有機化學

本書是教育部普通高等教育“十二五”國家級規劃教材，是在原第二版教材教學實踐和廣泛徵集讀者意見的基礎上修訂而成的。全書共17章，主要介紹常見各類有機化合物的結構和命名、有機結構理論和電子理論基礎、經典有機反應及其機理，以及立體化學和有機波譜分析基礎知識。

緒論　/1

0.1　有機化學和有機化合物　/1

0.2　有機化學的發展簡史　/1

0.3　有機化學的主要分支簡介　/3

0.4　如何學習有機化學？　/5

第1章　有機化合物分子結構基礎　/6

1.1共價鍵　/6

1.2　有機化合物結構的表示方式　/7

1.2.1　Lewis結構式　/7

1.2.2　Kekulé結構式　/7

1.3　共振理論　/9

1.3.1　共振結構與共振雜化體　/9

1.3.2　共振結構的書寫　/9

1.3.3　共振穩定作用　/11

1.4　雜化理論　/12

1.5　分子軌道理論　/14

1.6　共價鍵的鍵長、鍵能和鍵角　/16

1.6.1　鍵長　/16

1.6.2　鍵能　/16

1.6.3　鍵角　/17

1.6.4　分子模型　/17

1.7　共價鍵的極性、分子偶極矩和誘導效應　/18

1.7.1　元素的電負性與共價鍵的極性　/18

1.7.2　分子的偶極矩　/19

1.7.3　誘導效應　/19

1.8　分子間的弱作用力　/20

1.8.1 范德華力　/20

1.8.2氫鍵　/20

1.9　有機化合物的分類　/22

習題　/24

第2章 脂肪烴和脂環烴　/26

2.1 脂肪烴的分類和構造異構　/26

2.1.1 脂肪烴的分類和同系列　/26

2.1.2 脂肪烴的構造異構　/27

2.2 脂肪烴的命名　/29

2.2.1 普通命名法　/29

2.2.2 系統命名法　/29

2.3 脂肪烴的結構和順反異構　/36

2.3.1烷烴、烯烴和炔烴的結構　/36

2.3.2 1,3-丁二烯的結構和共軛效應　/39

2.3.3 烯烴的順反異構和超共軛效應　/42

2.4 烷烴的構象　/45

2.4.1 乙烷的構象　/45

2.4.2 丁烷的構象　/47

2.5 脂肪烴的物理性質　/48

2.5.1 沸點　/48

2.5.2 熔點　/50

2.5.3 密度　/51

2.5.4 溶解度　/51

2.6 脂環烴的命名　/52

2.6.1 單環化合物的命名　/53

2.6.2 螺環化合物的命名　/54

2.6.3 橋環化合物的命名　/54

2.7 環烷烴的構象　/55

2.7.1 環的張力與穩定性　/55

2.7.2 環己烷的構象　/57

2.7.3 取代環己烷的構象　/58

2.7.4 環丙烷的結構與構象　/59

2.7.5 環丁烷的構象　/60

2.7.6 環戊烷的構象　/60

2.7.7 十氫萘的構象　/60

2.8 脂肪烴的酸性　/61

習題　/62

第3章 立體異構體　/64

3.1 分子的光學活性　/64

3.1.1 物質的旋光性　/65

3.1.2 比旋光度　/65

3.2 分子的手性與對稱性　/66

3.2.1 分子的手性　/66

3.2.2 分子的對稱因素與手性的判斷　/67

3.3 含有一個手性碳原子的化合物　/69

3.3.1 對映異構體和外消旋體的性質差異　/69

3.3.2 構型的表示方法　/70

3.3.3 構型的標記　/71

3.4 含兩個手性碳原子的化合物　/74

3.4.1 含兩個不同手性碳原子的化合物　/74

3.4.2 含有兩個相同手性碳原子的化合物　/75

3.4.3 構象與光學活性　/75

3.5環狀化合物的立體異構　/76

3.5.1 二取代環己烷的立體異構　/76

3.5.2 二取代環戊烷的立體異構　/77

3.5.3 二取代環丙烷和環丁烷的立體異構　/77

3.6 不含手性碳原子的化合物的立體異構　/78

3.6.1 丙二烯型化合物的對映異構　/78

3.6.2 聯苯型化合物的對映異構　/79

3.6.3 環外雙鍵型化合物的對映異構　/79

3.6.4 螺環化合物的對映異構　/80

3.7 外消旋體的拆分　/80

習題　/81

第4章 碳碳重鍵的加成反應　/83

4.1 共價鍵的斷裂方式與有機反應的基本類型　/83

4.2 烯烴和炔烴的親電加成反應　/84

4.2.1 烯烴和炔烴與鹵化氫的加成　/85

4.2.2 烯烴和炔烴的水合　/93

4.2.3 烯烴和炔烴與鹵素的加成　/94

4.2.4 共軛雙烯的加成反應　/100

4.2.5 羥汞化-還原反應　/102

4.2.6 硼氫化-氧化反應　/103

4.3 Diels-Alder反應　/107

4.4 烯烴和炔烴與氫的加成反應　/110

4.4.1 烯烴的催化加成　/110

4.4.2 炔烴的催化氫化　/112

4.4.3 炔烴的金屬還原　/112

4.5 烯烴和炔烴的親核加成反應　/113

4.6 烯烴和炔烴與氧的加成反應　/115

4.6.1 雙羥基化反應　/115

4.6.2 環氧化反應　/117

4.6.3 氧化斷裂　/118

4.7 炔烴和烯烴的聚合反應　/120

4.7.1 烯烴的聚合　/120

4.7.2 共軛二烯烴的聚合　/122

4.7.3 炔烴的聚合　/122

習題　/123

第5章 自由基反應　/126

5.1自由基的產生　/126

5.1.1 ?鍵的均裂　/126

5.1.2 ?鍵的光化學激發　/127

5.1.3 單電子轉移　/128

5.2 自由基的結構及穩定性　/128

5.2.1 自由基的結構　/128

5.2.2 自由基的穩定性　/129

5.3 烷烴的自由基取代反應　/131

5.3.1 甲烷的氯化反應　/131

5.3.2 氯代反應的機理　/131

5.3.3 其他鹵素的鹵代反應　/133

5.3.4 其他烷烴的鹵代　/133

5.4不飽和烴的?-H鹵代　/135

5.4.1 烯烴和炔烴的?-H鹵代　/135

5.4.2烷基苯的?-H鹵代　/137

5.5 自由基加成反應　/138

5.5.1 不飽和烴的自由基加成反應　/138

5.5.2 自由基聚合反應　/139

5.6 烷烴的熱裂　/140

習題　/141

第6章 芳香烴　/143

6.1 苯系芳烴的分類及同分異構和命名　/143

6.1.1 苯系芳烴的分類　/143

6.1.2 單環芳烴的同分異構和命名　/144

6.1.3 多環芳烴的同分異構和命名　/147

6.2 苯的結構與穩定性　/148

6.2.1 苯分子中的雜化軌道和大？鍵　/148

6.2.2 苯的共振結構　/149

6.2.3 苯的分子軌道　/149

6.3 單環芳烴的物理性質　/150

6.4苯環上的親電取代反應　/151

6.4.1 鹵化反應　/152

6.4.2 硝化反應　/153

6.4.3 磺化反應　/154

6.4.4 Friedel-Crafts烷基化反應　/155

6.4.5 Friedel-Crafts醯基化反應　/157

6.4.6 氯甲基化反應　/159

6.5 親電取代反應的定位規律和反應活性　/159

6.5.1 單取代苯的親電取代反應的定位規律和反應活性　/160

6.5.2 二取代苯的定位規律　/165

6.5.3 多環芳烴定位規律　/166

6.5.4 定位規則在有機合成上的應用　/168

6.6 芳烴的氧化還原反應　/169

6.6.1 氧化反應　/169

6.6.2 還原反應　/170

6.7 芳香性　/173

6.7.1 苯系芳香烴　/173

6.7.2 單環體系非苯芳香烴　/174

6.7.3 芳香性與反芳香性的分子軌道理論解釋　/176

6.7.4 多環體系非苯芳香烴　/177

6.7.5 芳香雜環化合物　/178

習題　/179

第7章 有機波譜分析基礎　/182

7.1 電磁波譜的概念　/182

7.2 紅外光譜　/183

7.2.1 簡諧振動模型：Hooke’s定律　/184

7.2.2 分子的振動形式和選擇吸收定律　/185

7.2.3 有機化合物基團的特徵吸收　/185

7.2.4 紅外譜圖解析實例　/187

7.3 核磁共振譜　/189

7.3.1 核磁共振現象與核磁共振譜　/189

7.3.2 化學位移　/191

7.3.3 自旋偶合和自旋裂分　/194

7.3.4 化學等價和磁等價　/197

7.3.5 氫譜解析舉例　/200

7.3.6 碳-13核磁共振譜簡介　/201

7.4 紫外吸收光譜　/202

7.4.1 基本原理　/202

7.4.2 紫外吸收光譜圖　/203

7.4.3 紫外吸收光譜的應用　/206

7.5 質譜　/207

7.5.1 基本原理　/207

7.5.2 分子離子峰　/208

7.5.3 同位素峰和分子式的測定　/208

7.5.4 有機化合物的質譜碎裂規律　/211

習題　/216

第8章 鹵代烴　/220

8.1鹵代烴的分類和命名　/220

8.1.1 鹵代烴的分類　/220

8.1.2 鹵代烴的命名　/221

8.2 鹵代烴的物理性質及波譜特徵　/222

8.3 鹵代烴的製備　/226

8.3.1 飽和碳原子上氫原子的鹵代　/226

8.3.2 不飽和烴與鹵素或鹵化氫的加成反應　/226

8.3.3 芳環上的取代反應　/227

8.3.4 鹵代烴的鹵素交換反應　/227

8.3.5 由醇製備鹵代烷　/227

8.4 鹵代烷烴的親核取代反應　/228

8.4.1 親核取代反應　/228

8.4.2 飽和碳原子上親核取代反應的機理與立體化學　/232

8.4.3 影響親核取代反應速度的因素　/239

8.5 鹵代烷烴的消除反應　/245

8.5.1 鹵代烷消除反應的主要類型　/245

8.5.2 雙分子消除反應　/247

8.5.3 單分子消除反應　/250

8.5.4 消除反應與取代反應的競爭　/252

8.6 鹵代芳烴的親核取代反應　/255

8.6.1 芳環上親核取代反應的特點　/255

8.6.2 芳環上親核取代反應的機理　/256

8.7 鹵代烴與金屬的反應　/259

8.7.1 有機鎂化合物的製備　/259

8.7.2 有機鋰化合物的製備　/260

8.7.3 有機銅鋰化合物的製備　/261

8.7.4 烷基鈉的形成及其偶聯反應　/262

8.8 鹵代烷與有機金屬化合物的偶聯反應　/262

習題　/262

第9章 醇、酚和醚　/269

9.1 醇　/269

9.1.1 醇的結構、分類和命名　/269

9.1.2 醇的物理性質及光譜性質　/271

9.1.3 醇的製備　/273

9.1.4 醇的酸性和鹼性　/274

9.1.5 醇與氫鹵酸的親核取代反應　/277

9.1.6 醇與三鹵化磷和五鹵化磷的反應　/279

9.1.7 醇與氯化亞碸的反應　/279

9.1.8 醇的脫水反應　/280

9.1.9 鄰二醇的重排反應　/281

9.1.10 醇的氧化與脫氫　/283

9.1.11 鄰二醇的氧化斷裂反應　/286

9.1.12 醇對烯醚的親電加成——羥基的保護　/288

9.2 酚　/288

9.2.1 酚的分類和命名　/288

9.2.2 酚的物理性質和波譜特徵　/289

9.2.3 酚的製備　/291

9.2.4 酚的酸性　/293

9.2.5 酚的鹼性與親核性　/294

9.2.6 酚的芳香親電取代反應　/295

9.2.7 酚的氧化　/299

9.3 醚　/301

9.3.1 醚的結構和命名　/301

9.3.2 醚的物理性質和光譜特徵　/302

9.3.3 醚的製備　/303

9.3.4 醚的鹼性　/305

9.3.5 醚鍵斷裂反應　/305

9.3.6 ?-碳氫鍵氧化反應　/306

9.3.7 環氧化合物的開環反應　/306

9.4硫醇、硫酚和硫醚　/309

9.4.1 硫醇和硫酚　/309

9.4.2 硫醚、亞碸和碸　/310

習題　/310

第10章 醛和酮　/316

10.1 醛和酮的結構及命名　/316

10.1.1羰基的結構　/316

10.1.2 醛和酮的命名　/317

10.2 醛和酮的物理性質及波譜特徵　/318

10.3 醛和酮的製備　/321

10.3.1 由醇製備醛和酮　/321

10.3.2 由炔烴和烯烴製備醛和酮　/322

10.3.3 由芳烴製備醛和酮　/322

10.4 醛和酮的親核加成反應　/325

10.4.1 與含碳親核試劑的加成　/326

10.4.2 與含氧親核試劑的加成　/328

10.4.3 與含硫親核試劑的加成　/330

10.4.4 與含氮親核試劑的加成　/331

10.5 羰基的還原反應　/333

10.5.1 金屬氫化物還原　/333

10.5.2 催化氫化　/334

10.5.3 Meerwein-Ponndorf還原　/334

10.5.4 Clemmensen還原　/335

10.5.5 Wolff-Kishner-黃鳴龍還原　/335

10.5.6 Cannizzaro反應　/336

10.6 醛和酮的氧化反應　/337

10.6.1 醛的氧化反應　/337

10.6.2 酮的氧化　/337

10.7 磷和硫葉立德與醛、酮的縮合反應　/338

10.7.1 Wittig反應和Wittig-Horner反應　/338

10.7.2 硫葉立德與醛、酮的縮合　/340

習題　/341

第11章 羧酸及其衍生物　/344

11.1 羧酸及其衍生物的結構和命名　/345

11.1.1 羧酸及其衍生物的結構　/345

11.1.2 羧酸及其衍生物的命名　/345

11.2 羧酸及其衍生物的物理性質和波譜特徵　/348

11.2.1 羧酸及其衍生物的物理性質　/348

11.2.2 羧酸及其衍生物的光譜特徵　/348

11.3 羧酸的酸性　/352

11.4 羧酸及其衍生物的製備　/354

11.4.1 羧酸的製備　/354

11.4.2 酯的製備　/357

11.4.3 醯鹵的製備　/359

11.4.4 酸酐的製備　/360

11.4.5醯胺的製備　/361

11.5 羧酸衍生物的親核取代反應　/362

11.5.1 加成-消除機理　/362

11.5.2 水解反應　/363

11.5.3 醇解反應　/364

11.5.4 氨解反應　/364

11.5.5 羧酸衍生物與金屬有機試劑的反應　/365

11.6 羧酸及其衍生物的還原反應　/366

11.6.1 催化氫化　/366

11.6.2 金屬氫化物還原　/366

11.7 羧酸及其衍生物的其他反應　/368

11.7.1 脫羧反應　/368

11.7.2 脫水反應　/369

11.8 碳酸和原酸的衍生物　/370

11.8.1 碳酸衍生物　/370

11.8.2 原酸衍生物　/371

習題　/372

第12章 羰基化合物α-碳上的反應　/376

12.1 羰基化合物? -氫的酸性　/376

12.1.1 酮-烯醇互變異構　/376

12.1.2 影響? -氫酸性的因素　/377

12.2 ? -鹵化反應　/378

12.2.1 酮的? -鹵化反應　/378

12.2.2 醛的? -鹵化反應　/380

12.2.3 羧酸及其衍生物的? -鹵化反應　/380

12.3 ? -烷基化反應　/381

12.3.1 經由烯醇負離子的烷基化反應　/381

12.3.2 經由烯胺的烷基化反應　/385

12.3.3 經由烯醇硅醚的烷基化反應　/386

12.4 羥醛縮合及相關反應　/387

12.4.1 羥醛縮合反應　/387

12.4.2 Perkin反應　/389

12.4.3 Darzen反應　/390

12.5 酯縮合反應　/391

12.5.1 Claisen縮合反應　/391

12.5.2 Dieckmann縮合反應　/392

12.5.3 交叉的酯縮合反應　/393

12.5.4 酮與酯或酸酐的交叉縮合　/393

12.6 Michael加成反應　/394

12.6.1 烯醇負離子的Michael加成反應　/394

12.6.2 金屬有機試劑的Michael加成反應　/396

12.6.3氫氰酸的Michael加成反應　/397

習題　/398

第13章 胺、重氮和偶氮化合物　/402

13.1 胺的分類、命名和結構　/402

13.1.1 胺的分類　/402

13.1.2 普通命名法　/403

13.1.3 系統命名法　/403

13.1.4 胺的結構　/404

13.2 胺的物理性質和波譜特徵　/406

13.2.1 熔點、沸點和溶解度　/406

13.2.2 紅外光譜　/406

13.2.3 核磁共振譜　/408

13.3 胺的鹼性和酸性　/409

13.3.1 胺的鹼性　/409

13.3.2 胺的酸性　/411

13.4 胺的製備　/412

13.4.1 氨和胺的烴化　/412

13.4.2 Gabriel法　/413

13.4.3硝基化合物的還原　/414

13.4.4 其他含氮化合物的還原　/415

13.4.5 Hofmann重排和Curtius重排反應　/417

13.4.6 Mannich反應　/418

13.5 胺的化學性質　/420

13.5.1 胺的烷基化反應　/420

13.5.2 胺的醯化和磺醯化反應　/420

13.5.3 胺的氧化與Cope消除反應　/422

13.5.4 胺與亞硝酸的反應　/423

13.5.5 芳胺的親電取代反應　/424

13.6 季銨鹽和季銨鹼　/425

13.6.1 季銨鹽與相轉移催化　/425

13.6.2 季銨鹼　/426

13.7 重氮化合物　/428

13.7.1 重氮化合物的製備　/428

13.7.2 重氮化合物的性質和反應　/428

13.8 芳基重氮鹽　/429

13.8.1 重氮基被鹵素和氰基取代　/429

13.8.2 重氮基被硝基和亞磺酸基取代　/430

13.8.3重氮鹽的還原　/430

13.8.4 重氮鹽的水解　/431

13.8.5 重氮鹽的親電取代反應　/431

習題　/432

第14章 雜環化合物　/437

14.1 雜環化合物的分類與命名　/437

14.2 呋喃、噻吩和吡咯　/439

14.2.1 呋喃、噻吩和吡咯的結構和物理性質　/439

14.2.2 呋喃、噻吩和吡咯的化學性質　/439

14.2.3 呋喃、噻吩和吡咯的製備　/442

14.3 咪唑、噻唑和唑　/444

14.3.1咪唑、噻唑和唑的結構和物理性質　/444

14.3.2 咪唑、噻唑和唑的化學性質　/444

14.3.3 咪唑、噻唑和唑的製備　/445

14.3.4 咪唑、噻唑和唑的衍生物　/446

14.4吡啶和嘧啶　/446

14.4.1 吡啶的結構與性質　/446

14.4.2 吡啶的化學性質　/447

14.4.3 吡啶的製備　/449

14.4.4 吡啶衍生物　/450

14.4.5 嘧啶　/451

14.5 稠雜環化合物　/452

14.5.1 吲哚　/452

14.5.2喹啉和異喹啉　/455

14.5.3 嘌呤　/456

14.6 生物鹼　/458

14.6.1 喹啉類生物鹼　/458

14.6.2 吲哚類生物鹼　/459

習題　/460

第15章 碳水化合物　/463

15.1單糖的分類、結構和命名　/463

15.1.1 單糖的開鏈式結構　/464

15.1.2 單糖的環狀結構　/466

15.2 單糖的化學性質　/468

15.2.1 氧化反應　/468

15.2.2 還原反應　/469

15.2.3 酯化、醚化和糖苷化反應　/470

15.2.4 差向異構化　/472

15.2.5 醛糖的遞升和遞降　/473

15.2.6 形成糖脎　/474

15.3 寡糖　/475

15.3.1 蔗糖　/475

15.3.2 麥芽糖　/476

15.3.3 乳糖　/476

15.3.4 棉籽糖　/477

15.3.5 環糊精　/477

15.4 多糖　/478

15.4.1 纖維素　/478

15.4.2 澱粉　/479

15.5 氨基糖　/480

15.6 糖綴合物　/480

15.6.1 皂苷　/480

15.6.2糖脂　/481

15.6.3 糖蛋白　/481

習題　/482

第16章氨基酸、肽、蛋白質及核酸　/485

16.1 氨基酸　/485

16.1.1 氨基酸的結構與命名　/485

16.1.2 氨基酸的性質　/488

16.1.3 氨基酸的合成　/490

16.1.4 氨基酸的拆分　/492

16.2 肽和蛋白質的結構　/493

16.2.1 一級結構　/493

16.2.2 二級、三級和四級結構　/494

16.3 氨基酸序列測定　/497

16.3.1 氨基酸分析　/497

16.3.2 N-端氨基酸的測定　/497

16.3.3 C-端氨基酸的測定　/498

16.3.4 肽鏈的部分水解　/498

16.4多肽的合成　/498

16.4.1 氨基的保護　/498

16.4.2 羧基的保護　/499

16.4.3 肽鍵的生成　/499

16.4.4 多肽的固相合成　/500

16.5 核酸　/501

16.5.1 鹼基與戊糖　/501

16.5.2 核苷和核苷酸　/502

16.5.3 核酸的一級結構　/504

16.5.4 DNA雙螺旋結構　/504

習題　/506

第17章 周環反應　/508

17.1 電環化反應　/508

17.1.1 電環化反應的基本特徵　/508

17.1.2 Woodward–Hoffmann規則和前線軌道理論　/509

17.1.3 電環化關環和電環化開環的驅動力　/513

17.2 環加成反應　/515

17.2.1 [2+2]環加成反應　/515

17.2.2 [4+2]環加成反應　/516

17.3 ?-遷移反應　/519

17.3.1 H[1,j?]遷移　/519

17.3.2 C[1，j?]遷移　/520

17.3.3 C[3,3]遷移　/522

習題　/524

參考文獻　/528