第十章 有机化合物概述
职业技术化学教案 2008-02-12 19:20 阅读350 评论0
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第十章 有机化合物概述
第一节 有机化学的研究对象
[板书] 一、有机化合物和有机化学
碳氢化合物及其衍生物称为有机化合物，简称为有机物。有机化学是研究有机化合物的科学。
[讲解] 有机化合物在组成上大多含有碳、氢、氧、氮等元素，有些化合物除这些元素外，还含有硫、磷、卤素等元素。这几种为数不多的元素，以不同的原子数目和排列方式组成不同的有机化合物分子。
有机化合物的界定是人类在自然界的生产劳动和科学实验过程中，不断总结认识的结果。这类化合物遍布于人类的物质世界。随着现代科学技术的不断发展，人们对它的认知水平不断提高，并不断地开发出许许多多的新物质、新用法、新功能。特别是科学家对人体本身的一切生理、病理变化过程中的一连串非常复杂、相互制约、彼此协调的有机物质的变化过程的研究，为医药科学的发展奠定坚实的基础。
有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律、合成方法和应用以及它们之间的相互转变和内在联系，再运用这些理论去指导实践。从19世纪初到现在，有机化学采取分析和综合的科学方法，确定了数百万种有机物的组成和性质，合成了许多自然界已经存在和原来不存在的有机物。在已知的有机物中，人工合成的比从自然界得到的要多得多。有机化学的发展促进了塑料、纤维、橡胶、油漆、染料、医药、农药、化肥、合成洗涤剂、感光材料等工业的发展，也促进了生物学的发展。人类生命的过程，其实质是人体内各式各样有机化学反应的结果。治疗疾病的药物绝大部分是有机化合物。诊断疾病的检验技术、环境卫生的监测等都离不开有机化学的基本原理和实验操作技术。由此可知，有机化学对人类进步，医疗卫生事业发展，以及社会文明建设具有重大意义。
[板书] 二、有机化合物的特点容易燃烧
不耐热、不导电、难溶于水、有机化学反应比较复杂、有机化学反应速度慢、普遍存在同分异构现象。
[讲解] 1.容易燃烧 几乎所有的有机化合物都可以燃烧，如汽油、棉花、油脂、酒精等。如果有机化合物只含有碳和氢两种元素，则燃烧的最终产物是二氧化碳和水，若含有其他元素，则还有这些元素的氧化产物。而多数无机化合物如酸、碱、盐、氧化物等则不能燃烧。因此，检查物质能否燃烧，是初步区别有机化合物和无机化合物的方法之一。
2. 不耐热 有机化合物的熔点、沸点都比较低，多数有机化合物受热易分解。它们的熔点一般在400℃以下。如尿素的熔点为133℃，无水葡萄糖的熔点为146℃，有些有机物受热时，温度略高就有分解现象发生。而无机化合物的熔点都比较高，如氯化纳的熔点为800℃，三氧化二铝的熔点则为2050℃。液态有机物的沸点如酒精为78.5℃，醋酸为117.9℃，有些沸点比较高的有机物加热到沸腾温度时，往往也发生分解。
3. 不导电 有机化合物一般是非电解质，在溶解或熔化状态下都不能导电，如苯、蔗糖、油脂等。而大多数无机化合物是电解质，它们在熔化或溶液中是以离子状态存在的，所以具有导电性。
4. 难溶于水 大多数有机化合物难溶或不溶于水，易溶于酒精、乙醚、丙酮等有机溶剂。无机物则较易溶于水，因为水是一种极性很强的溶剂。有机化合物一般极性较弱或完全没有极性，所以多数有机化合物不溶于水，易溶于非极性或极性弱的有机溶剂。少数极性较强的有机化合物如酒精、蔗糖等则能溶于水。因此，有机物反应常在有机溶剂中进行。
5. 有机化学反应速度慢 无机化合物的反应一般是在阴阳离子间进行的反应，反应速度很快。而有机化合物反应时，主要是在分子间进行，受结构、反应条件和反应机制的影响，速度较慢，有些反应往往需要几天甚至更长的时间才能完成。因此，在有机反应中常常采取加热、加催化剂或搅拌等措施以提高反应速度。
6. 有机化学反应比较复杂 有机化合物分子的结构比较复杂，在反应时，常常不局限于分子的某一特定部位，分子其他部分往往也会参与反应。因此在主要反应的进行过程中，常伴有一些副反应。导致产物复杂，产率较低。所以在进行有机合成时，需选择最佳的反应条件，以减少副反应，提高生产E率。并保证产物易于分离提纯。
7. 普遍存在同分异构现象 有机化合物由于构成分子的元素种类较少，原子数目较多，出现原子种类和数目相同，连接方式及空间排列方式不同的多种异构体形式。这种同分异构现象，是有机化合物的一个重要特点，也是有机物数目繁多的主要原因。而无机化合物很少有这种现象。
现将有机化合物的这些特点和无机物比较列表如下：
应当指出，上述有机化合物的这些共同性质，是针对大多数有机化合物而言，也有少数有机化合物并不具有这些共同性质。如四氯化碳不仅不易燃烧，而且可用做灭火剂；醋酸不仅可以溶于水，而且能够电离；一些特殊的高分子化合物用于宇宙航行器上，可以耐高温等等。
第二节 有机化合物的结构
[导课] 所谓结构，是指分子中各个原子间的结合方式和排列顺序。有机化合物的性质与其结构密切相关，相互依存。研究有机化合物的结构理论是更好地理解和应用有机化学这门科学的重要基础。在无机化学中学过的结构理论是有机化学结构理论的基础，有机化学结构理论是根据有机化合物的结构特点，从碳原子、共价键开始进行系统分析，最后形成完整体系。
[分析讲解] 一、碳原子的结构
有机化合物的基本构架是由碳原子形成的。根据学过的原子结构理论，碳原子位于元素周期表中第二周期第Ⅳ族，核外电子排布式为1s22s22p2。碳原子的最外层有4个电子，为不活泼的非金属元素，主要通过共价键与其他原子结合。
根据原子结构理论，基态碳原子的最外层有4个电子，其中的两个电子自旋相反组成电子对填充在2s轨道，另外两个电子单独存在于两个2p轨道中。
根据基态电子的排列，碳原子的最外层只有两个孤单电子，只能形成两个共价键。但实践证明，碳原子在有机化合物的结构中，可形成4个化学键，并以单键、双键、全键等多种形式出现。为解决这个问题，1931年保利提出杂化轨道理论。认为碳原子在成键过程中，有一个2s电子激发到同一个电子层能级相近的2p轨道上去变成了孤单电子，形成激发态。
从碳原子激发态的核外电子革情况可以看出，碳原子有4个单电子，1个是s电子，3个是p电子，可以形成4个共价键。但其形成的键的能量、方向不可能完全相同。保利认为碳原子不是用纯粹的2s和2p轨道成键的，而是由它们重新组合，形成能量完全相等的相同数目的新轨道。这些轨道，能量稍高于2s轨道而低于2p轨道。这种由几个轨道重新组合形成几个新轨道的过程称为杂化，形成的新轨道称为杂化轨道。杂化轨道电子云的能量、形状及方向均发生了改变，见图10-1。
杂化后的电子云变得向一个方向集中，在成键时有利于电子云最大限度的重叠，形成的共价键更牢固，且杂化轨道的空间排列，是互相之间尽可能相距最远，以使相互间的斥力最小。因此，碳原子成键时原子轨道杂化是为了增加成键能力和键的稳定性，由杂化轨道形成的分子更稳定。
碳原子在有机化合物分子中采用3种不同的杂化轨道形成单键、双键、叁键等多种键型。
1．Sp3杂化轨 碳在有机化合物中以4个共价单键形式与其他原子成键时，其本身首先由基态变成激发态，再以1个2s轨道和3个2p轨道进行杂化，形成能量相等、形状完全相同的4个3Sp杂化轨道，再以杂化轨道进行成键。
每个Sp3化轨道都含有1/4s轨道和3/4P轨道的成分，4个Sp3杂化轨道以碳原子为中心形成正四面体形状，4个轨道指向正四面体的4个顶点，互相之间的夹角均为109028/，见图
2. sp2杂化轨道 碳在有机化合物中形成碳碳双键时，是在激发态以1个2s轨道和2个2p轨道发生Sp2杂化，形成能量相等、形状完全相同的3个Sp2杂化轨道。
每个Sp2杂化轨道中均含有1/3s轨道和2/3p轨道的成分，它们对称分布在碳原子所在的平面上，轨道间的夹角为120°，成平面正三角形，剩下的未参与杂化的1个p轨道垂直于Sp2杂化轨道所在的平面，见图10-3。
3. sp杂化轨道 当碳原子在有机化合物中形成共价会键时，它是在激发态以1个2s轨道与1个2p轨道发生杂化，形成能量相等，形状完全相同的2个sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道中均含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分，两分杂化轨道的对称轴在同一直线上，夹角为180°。未参加杂化的2py和2pz轨道彼此正交并与杂化轨道间相互垂直，见图10-4。
[板书] 二、共价键的种类
由于成键时原子轨道重叠方式不同，共价键可分为σ键和∏键两种。
[讲解] 1. σ键 无论是碳与碳之间，还是碳与氢之间，它们形成共价单键的电子云都是沿着轨道的对称轴方向，以”头碰头”的形式互相重叠，重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，这样的共价键称为σ键。
特点是形成σ键的两个原子可以围绕键轴自由旋转，这种旋转并不改变电子云的对称性，也不改变电子云的重叠面积，因此也不影响共价键的强度和共价键之间的角度。另外，σ键的形成是电子云之间进行顶端重叠，只有这样才能得到最大限度的电子云重叠。根据化学键理论，电子云重叠程度越大，形成的键越稳定，见图10-5。
2. ∏键 成键原子的原子轨道垂直于两核连线，以“肩并肩”的形式重叠，形成的共价键称为∏键。
∏键的特点是由两个相互平行的p轨道从侧面重叠，重叠程度较小，重叠部分分布在键轴的两侧，呈镜面反对称。该键不能独立存在，要在成键原子间形成σ键的同时，伴随产生。它是由σ键所在平面的上下两部分组成，不能绕轴旋转，见图10-6。
[板书] 根据σ键和∏键的形成过程和结构特点，可以看出二者有明显的差异。
(1)轨道重叠程度不同：σ键电子云重叠程度大，而∏键电子云重叠程度小。
(2)对称性不同：σ键为轴对称，可以旋转，而∏键不能旋转。
(3 )位置不同: σ键处于成键原子之间, 受原子核束缚大, 而∏键处于成键原子的上、下方,受原子核束缚小。
(4)存在形式不同: σ键可以单独存在于任何共价键中,而∏键不能独立存在, 只能伴随σ 键产生。
因此,σ键和∏键在性质上也有显著差异。如σ键牢固, 键能大, 比较稳定, 不易断裂, 电子云受核约束大, 不易极化, 键可以绕轴旋转。而∏键电子云重叠程度较小, 键能小, 不稳定, 易断裂, 电子云分布于σ键平面的上下方, 受原子核的约束力较小, 流动性大, 在外电场影响下较易极化并发生断裂, 参与化学反应。
在有机化合物中, 共价单键都是σ键, 共价双键通常由1个σ键和1个∏键组成,共价叁键则由1个σ键和2个∏键组成。
三、共价键的属性
[分析讲解] 在有机化合物中,共价键所表现出来的性质有键能、键长、键角以及键的极性和极化等。 利用这些属性可以判断分子的几何构型及分子的极性,了解有机化合物分子的结构和性质。
1. 键长 在共价键中,由于成键原子的电子云的重叠以及原子间相同电荷的排斥,使两个原子核间保持一定的距离。这个距离称为共价键的键长。
共价键的键长和成键原子的原子半径有关,也和成键原子的成键方式有关。它取决于电子云的重叠程度,重叠程度愈大,键长愈短。如相同原子之间单键(C-C 154pm)、双键 (C =C 134pm)和叁键(C≡C 120pm)的键长依次减短。
一般情况下,化学键的键长越长,越易受到外界电场的影响而发生极化,所以有时可从键长的长短来估计化学键的稳定性。但应注意即使是同一类型的共价键,在不同化合物的分子 中它的键长也可能稍有不同。因为由共价键所连接的两个原子在分子中不是孤立的,它们受 到整个分子的相互影响。
2. 键角 由于共价键具有方向性,任何一个可形成两个以上共价键的原子,其两个共价 键之间都存在一个夹角,称为键角。如水分子中氧氢键与氧氢键的键角为104.5°,而甲烷分子中的碳氢键与碳氢键之间的键角为109°28'。键角决定有机化合物分子的空间结构,键角的 改变直接影响到化合物的化学稳定性,它是有机化合物产生某些化学特性的重要因素。
3. 键能 一般原子要比其分子处于能量较高的状态。当两个氢原子结合形成氢分子时, 就会释放出能量。反之,要使氢分子离解成氢原子,则需要吸收同样多的能量。这个能量就是 氢氢键的键能。其他双原子分子也是如此。因此,对于双原子分子,使其共价键断裂所需提供的能量,称为该共价键的键能,也称为该共价键的离解能。
对于双原子分子，离解能就是键能。但对多原子分子，其键能和离解能在概念上则是有区别的。离解能是某一共价键断裂所需要的能量。而键能是某分子中各种相同化学键的离解能的平均值。因为同一分子中的同一种键，由于解离的先后次序不同，需要的能量也不同。如甲烧分子中有四个C-H键，离解第一个C-H键的离解能为435.1kJ.mol-1，而第二、三、四个C-H键的离解能为443.5kJ.mol-1、443.5kJ.mol-1和338.9kJ·mol-1. 甲烧分子中C-H键的键能则是四个C-H键离解能的平均值，为415.3kJ.mol-1.
4. 键的极性和极化性
(1)键的极性：由于共价键是通过共用电子对成键的，当两个成键原子相同时，共用电子对正好在中间，均等地为两原子所共用，此时的共价键没有极性，称为非极性共价键，简称非极性键。如H-H键、C-C键等都是非极性键。如果形成共价键的两个原子不相同时，由于它们吸引电子的能力大小不同，共用电子对将偏向于吸引电子能力强的原子→方，导致其带有较多的负电荷，而另一方则因电子的远离，带有部分正电荷。这样的共价键就有极性，称为极性共价键，简称极性键。极性共价键的两端成为正负两极(偶极)，键的极性大小与成键原子的电负性差值有关，差值越大，极性越大。
共价键的极性通常用偶极矩表示。把正电荷中心或负电荷中心的电荷值q与两个电荷中心之间的距离d的乘积称为偶极矩μ。
μ=q.d
偶极矩是用来衡量键极性的物理量，为一矢量，有方向性，通常规定其方向由正到负，用箭头表示。偶极矩的单位用D(德拜Debye)表示。常见的一些共价键的偶极矩如表10-2所示。
(2) 键的极化'性：由于共价键带有正负电荷，当把共价键放在电场中时，因电场的影响，共价键内电子云密度重新分布，即分子的极性状态发生了改变，这种现象称为键的极化性。共价键的极化性依赖于键内电子云的流动性，电子云流动性越大，键的极化性也就越大。键的极化性是在外界电场的影响下产生的，是一种暂时的现象，当除去外界电场时，就恢复到原来的状态。
键长、键角、键能、键的极性和极化性都是共价键的特性。后两者在决定分子的反应性能方面，起着重要的作用。
[讲解] 四、同分异构现象
有机化合物中碳原子可以互相结合成链状或环状。一个有机化合物分子中碳原子数目也不相同。即使含同样数目碳原子的有机化合物，因连接方式不同，也可组成结构不同的许多有机化合物。如
组成有机化合物分子的原子数目较多，必将产生许多不同的连结方式和各种空间排布方式。这种组成相同，结构不同或空间排布方式不同的现象，称为同分异构现象，简称异构现象。这些化合物互为同分异构体。异构现象在有机化学中是极为普遍的现象，大体上可以分成两大类：构造异构和立体异构.
构造异构可根据不同的情况分为：
立体异构亦可分为顺反异构、对映异构和构象异构三种(见第十四章)。构造异构是指由于有机化合物分子中原子或原子团的不同排列顺序而导致的一类同分异构。而立体异构是指分子中各原子或原子团的排列顺序相同，但在空间的排列方式不同而产生的异构现象。
第三节 有机化合物分子中的电子效应
[导课] 不同的有机化合物分子之所以具有不同的化学活性，除与其组成、连接方式有关外，分子中原子与原子、原子与原子团、原子团与原子团以及键与键之间的相互影响，同样能使分子中的电子云密度分布发生一定程度的改变，从而导致其化学性质及活性发生改变，这种作用称为电予效应。电子效应分为诱导效应和共领效应两种，它是有机化学结构理论的重要组成部分，为合理解释有机化合物的性质变化规律，指导科学实践发挥了及其重要的作用。
[讲解] 一、诱导效应
1. 诱导效应的产生 所谓诱导效应是指有机化合物分子内，由于各原子或原子团的电负性不同，使分子内的电子云密度分布发生变化，并沿着分子链向某一方向传递的效应。通常用符号I表示。
诱导效应分为吸电子诱导效应(-I)和斥电子诱导效应(+1)两种。当分子中存在电负性较大的原子或原子团时，由于它们具有较强的吸电子能力，使分子中的成键电子云向其所在方向偏移，为吸电子诱导效应，用-I表示。与此相反，另一些原子或原子团，因其电负性较小，吸电子能力弱，使分子中的成键电子云远离其所在方向，即表现出斥电子的能力，使其本身带有较多的正电荷，为斥电子诱导效应，用+1表示。如丙烯可看做是乙烯的甲基衍生物，由于甲基显现出一定程度的斥电子性。在甲基取代了乙烯分子中的氢后，原分子中的电子云分布发生变化。在分子中，双键因受甲基斥电子影响，而导致电子云偏移。
式中的单键上的直箭头表示σ电子的偏移方向，弯箭头表示∏电子云的偏移方向。
2. 诱导效应的比较 诱导效应是由于分子内电负性不同的原子或原子团的存在而产生的。诱导效应的大小和方向与这些原子或原子团的电负性大小有关。通常以C-H键中的氢原子为标准，规定其1=0，凡是电负性比氢小的原子或原子团(X)，取代C-H键中的氢后，引起的电子云向碳转移(C←X)现象，称为斥电子诱导效应(+I)。这些原子和原子团称为斥电子基。凡是电负性比氢大的原子和原子团(Y)，取代C-H键中的氢后，引起的电子云向Y转移(C→Y)现象，称为吸电子诱导效应(-I)。这些原子和原子团称为吸电子基。
常见原子和原子团，其诱导效应的强弱次序可比较如下：
-F>-CI>-Br>-1>-OCH3>-OH>-C6H5>-CH=CH2>-H>-CH3〉-CH2CH3>-CH(CH3)2>-C(CH3)3
3. 诱导效应的传递 当两个原子形成共价键时，由于原子的电负性不同，使成键的电子云偏于电负性较大的一方，形成极性共价键。这种极性共价键产生的电场引起邻近价键电荷的偏移。相邻原子因电荷的减少，对其邻近价键的电荷吸引力增强，依此顺延传递下去，但其影响逐渐减弱，一般到第三个原子以后，就可忽略不计了，如1-氯丙烷分子。
4. 静态诱导效应和动态诱导效应 通常情况下，由分子内的原子或原子团产生的诱导效应是一种静电作用，是分子本身的内部构造所决定的永久性效应，所以也称为静态诱导效应。它与键的极性密切相关，如上述的丙烯和1-氯丙烷均属静态诱导效应。还有一种情况，就是在外电场的作用下，分子中的电荷也会出现不均匀分布，但这种不均匀分布是暂时的，如果外电场的影响消失，这种不均匀分布也就随之消失，所以这种诱导效应称为动态诱导效应。
动态诱导效应的产生，必须具备外加电场的作用，而这种外电场并不是特别布置的，溶剂的极性和反应试剂的极性都足以诱发产生。从内因方面考虑，动态诱导效应的大小，与成键元素原子核对其所属价电子的控制能力有关，价电子离核越近，核对它的控制能力越大，则动态诱导效应越小。反之，价电子离原子核越远，核对它的控制能力就越小，则动态诱导效应也就越大。
二、共轭效应
共辄轭效应存在于共轭体系中，具有共轭体系的化合物和非共轭的化合物在性质上有明显的差异。共轭体系具有多种形式，体系不同产生的效应也不同。常见的共轭体系有非∏-∏共轭，p-∏共轭和σ-∏共轭等。
1，3-丁二烯分子内有4个碳原子，它们形成了2个∏键，4个碳原子都发生了Sp2杂化。由于Sp2杂化轨道的共平面性，1，3-丁二烯分子中所有σ键均在同一平面上，碳原子上未参加杂化的p轨道都垂直于σ键所在的平面，彼此互相平行。
C1和C2之间、C3和C4之间p轨道电子云相互平行重叠，形成两个∏键。两个∏键距离很近，实际C2和C3之间p轨道电子云也有相互平行重叠，4个碳的p轨道电子云整个连接起来，形成了1个大∏键，称为共轭大∏键。该体系即为∏-∏共轭体系，见图10-7和图10-80
具有单双键问隔排列结构特征的化合物均可形成∏·∏共轭体系，如苯、共轭二烯烃类等。此外，如果化合物中的单键的一侧有∏键，另一侧有一原子其具有未共用电子对或平行的P轨道，也同样可形成共轭体系，称为p-∏共轭体系。如
在共轭体系中，电子从原来的运动区域进入共轭体系，运动区域扩大，能量降低，稳定性增强。体系的键长也发生平均化，如1，3-丁二烯分子中的双键长为137pm比一般烯烃的双键要长伏，而其碳碳单键键长为146pm，比一般烷烃的单键短。当外加电场作用时(试剂进攻等)，整个共轭体系的电子云均发生改变，并沿共轭链以交替极化形式传递到整个体系，且强度不变。这种在共轭体系中，由于原子间的相互影响，引起电子云密度平均化，体系能量降低的现象称为共轭效应(以符号C表示)。
共轭效应在有机化学理论体系中，用途广泛，针对性强，合理解释了许多反应机制及变化规律，是重要的理论基础。除共轭效应外，还有σ-∏超共轭、σ-p超共扼等理论。
第四节 有机化学反应的机制
[导课] 由于有机化合物的主要价键为共价键。有机化学反应主要是共价键的旧键断裂和新键生成的过程。共价键的断裂方式大致有两种：
均裂A：B→A﹒+﹒B
异裂A：B→A++[：B]-
均裂是指共价键的电子对在断裂时平均分配到两个原子上，形成带有孤单电子的原子或基团一一游离基(又称自由基)。异裂是指共价键的电子对在断裂时完全转移到一个原子上，形成阴阳离子。
[板书] 根据共价键的断裂方式，有机化学反应分成两大类型，即游离基反应和离子型反应。
[讲解] 一、游离基反应
以共价键均裂产生的游离基，作为活性中间体，通过游离基之间的碰撞结合而发生的反应，称为游离基反应，它是一种连锁反应，反应一旦发生，将迅速进行，直到反应结束。
在游离基反应中，通常分三步进行：首先对反应试剂进行激发，使其产生游离基作为反应的开始，称为链的引发；其次活性的游离基反复进攻反应物，并增生出大量的新的游离基，称为链的增长；最后随着游离基的浓度不断增加，游离基自身相互碰撞结合成分子的机会增多，这时游离基就失去活性，反应逐渐趋于停止，称为链的终止。
以甲烷的卤代反应为例，条件为光照或加热至250-400℃
链引发 氯分子吸收能量均裂为游离基，引发反应。
Cl2一一→2CI·
链增长 氯原子游离基进攻甲烷分子中的氢原子，生成氯化氢分子并产生甲基游离基。甲基游离基进攻氯分子，生成一氯甲烷和新的氯原子游离基。如此传递下去，旧的游离基与分子碰撞生成新的分子后，又同时生成一个新的游离基。
CH4+CI·一一→·CH3+HCI
·CH3+Cl2一一→CH3CI+CI·
CH3CI+CI·一一→·CH2CI+HCI
·CH2CI+Cl2一一→CH2Cl2+CI·
CH2Cl2+CI·一一→·CHCl2+HCI
·CHCl2+Cl2一一→CHCl3+CI·
CHCl3+CI·一一→·CCl3+HCI
·CCl3+Cl2一一→CCl4+CI·
链终止 游离基互相结合形成稳定的化合物，反应终止。
CI·+CI·一一→Cl2
CH3+CI·一一→CHCl3
·CH3+·CH3一一→CH3-CH3
最后形成多种物质组成的混合物。
游离基的化学活泼性很大，一旦形成即设法与其他原子结合，并使得其他化合物的分子变为游离基，因此，引起一连串的连锁反应。游离基反应多可被高温、光或过氧化物催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。
二、离子型反应
离子型反应是试剂分子先发生共价键异裂，产生正离子和负离子，再由这些离子进攻反应物分子中带相反电荷部位，而完成反应。根据试剂离子所进攻部位的带电情况，离子型反应又可分为亲电反应和亲核反应两种。试剂也分为亲电试剂和亲核试剂。在反应过程中，可以发生取代反应或加成反应。离子型反应的类型
第五节 有机化合物的分类
[导课] 由于有机化合物数目很大、种类繁多，为方便学习和研究，需要对其进行科学分类。分类的方法很多，通常使用较多的有两种：按碳链分类和按官能团分类。
[讲解] 一、按碳链分类
(一)开链化合物 在这类化合物分子中，碳与碳或碳与其他原子之间相互连接成开放链状的有机物，也称为开环化合物。由于这类化合物最初是在油脂中发现的，所以又称为脂肪族化合物。如
（二)闭链化合物 在这类化合物分子中，碳与碳或碳与其他原子之间结合成环状的有机化合物。由于它们分子中具有环状结构，故又称环状化合物。根据分子中成环的原子种类不同，闭链化合物又分为碳环化合物和杂环化合物。
1. 碳环化合物是指分子中的环全部由碳原子组成的化合物。根据碳环结构不同，又分为脂环族化合物和芳香族化合物。
二、按官能团分类
官能团是分子中比较活泼而易发生反应的原子或原子团，常决定着化合物的主要化学性质。含有相同官能团的化合物具有相似的化学性质。
按照宫能团分类的方法就是把含有相同官能团的化合物归为一类，这样可将有机物分为若干类，然后进行分类研究。表10-3中列出的是几类比较重要的有机物和它们所含的官能团。
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第十章 有机化合物概述
第一节 有机化学的研究对象
[板书] 一、有机化合物和有机化学
碳氢化合物及其衍生物称为有机化合物，简称为有机物。有机化学是研究有机化合物的科学。
[讲解] 有机化合物在组成上大多含有碳、氢、氧、氮等元素，有些化合物除这些元素外，还含有硫、磷、卤素等元素。这几种为数不多的元素，以不同的原子数目和排列方式组成不同的有机化合物分子。
有机化合物的界定是人类在自然界的生产劳动和科学实验过程中，不断总结认识的结果。这类化合物遍布于人类的物质世界。随着现代科学技术的不断发展，人们对它的认知水平不断提高，并不断地开发出许许多多的新物质、新用法、新功能。特别是科学家对人体本身的一切生理、病理变化过程中的一连串非常复杂、相互制约、彼此协调的有机物质的变化过程的研究，为医药科学的发展奠定坚实的基础。
有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律、合成方法和应用以及它们之间的相互转变和内在联系，再运用这些理论去指导实践。从19世纪初到现在，有机化学采取分析和综合的科学方法，确定了数百万种有机物的组成和性质，合成了许多自然界已经存在和原来不存在的有机物。在已知的有机物中，人工合成的比从自然界得到的要多得多。有机化学的发展促进了塑料、纤维、橡胶、油漆、染料、医药、农药、化肥、合成洗涤剂、感光材料等工业的发展，也促进了生物学的发展。人类生命的过程，其实质是人体内各式各样有机化学反应的结果。治疗疾病的药物绝大部分是有机化合物。诊断疾病的检验技术、环境卫生的监测等都离不开有机化学的基本原理和实验操作技术。由此可知，有机化学对人类进步，医疗卫生事业发展，以及社会文明建设具有重大意义。
[板书] 二、有机化合物的特点容易燃烧
不耐热、不导电、难溶于水、有机化学反应比较复杂、有机化学反应速度慢、普遍存在同分异构现象。
[讲解] 1.容易燃烧 几乎所有的有机化合物都可以燃烧，如汽油、棉花、油脂、酒精等。如果有机化合物只含有碳和氢两种元素，则燃烧的最终产物是二氧化碳和水，若含有其他元素，则还有这些元素的氧化产物。而多数无机化合物如酸、碱、盐、氧化物等则不能燃烧。因此，检查物质能否燃烧，是初步区别有机化合物和无机化合物的方法之一。
2. 不耐热 有机化合物的熔点、沸点都比较低，多数有机化合物受热易分解。它们的熔点一般在400℃以下。如尿素的熔点为133℃，无水葡萄糖的熔点为146℃，有些有机物受热时，温度略高就有分解现象发生。而无机化合物的熔点都比较高，如氯化纳的熔点为800℃，三氧化二铝的熔点则为2050℃。液态有机物的沸点如酒精为78.5℃，醋酸为117.9℃，有些沸点比较高的有机物加热到沸腾温度时，往往也发生分解。
3. 不导电 有机化合物一般是非电解质，在溶解或熔化状态下都不能导电，如苯、蔗糖、油脂等。而大多数无机化合物是电解质，它们在熔化或溶液中是以离子状态存在的，所以具有导电性。
4. 难溶于水 大多数有机化合物难溶或不溶于水，易溶于酒精、乙醚、丙酮等有机溶剂。无机物则较易溶于水，因为水是一种极性很强的溶剂。有机化合物一般极性较弱或完全没有极性，所以多数有机化合物不溶于水，易溶于非极性或极性弱的有机溶剂。少数极性较强的有机化合物如酒精、蔗糖等则能溶于水。因此，有机物反应常在有机溶剂中进行。
5. 有机化学反应速度慢 无机化合物的反应一般是在阴阳离子间进行的反应，反应速度很快。而有机化合物反应时，主要是在分子间进行，受结构、反应条件和反应机制的影响，速度较慢，有些反应往往需要几天甚至更长的时间才能完成。因此，在有机反应中常常采取加热、加催化剂或搅拌等措施以提高反应速度。
6. 有机化学反应比较复杂 有机化合物分子的结构比较复杂，在反应时，常常不局限于分子的某一特定部位，分子其他部分往往也会参与反应。因此在主要反应的进行过程中，常伴有一些副反应。导致产物复杂，产率较低。所以在进行有机合成时，需选择最佳的反应条件，以减少副反应，提高生产E率。并保证产物易于分离提纯。
7. 普遍存在同分异构现象 有机化合物由于构成分子的元素种类较少，原子数目较多，出现原子种类和数目相同，连接方式及空间排列方式不同的多种异构体形式。这种同分异构现象，是有机化合物的一个重要特点，也是有机物数目繁多的主要原因。而无机化合物很少有这种现象。
现将有机化合物的这些特点和无机物比较列表如下：
应当指出，上述有机化合物的这些共同性质，是针对大多数有机化合物而言，也有少数有机化合物并不具有这些共同性质。如四氯化碳不仅不易燃烧，而且可用做灭火剂；醋酸不仅可以溶于水，而且能够电离；一些特殊的高分子化合物用于宇宙航行器上，可以耐高温等等。
第二节 有机化合物的结构
[导课] 所谓结构，是指分子中各个原子间的结合方式和排列顺序。有机化合物的性质与其结构密切相关，相互依存。研究有机化合物的结构理论是更好地理解和应用有机化学这门科学的重要基础。在无机化学中学过的结构理论是有机化学结构理论的基础，有机化学结构理论是根据有机化合物的结构特点，从碳原子、共价键开始进行系统分析，最后形成完整体系。
[分析讲解] 一、碳原子的结构
有机化合物的基本构架是由碳原子形成的。根据学过的原子结构理论，碳原子位于元素周期表中第二周期第Ⅳ族，核外电子排布式为1s22s22p2。碳原子的最外层有4个电子，为不活泼的非金属元素，主要通过共价键与其他原子结合。
根据原子结构理论，基态碳原子的最外层有4个电子，其中的两个电子自旋相反组成电子对填充在2s轨道，另外两个电子单独存在于两个2p轨道中。
根据基态电子的排列，碳原子的最外层只有两个孤单电子，只能形成两个共价键。但实践证明，碳原子在有机化合物的结构中，可形成4个化学键，并以单键、双键、全键等多种形式出现。为解决这个问题，1931年保利提出杂化轨道理论。认为碳原子在成键过程中，有一个2s电子激发到同一个电子层能级相近的2p轨道上去变成了孤单电子，形成激发态。
从碳原子激发态的核外电子革情况可以看出，碳原子有4个单电子，1个是s电子，3个是p电子，可以形成4个共价键。但其形成的键的能量、方向不可能完全相同。保利认为碳原子不是用纯粹的2s和2p轨道成键的，而是由它们重新组合，形成能量完全相等的相同数目的新轨道。这些轨道，能量稍高于2s轨道而低于2p轨道。这种由几个轨道重新组合形成几个新轨道的过程称为杂化，形成的新轨道称为杂化轨道。杂化轨道电子云的能量、形状及方向均发生了改变，见图10-1。
杂化后的电子云变得向一个方向集中，在成键时有利于电子云最大限度的重叠，形成的共价键更牢固，且杂化轨道的空间排列，是互相之间尽可能相距最远，以使相互间的斥力最小。因此，碳原子成键时原子轨道杂化是为了增加成键能力和键的稳定性，由杂化轨道形成的分子更稳定。
碳原子在有机化合物分子中采用3种不同的杂化轨道形成单键、双键、叁键等多种键型。
1．Sp3杂化轨 碳在有机化合物中以4个共价单键形式与其他原子成键时，其本身首先由基态变成激发态，再以1个2s轨道和3个2p轨道进行杂化，形成能量相等、形状完全相同的4个3Sp杂化轨道，再以杂化轨道进行成键。
每个Sp3化轨道都含有1/4s轨道和3/4P轨道的成分，4个Sp3杂化轨道以碳原子为中心形成正四面体形状，4个轨道指向正四面体的4个顶点，互相之间的夹角均为109028/，见图
2. sp2杂化轨道 碳在有机化合物中形成碳碳双键时，是在激发态以1个2s轨道和2个2p轨道发生Sp2杂化，形成能量相等、形状完全相同的3个Sp2杂化轨道。
每个Sp2杂化轨道中均含有1/3s轨道和2/3p轨道的成分，它们对称分布在碳原子所在的平面上，轨道间的夹角为120°，成平面正三角形，剩下的未参与杂化的1个p轨道垂直于Sp2杂化轨道所在的平面，见图10-3。
3. sp杂化轨道 当碳原子在有机化合物中形成共价会键时，它是在激发态以1个2s轨道与1个2p轨道发生杂化，形成能量相等，形状完全相同的2个sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道中均含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分，两分杂化轨道的对称轴在同一直线上，夹角为180°。未参加杂化的2py和2pz轨道彼此正交并与杂化轨道间相互垂直，见图10-4。
[板书] 二、共价键的种类
由于成键时原子轨道重叠方式不同，共价键可分为σ键和∏键两种。
[讲解] 1. σ键 无论是碳与碳之间，还是碳与氢之间，它们形成共价单键的电子云都是沿着轨道的对称轴方向，以”头碰头”的形式互相重叠，重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，这样的共价键称为σ键。
特点是形成σ键的两个原子可以围绕键轴自由旋转，这种旋转并不改变电子云的对称性，也不改变电子云的重叠面积，因此也不影响共价键的强度和共价键之间的角度。另外，σ键的形成是电子云之间进行顶端重叠，只有这样才能得到最大限度的电子云重叠。根据化学键理论，电子云重叠程度越大，形成的键越稳定，见图10-5。
2. ∏键 成键原子的原子轨道垂直于两核连线，以“肩并肩”的形式重叠，形成的共价键称为∏键。
∏键的特点是由两个相互平行的p轨道从侧面重叠，重叠程度较小，重叠部分分布在键轴的两侧，呈镜面反对称。该键不能独立存在，要在成键原子间形成σ键的同时，伴随产生。它是由σ键所在平面的上下两部分组成，不能绕轴旋转，见图10-6。
[板书] 根据σ键和∏键的形成过程和结构特点，可以看出二者有明显的差异。
(1)轨道重叠程度不同：σ键电子云重叠程度大，而∏键电子云重叠程度小。
(2)对称性不同：σ键为轴对称，可以旋转，而∏键不能旋转。
(3 )位置不同: σ键处于成键原子之间, 受原子核束缚大, 而∏键处于成键原子的上、下方,受原子核束缚小。
(4)存在形式不同: σ键可以单独存在于任何共价键中,而∏键不能独立存在, 只能伴随σ 键产生。
因此,σ键和∏键在性质上也有显著差异。如σ键牢固, 键能大, 比较稳定, 不易断裂, 电子云受核约束大, 不易极化, 键可以绕轴旋转。而∏键电子云重叠程度较小, 键能小, 不稳定, 易断裂, 电子云分布于σ键平面的上下方, 受原子核的约束力较小, 流动性大, 在外电场影响下较易极化并发生断裂, 参与化学反应。
在有机化合物中, 共价单键都是σ键, 共价双键通常由1个σ键和1个∏键组成,共价叁键则由1个σ键和2个∏键组成。
三、共价键的属性
[分析讲解] 在有机化合物中,共价键所表现出来的性质有键能、键长、键角以及键的极性和极化等。 利用这些属性可以判断分子的几何构型及分子的极性,了解有机化合物分子的结构和性质。
1. 键长 在共价键中,由于成键原子的电子云的重叠以及原子间相同电荷的排斥,使两个原子核间保持一定的距离。这个距离称为共价键的键长。
共价键的键长和成键原子的原子半径有关,也和成键原子的成键方式有关。它取决于电子云的重叠程度,重叠程度愈大,键长愈短。如相同原子之间单键(C-C 154pm)、双键 (C =C 134pm)和叁键(C≡C 120pm)的键长依次减短。
一般情况下,化学键的键长越长,越易受到外界电场的影响而发生极化,所以有时可从键长的长短来估计化学键的稳定性。但应注意即使是同一类型的共价键,在不同化合物的分子 中它的键长也可能稍有不同。因为由共价键所连接的两个原子在分子中不是孤立的,它们受 到整个分子的相互影响。
2. 键角 由于共价键具有方向性,任何一个可形成两个以上共价键的原子,其两个共价 键之间都存在一个夹角,称为键角。如水分子中氧氢键与氧氢键的键角为104.5°,而甲烷分子中的碳氢键与碳氢键之间的键角为109°28'。键角决定有机化合物分子的空间结构,键角的 改变直接影响到化合物的化学稳定性,它是有机化合物产生某些化学特性的重要因素。
3. 键能 一般原子要比其分子处于能量较高的状态。当两个氢原子结合形成氢分子时, 就会释放出能量。反之,要使氢分子离解成氢原子,则需要吸收同样多的能量。这个能量就是 氢氢键的键能。其他双原子分子也是如此。因此,对于双原子分子,使其共价键断裂所需提供的能量,称为该共价键的键能,也称为该共价键的离解能。
对于双原子分子，离解能就是键能。但对多原子分子，其键能和离解能在概念上则是有区别的。离解能是某一共价键断裂所需要的能量。而键能是某分子中各种相同化学键的离解能的平均值。因为同一分子中的同一种键，由于解离的先后次序不同，需要的能量也不同。如甲烧分子中有四个C-H键，离解第一个C-H键的离解能为435.1kJ.mol-1，而第二、三、四个C-H键的离解能为443.5kJ.mol-1、443.5kJ.mol-1和338.9kJ·mol-1. 甲烧分子中C-H键的键能则是四个C-H键离解能的平均值，为415.3kJ.mol-1.
4. 键的极性和极化性
(1)键的极性：由于共价键是通过共用电子对成键的，当两个成键原子相同时，共用电子对正好在中间，均等地为两原子所共用，此时的共价键没有极性，称为非极性共价键，简称非极性键。如H-H键、C-C键等都是非极性键。如果形成共价键的两个原子不相同时，由于它们吸引电子的能力大小不同，共用电子对将偏向于吸引电子能力强的原子→方，导致其带有较多的负电荷，而另一方则因电子的远离，带有部分正电荷。这样的共价键就有极性，称为极性共价键，简称极性键。极性共价键的两端成为正负两极(偶极)，键的极性大小与成键原子的电负性差值有关，差值越大，极性越大。
共价键的极性通常用偶极矩表示。把正电荷中心或负电荷中心的电荷值q与两个电荷中心之间的距离d的乘积称为偶极矩μ。
μ=q.d
偶极矩是用来衡量键极性的物理量，为一矢量，有方向性，通常规定其方向由正到负，用箭头表示。偶极矩的单位用D(德拜Debye)表示。常见的一些共价键的偶极矩如表10-2所示。
(2) 键的极化'性：由于共价键带有正负电荷，当把共价键放在电场中时，因电场的影响，共价键内电子云密度重新分布，即分子的极性状态发生了改变，这种现象称为键的极化性。共价键的极化性依赖于键内电子云的流动性，电子云流动性越大，键的极化性也就越大。键的极化性是在外界电场的影响下产生的，是一种暂时的现象，当除去外界电场时，就恢复到原来的状态。
键长、键角、键能、键的极性和极化性都是共价键的特性。后两者在决定分子的反应性能方面，起着重要的作用。
[讲解] 四、同分异构现象
有机化合物中碳原子可以互相结合成链状或环状。一个有机化合物分子中碳原子数目也不相同。即使含同样数目碳原子的有机化合物，因连接方式不同，也可组成结构不同的许多有机化合物。如
组成有机化合物分子的原子数目较多，必将产生许多不同的连结方式和各种空间排布方式。这种组成相同，结构不同或空间排布方式不同的现象，称为同分异构现象，简称异构现象。这些化合物互为同分异构体。异构现象在有机化学中是极为普遍的现象，大体上可以分成两大类：构造异构和立体异构.
构造异构可根据不同的情况分为：
立体异构亦可分为顺反异构、对映异构和构象异构三种(见第十四章)。构造异构是指由于有机化合物分子中原子或原子团的不同排列顺序而导致的一类同分异构。而立体异构是指分子中各原子或原子团的排列顺序相同，但在空间的排列方式不同而产生的异构现象。
第三节 有机化合物分子中的电子效应
[导课] 不同的有机化合物分子之所以具有不同的化学活性，除与其组成、连接方式有关外，分子中原子与原子、原子与原子团、原子团与原子团以及键与键之间的相互影响，同样能使分子中的电子云密度分布发生一定程度的改变，从而导致其化学性质及活性发生改变，这种作用称为电予效应。电子效应分为诱导效应和共领效应两种，它是有机化学结构理论的重要组成部分，为合理解释有机化合物的性质变化规律，指导科学实践发挥了及其重要的作用。
[讲解] 一、诱导效应
1. 诱导效应的产生 所谓诱导效应是指有机化合物分子内，由于各原子或原子团的电负性不同，使分子内的电子云密度分布发生变化，并沿着分子链向某一方向传递的效应。通常用符号I表示。
诱导效应分为吸电子诱导效应(-I)和斥电子诱导效应(+1)两种。当分子中存在电负性较大的原子或原子团时，由于它们具有较强的吸电子能力，使分子中的成键电子云向其所在方向偏移，为吸电子诱导效应，用-I表示。与此相反，另一些原子或原子团，因其电负性较小，吸电子能力弱，使分子中的成键电子云远离其所在方向，即表现出斥电子的能力，使其本身带有较多的正电荷，为斥电子诱导效应，用+1表示。如丙烯可看做是乙烯的甲基衍生物，由于甲基显现出一定程度的斥电子性。在甲基取代了乙烯分子中的氢后，原分子中的电子云分布发生变化。在分子中，双键因受甲基斥电子影响，而导致电子云偏移。
式中的单键上的直箭头表示σ电子的偏移方向，弯箭头表示∏电子云的偏移方向。
2. 诱导效应的比较 诱导效应是由于分子内电负性不同的原子或原子团的存在而产生的。诱导效应的大小和方向与这些原子或原子团的电负性大小有关。通常以C-H键中的氢原子为标准，规定其1=0，凡是电负性比氢小的原子或原子团(X)，取代C-H键中的氢后，引起的电子云向碳转移(C←X)现象，称为斥电子诱导效应(+I)。这些原子和原子团称为斥电子基。凡是电负性比氢大的原子和原子团(Y)，取代C-H键中的氢后，引起的电子云向Y转移(C→Y)现象，称为吸电子诱导效应(-I)。这些原子和原子团称为吸电子基。
常见原子和原子团，其诱导效应的强弱次序可比较如下：
-F>-CI>-Br>-1>-OCH3>-OH>-C6H5>-CH=CH2>-H>-CH3〉-CH2CH3>-CH(CH3)2>-C(CH3)3
3. 诱导效应的传递 当两个原子形成共价键时，由于原子的电负性不同，使成键的电子云偏于电负性较大的一方，形成极性共价键。这种极性共价键产生的电场引起邻近价键电荷的偏移。相邻原子因电荷的减少，对其邻近价键的电荷吸引力增强，依此顺延传递下去，但其影响逐渐减弱，一般到第三个原子以后，就可忽略不计了，如1-氯丙烷分子。
4. 静态诱导效应和动态诱导效应 通常情况下，由分子内的原子或原子团产生的诱导效应是一种静电作用，是分子本身的内部构造所决定的永久性效应，所以也称为静态诱导效应。它与键的极性密切相关，如上述的丙烯和1-氯丙烷均属静态诱导效应。还有一种情况，就是在外电场的作用下，分子中的电荷也会出现不均匀分布，但这种不均匀分布是暂时的，如果外电场的影响消失，这种不均匀分布也就随之消失，所以这种诱导效应称为动态诱导效应。
动态诱导效应的产生，必须具备外加电场的作用，而这种外电场并不是特别布置的，溶剂的极性和反应试剂的极性都足以诱发产生。从内因方面考虑，动态诱导效应的大小，与成键元素原子核对其所属价电子的控制能力有关，价电子离核越近，核对它的控制能力越大，则动态诱导效应越小。反之，价电子离原子核越远，核对它的控制能力就越小，则动态诱导效应也就越大。
二、共轭效应
共辄轭效应存在于共轭体系中，具有共轭体系的化合物和非共轭的化合物在性质上有明显的差异。共轭体系具有多种形式，体系不同产生的效应也不同。常见的共轭体系有非∏-∏共轭，p-∏共轭和σ-∏共轭等。
1，3-丁二烯分子内有4个碳原子，它们形成了2个∏键，4个碳原子都发生了Sp2杂化。由于Sp2杂化轨道的共平面性，1，3-丁二烯分子中所有σ键均在同一平面上，碳原子上未参加杂化的p轨道都垂直于σ键所在的平面，彼此互相平行。
C1和C2之间、C3和C4之间p轨道电子云相互平行重叠，形成两个∏键。两个∏键距离很近，实际C2和C3之间p轨道电子云也有相互平行重叠，4个碳的p轨道电子云整个连接起来，形成了1个大∏键，称为共轭大∏键。该体系即为∏-∏共轭体系，见图10-7和图10-80
具有单双键问隔排列结构特征的化合物均可形成∏·∏共轭体系，如苯、共轭二烯烃类等。此外，如果化合物中的单键的一侧有∏键，另一侧有一原子其具有未共用电子对或平行的P轨道，也同样可形成共轭体系，称为p-∏共轭体系。如
在共轭体系中，电子从原来的运动区域进入共轭体系，运动区域扩大，能量降低，稳定性增强。体系的键长也发生平均化，如1，3-丁二烯分子中的双键长为137pm比一般烯烃的双键要长伏，而其碳碳单键键长为146pm，比一般烷烃的单键短。当外加电场作用时(试剂进攻等)，整个共轭体系的电子云均发生改变，并沿共轭链以交替极化形式传递到整个体系，且强度不变。这种在共轭体系中，由于原子间的相互影响，引起电子云密度平均化，体系能量降低的现象称为共轭效应(以符号C表示)。
共轭效应在有机化学理论体系中，用途广泛，针对性强，合理解释了许多反应机制及变化规律，是重要的理论基础。除共轭效应外，还有σ-∏超共轭、σ-p超共扼等理论。
第四节 有机化学反应的机制
[导课] 由于有机化合物的主要价键为共价键。有机化学反应主要是共价键的旧键断裂和新键生成的过程。共价键的断裂方式大致有两种：
均裂A：B→A﹒+﹒B
异裂A：B→A++[：B]-
均裂是指共价键的电子对在断裂时平均分配到两个原子上，形成带有孤单电子的原子或基团一一游离基(又称自由基)。异裂是指共价键的电子对在断裂时完全转移到一个原子上，形成阴阳离子。
[板书] 根据共价键的断裂方式，有机化学反应分成两大类型，即游离基反应和离子型反应。
[讲解] 一、游离基反应
以共价键均裂产生的游离基，作为活性中间体，通过游离基之间的碰撞结合而发生的反应，称为游离基反应，它是一种连锁反应，反应一旦发生，将迅速进行，直到反应结束。
在游离基反应中，通常分三步进行：首先对反应试剂进行激发，使其产生游离基作为反应的开始，称为链的引发；其次活性的游离基反复进攻反应物，并增生出大量的新的游离基，称为链的增长；最后随着游离基的浓度不断增加，游离基自身相互碰撞结合成分子的机会增多，这时游离基就失去活性，反应逐渐趋于停止，称为链的终止。
以甲烷的卤代反应为例，条件为光照或加热至250-400℃
链引发 氯分子吸收能量均裂为游离基，引发反应。
Cl2一一→2CI·
链增长 氯原子游离基进攻甲烷分子中的氢原子，生成氯化氢分子并产生甲基游离基。甲基游离基进攻氯分子，生成一氯甲烷和新的氯原子游离基。如此传递下去，旧的游离基与分子碰撞生成新的分子后，又同时生成一个新的游离基。
CH4+CI·一一→·CH3+HCI
·CH3+Cl2一一→CH3CI+CI·
CH3CI+CI·一一→·CH2CI+HCI
·CH2CI+Cl2一一→CH2Cl2+CI·
CH2Cl2+CI·一一→·CHCl2+HCI
·CHCl2+Cl2一一→CHCl3+CI·
CHCl3+CI·一一→·CCl3+HCI
·CCl3+Cl2一一→CCl4+CI·
链终止 游离基互相结合形成稳定的化合物，反应终止。
CI·+CI·一一→Cl2
CH3+CI·一一→CHCl3
·CH3+·CH3一一→CH3-CH3
最后形成多种物质组成的混合物。
游离基的化学活泼性很大，一旦形成即设法与其他原子结合，并使得其他化合物的分子变为游离基，因此，引起一连串的连锁反应。游离基反应多可被高温、光或过氧化物催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。
二、离子型反应
离子型反应是试剂分子先发生共价键异裂，产生正离子和负离子，再由这些离子进攻反应物分子中带相反电荷部位，而完成反应。根据试剂离子所进攻部位的带电情况，离子型反应又可分为亲电反应和亲核反应两种。试剂也分为亲电试剂和亲核试剂。在反应过程中，可以发生取代反应或加成反应。离子型反应的类型
第五节 有机化合物的分类
[导课] 由于有机化合物数目很大、种类繁多，为方便学习和研究，需要对其进行科学分类。分类的方法很多，通常使用较多的有两种：按碳链分类和按官能团分类。
[讲解] 一、按碳链分类
(一)开链化合物 在这类化合物分子中，碳与碳或碳与其他原子之间相互连接成开放链状的有机物，也称为开环化合物。由于这类化合物最初是在油脂中发现的，所以又称为脂肪族化合物。如
（二)闭链化合物 在这类化合物分子中，碳与碳或碳与其他原子之间结合成环状的有机化合物。由于它们分子中具有环状结构，故又称环状化合物。根据分子中成环的原子种类不同，闭链化合物又分为碳环化合物和杂环化合物。
1. 碳环化合物是指分子中的环全部由碳原子组成的化合物。根据碳环结构不同，又分为脂环族化合物和芳香族化合物。
二、按官能团分类
官能团是分子中比较活泼而易发生反应的原子或原子团，常决定着化合物的主要化学性质。含有相同官能团的化合物具有相似的化学性质。
按照宫能团分类的方法就是把含有相同官能团的化合物归为一类，这样可将有机物分为若干类，然后进行分类研究。表10-3中列出的是几类比较重要的有机物和它们所含的官能团。
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