基态A—B分子离解成气态的基态A和B原子所吸收的能量(单位为kJ·mol-1)。对双原子分子，键能与离解能在数值上是等同的；但对多原子分子，键能与离解能在数值上不一定相同。键能是指分子中同一类共价键离解能的平均值。例如甲烷分子中，离解第一个C－H键的离解能(CH3－H)为435.1kJ2mol-1，而第二、三、四个C－H键的离解能依次为443.5， 443.5和338.9kJ2mol-1。
CH4CH3 + H
CH3CH2 + HΔH＝435.1 kJ·mol-1 ΔH＝443.5 kJ·mol-1
ΔH＝443.5 kJ2mol-1
ΔH＝338.9 kJ·mol-1
CH2CHCH + HC + H
故甲烷分子中C－H键键能为(435.1+443.5+443.5+338.9)/4 = 415.2kJ·mol-1。
一些常见共价键的键能列于表1.3。
表1.3常见共价键的键能(kJ·mol-1)
共价键 O—H
N—H S—H C—H H—H
键能 464.4 389.1 347.4 414.2 435.2
共价键 C—C C—O C—N C—S
键能 347.3 359.8 305.4 272
共价键 C—F C—Cl C—Br C—I
键能 485.3 338.9 284.5 217.6
共价键 C＝C C≡C C＝N C≡N C＝O
键能 611 837 615 891 737醛) 749(酮)
化学反应的反应热与键能存在如下关系：
反应热 ?H = ∑破裂键键能－∑生成键键能
4、键矩及偶极矩 偶极矩包括键的偶极矩(简称键矩)和分子的偶极矩。它是衡量化学键和分子极性的物理量。
键矩：两个电负性不同的原子所组成的极性键的正电荷与负电荷两中心的之间的距离d与电荷q的乘积。
? = q x d
—.
单位为德拜，用D表示。1D = 3.38 x 1030 C M。
分子的偶极矩：分子中各个化学键偶极矩(键矩)的矢量和。
偶极矩是一个矢量(向量)，有大小和方向。其方向性用符号表示。键矩的方向从电负性较小的原子指向电负性较大的原子；分子偶极矩的方向从正电荷部分指向负电荷部分。 例如：
ClCClOHHHHHμ= 1.46Dμ= 0OCO
5、诱导效应 由成键原子的电负性不同所引起的极性效应，通过化学键传递到分子的其它部分，这种作用称为诱导效应(inductive effect)。常用“I”表示。例如：
δδδμ= 1.56Dμ= 1.84DCδδβCδCδCl
－
氯原子的电负性大于碳，因此碳与氯的成键电子对偏向氯原子，使氯原子带部分负电荷，用“δ”表
＋
示；碳原子带部分正电荷，用“δ”表示。与氯原子相连的碳叫做α-碳，依次远离α-碳原子的碳叫做β-碳、γ-碳等。由于α-碳原子带部分正电荷，其电负性大于β-碳原子，故α-碳原子与β-碳原子间的成键电子
γα对略偏向α-碳原子，以致β-碳原子带较少的部分正电荷，用“δ δ”表示。同理，δ-碳原子带更少的部分
＋
正电荷，用“δ δ δ”表示。因此诱导效应能通过化学键传递，随着传递的化学键增多，诱导效应迅速减弱。
诱导效应是一种永久效应，它对化合物的化学性质影响很大。
诱导效应的比较标准是氢原子。原子或基团的电负性小于氢的，叫给电子基，用“＋I”表示；反之叫吸电子基，用“－I”表示。
常见的吸电子基有：卤素，—NO2，—CN，－COOH，－CF3 －SO3H等。
烷基可能是吸电子基，也可能是供电子基，当与不饱和碳原子或电负性比碳原子大的原子相连时，烷基为供电子基；当与饱和碳原子相连时，烷基表现为较弱的吸电子基。 1.2.1.3 共价键的断裂 有机化合物发生化学反应是总是伴随着一部分共价键的断裂和新的共价键的形成。共价键的断裂有两种方式：均裂和异裂。共价键的均裂就是成键两原子之间的共用电子对均匀分裂，产生具有未成对电子的原子或原子团，即自由基或游离基。自由基性质很活泼，可以继续引起一系列反应，即自由基反应，也叫链反应。共价键的异裂就是成键两原子之间的共用电子对完全转移到一个原子上，产生带正电荷或带负电荷的离子。带电荷的离子也很活泼，可进一步发生一系列反应，即离子型反应。
RRXR+R-＋
+++XX-X+ (均裂) 游离基反应 (异裂) 离子型反应 (异裂) 离子型反应
在有机反应中还有一类反应，叫协同反应，这类反应的特点是化学键断裂和新化学键形成同时(或几乎同时)进行。
1.2.2 有机化合物分子结构与性能 有机化合物分子结构与其性能有着密切关系。即有机化合物分子结构决定其性能。结构与性质之间的关系称构效关系。
1.2.2.1 分子结构与物理性能 有机化合物的物理性质如沸点、熔点、相对密度、溶解度、偶极矩与它的结构有关。表1.4描述了它们之间的关系。
表1.4 分子结构与一些物理性质的关系 物 理 性 质 沸点(l熔点(sg) l) 分子量 正比 正比 正比 分子极性 正比 正比 正比 正比 分子对称性 与支链多少成反比 正比 正比 相似相溶 反比 范德华引力 正比 正比 正比 氢键 正比 正比 正比 相 对 密 度 溶解度(g/100gH2O) 偶极距 1.2.2.2 分子结构与化学性能
化学性能是指化合物进行化学反应的能力。化学反应过程是分子中的原子重新组合的过程，这个过程包括旧化学键的断裂与新化学键的形成。有机化合物分子中与上述过程密切相关的部位，称为反应中心。 有机化合物分子结构决定有机化合物的化学反应性能。化合物分子中电荷相对集中，化学键极性较大以及局部空间拥挤过度，都将使该化合物的稳定性降低，有利于外来原子或原子团的进攻。也就是说，化合物稳定性愈小，化学反应愈容易发生。如果新的化学键形成以后，上述不稳定因素得以消除或缓解，则容易发生化学反应。这是有机化学反应发生的内在因素。 1.2.2.3 影响化学反应活性的因素
有机化学反应活性主要有三个影响因素：底物(反应物)的结构和特性；进攻试剂的性质；反应环境条
件(温度，压强，溶剂，反应时间等)。
1.2.3 有机化学中的官能团和有机化合物的分类 1.2.3.1 有机化合物中的官能团
官能团 指有机化合物分子中容易起化学反应的一些原子或原子团。
官能团决定化合物的主要性质，含相同官能团的化合物具有相似的物理和化学性质。 在有机化合物分子中，双官能团或者多官能团的结合，将影响官能团的性质。 1.2.3.2 有机化合物的分类
为了研究方便起见，对数目庞大的有机化合物需要一个完善的科学分类。由于官能团决定有机化合物的化学性质，因此，常常根据官能团将有机化合物分类(见表1.5)。
表1.5 重要官能团及化合物分类
化合物类别 官能团 烷烃 烯烃 炔烃 卤代烃 芳烃 C—C C＝C C≡C
F，Cl，Br，I
官能团名称 碳-碳单键 碳-碳双键 碳-碳叁键 卤素
实 例 CH3CH3 乙烷 CH2＝CH2 乙烯 CH≡CH 乙炔
CH2Cl2 二氯甲烷
醇 —OH 酚 —OH，Ar— 醚 C－O－C 醛 —CHO 酮 －CO－ 羧酸 —COOH 酯 —COOR 腈 —C≡N 硝基化合物 —NO2 胺 —NH2
—NHR
偶氮化合物 —N＝N— 重氮化合物 —N≡N+X- 硫醇 —SH 磺酸 —SO3H 氨基酸 —NH2 —COOH 糖 —OH， —CO— 杂环化合物
苯环，萘环 (芳环) C6H6，C10H8 苯，萘 羟基
羟基，芳基 醚键
甲酰基(醛基) 羰基(酮基) 羧基 酯基 氰基 硝基 氨基 胺基 偶氮基 重氮基 巯基 磺酸基 氨基，羧基 羟基，羰基 含杂原子环状物
C2H5OH 乙醇 C6H5OH 苯酚 C2H5OC2H5 乙醚 CH3CHO 乙醛 CH3COCH3 丙酮 CH3COOH 乙酸
CH3COOCH2CH3 乙酸乙酯 CH3CN 乙腈
CH3NO2 硝基甲烷 C6H5NH2 苯胺 (CH3)2NH 二甲胺 C6H5N＝NC6H5 偶氮苯 C6H5N≡N+Cl- 氯化重氮苯 C2H5SH 乙硫醇 C6H5SO3H 苯磺酸 H2NCH2COOH 甘氨酸 CH2OHCHOHCHO 甘油醛 N O S H 吡咯 呋喃 噻吩
另外，按碳链结合方式不同，将有机化合物分为三类：
1) 开链族化合物(脂肪族化合物)：分子中碳原子间相互结合成碳链，
CH3CHCH2COOH(如
CH3二甲基丁酸)。
环丙烷)和芳香
2) 碳环族化合物：分子中具有由碳原子连结而成的环状结构，包括脂环族化合物(如
CH3族化合物(如甲苯)。
3) 杂环族化合物：分子中具有由碳及其它原子如O，S，N等组成的环状结构，如噻吩。 这种分类方式不能准确反映有机化合物结构特点，故有很大的局限性。
4）碳簇状化合物：每个碳原子与三个碳原子以碳碳单键相连而形成的多面体结构。例如C4H4（四面体）、C6H6（三棱柱）、C8H8（立方体）、C20H20（十二面体）、C60H60（三十二面体）等。
1.2.3.3 有机化合物构造式的表示方法 表示有机化合物分子中原子的排列次序和成键方式的结构表达式称为有机化合物的构造式。除特别说明或需表示立体结构外，一般用构造式表示化合物的结构。有机化合物构造式有三种表示方式。
1、电子式: 将化合物中原子之间共用的价电子用圆点表示的式子。如正丁烷可用电子式表示为：
H..:HC..H..:C..H..:C..H..:C:H..C::H::HCC....:H::HC:C:CH:HH:；环己烷表示为：。
电子式的优点是比较直观地反映了分子中各成键原子的价电子情况。但书写困难。
2、蛛网式：将化合物中原子之间共用的一对价电子用一条短线表示的式子，这是有机化学中最常用的表
HHHHHHCCCCHHHHHH达有机化合物构造式的方法，这一条短线可省略。例如正丁烷可用蛛网式表示为：
CH2CH2CH2CH2CH2CH2。
3、键线式：将化合物中碳原子和氢原子及碳氢键省略不写，相邻的两个碳-碳键用两条互成120°角度的式子表示。例如：正丁烷用键线式表示为；环己烷表示为：。
从上述例子可以看出，通常用键线式或省略蛛网式表示有机化合物构造式比较直观、方便。 1.3 有机化合物命名原则
1.3.1 有机化合物的系统命名法 系统命名法是由中国化学会有机化学名词小组根据国际纯粹应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,简写为IUPAC)1979年公布的“有机化学命名法”，再结合汉字的结构特点于1982年颁布实施的命名方法。这是最科学，应用最广的命名方法。 1.3.1.1 命名步骤
1、根据化合物中所含官能团的情况，确定好母体，即确定该化合物属于哪一类。
如果一个化合物中含有多个官能团，则按照下列官能团顺序确定一个母体，其余官能团作为取代基对待。
母体选择顺序(排在前面的优先)为：
—+NR3(铵) —COOH(羧酸) —SO3H(磺酸) —COOR(酯) —COX(酰卤) —CONH2(酰胺) —CN(腈) —CHO(醛) —COR(酮) —OH(醇，酚) —NH2 (胺) —R(烷基) —OR(烷氧基)
按上述顺序排在前面的官能团为母体，排在后面的为取代基。 —NO2和卤素没有列入母体顺序，因为它们通常只作为取代基而不作为母体。
2、选取含母体官能团的最长碳链作为主链，从离母体官能团最近的一端开始，对主链碳原子进行编号并用阿拉伯数字标示。当具有相同长度的碳链可作为主链时，应选择具有支链最多的碳链作为主链。当主链
CH3CH2CH2CH3 或CH3CH2CH2CH3；环己烷可表示为：
H::::H:HHHHH或
长度和支链数目相同时，应遵循最低系列原则。
所谓最低系列原则是：逐个比较两种编号法中表示取代基位置的数字，最先遇到取代基位置较小者，定为最低系列。
3、主链碳原子上其它支链全部作为取代基。取代基有官能团基，烃基，芳基等。烃基和芳基分别是相应的烷(烯，炔)烃和芳烃去掉一个氢原子后所剩余的部分，分别称为某基。一些常见有机基团列于下表：
表1.6 常见有机基团 中文名称 甲基 丙基 丁基 叔丁基 戊基 烯丙基 苯基 羟基
化学式
英 文 中文名称
乙基 异丙基 异丁基 仲丁基 乙烯基 丙烯基 芳基 甲酰基
化学式 CH3CH2— (CH3)2CH— (CH3)2CHCH2— CH3CH2(CH3)CH— CH2=CH— CH3CH=CH— OHC英 文 Ethyl i-Propyl i-Butyl s-Butyl vinyl propenal Aryl formyl
CH3— Methyl CH3CH2CH2— n-Propyl CH3CH2CH2CH2— n-Butyl (CH3)3C— t-Butyl CH3CH2CH2CH2CH2— pentyl H2C=CHCH2— allyl C6H5— Phenyl HO－ hydroxy
甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、芳基等可分别用英文缩写式Me, Et, Pr, Bu, Ph, Ar表示。“正”的英
文名为normal，故用“n-”表示；“仲”的英文名为secondary，用“s-”表示；“异”的英文名为isomeric，用“i-”表示；“叔”的英文名为tertiary，用“t-”表示。
当芳基或环烷基与某些官能团直接相连时，则将芳环或环烷基与该官能团一起作为母体。例如：
OHCOOHSO3HCOOH苯酚苯甲酸苯磺酸环己甲酸
1.3.1.2 化合物名称书写
1、书写时根据主链碳原子数目的多少和母体官能团的类型进行命名。当主链碳原子数在10以内时，分别用甲，乙，丙，丁，戊，己，庚，辛，壬，癸表示，而当主链碳原子数超过10时，则直接用中文数字表示。如CH3CH2CH2CH2COOH戊酸。
2、母体官能团所在位置用阿拉伯数字标明，放在母体名前面。数字与母体名称用连字符“-”连结。如
OH果母体官能团编号为1， 则“1”字省略不写。如CH3CH2CHCH32-丁醇，CH3CH2CH2CH2OH丁醇。 3、取代基名称放在母体名称的前面。取代基名称与表明母体官能团位置的阿拉伯数字之间用连字符连结；取代基在主链上的位置用阿拉伯数字标明，阿拉伯数字与取代基名称用连字符连结。如
OHCH3CHCH2CH3CHCH34-甲基-2-戊醇。
4、如果在一个主链上同时连有多个取代基，应分别按取代基次序逐个标明。书写时，按取代基优先顺序书写。如果在主链上有多个相同取代基，可合并书写，其表示位置的数字应分别用阿拉伯数字表明，合并的取代基个数用中文数字标明。中文数字放在取代基名称前面。
取代基优先顺序确定的原则： 与主链相连的原子质量(原子序数)越小，排的顺序越优先；如果与主链相连的第一个原子质量相同，则采用外推法逐个进行比较；如果取代基为不饱和基团，应把双键或叁键原子看作是它以单键和对应的多个原子相连接。 例如：