨道方向重合 成键轨道方向平行 重叠程度较大 重叠程度较小 分布成园柱形对称 分布成块状 有对称轴并呈圆柱形对称通过键轴有一个对称面 天然药物化学教研室李力更教授 8

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 8 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 p-pπ键 p-dπ键 d-dπ键 π 键： 成键轨道与键轴的关系示意图 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 σ 键与π 键的比较-1 σ 键 π 键 可以单独存在 必须与 σ 键共存 存在于任何含共价键的分子 仅存在于双键、叁键中 在直线上相互交盖 相互平行而交盖 成键轨道方向重合 成键轨道方向平行 重叠程度较大 重叠程度较小 分布成园柱形对称 分布成块状 有对称轴并呈圆柱形对称 通过键轴有一个对称面

河北医科大学药学院 2020年版 G键与元键的比较-2☐ 0键 π键 电子云密集在两个原子之间 电子云较扩散 对称轴上电子云密度最大 对称面上电子云密度最小 键能较大 键能较小 可沿键轴自由旋转 较难旋转 键的极化性较小 键的极化性较大 河北医科大学学究 天格药物化学空李力更授 6、依成键电子运动的范围 定域键 非定域键（离域键） localized bond delocalized bond 成键电子运动在 成键电子并非完全运 提供成键电子的 动在提供成键电子的 原子核之间。 原子核之间，也可在 其它原子核中运动。 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更载授 天然药物化学教研室李力更教授 9

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 9 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 σ 键 π 键 电子云密集在两个原子之间 电子云较扩散 对称轴上电子云密度最大 对称面上电子云密度最小 键能较大 键能较小 可沿键轴自由旋转 较难旋转 键的极化性较小 键的极化性较大 σ 键与π 键的比较-2 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 6、依成键电子运动的范围 成键电子运动在 提供成键电子的 原子核之间。 定 域 键 localized bond 非定域键（离域键） delocalized bond 成键电子并非完全运 动在提供成键电子的 原子核之间，也可在 其它原子核中运动

河北医科大学药学院 2020年版 例：成键电子沿σ健骨架运动，即在二维 空间内运动。 C=C C=C ★一般为平面型分子。 河北医科大学药学院 天格物化学空李力更教投 例：成键电子在三维空间内运动。 公=d 三电子三中心离域键 (非经典碳正离子) 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更教授 天然药物化学教研室李力更教授 10

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 10 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 例：成键电子沿σ键骨架运动，即在二维 空间内运动。 C C C C ★ 一般为平面型分子。 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 例：成键电子在三维空间内运动。 X 二电子三中心离域键 （非经典碳正离子）

河北医科大学药学院 2020年版 例： 六电子七中心离域键 (非经典碳正离子) 具有一定的芳香性 河北医科大学药学 天热药物化学空李力更 例： &=& 八电子七中心离域键 (非经典碳负离子) 河北医科大学药学院 天然药物化学空李力更数授 天然药物化学教研室李力更教授 11

河北医科大学药学院 2020年版 天然药物化学教研室 李力更教授 11 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 例： 六电子七中心离域键 （非经典碳正离子） 具有一定的芳香性 X H H 河北医科大学药学院 天然药物化学室 李力更 教授 例： 八电子七中心离域键 （非经典碳负离子）