有機化學

有機化學（第二版）

作者：王全瑞 主編

叢書名：

出版日期：2019年1月 書號：978-7-122-31440-6

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：2版1次 頁數：473頁

《有機化學》是按照有機化合物官能團進行分類、芳香族和脂肪族合併的體系所編寫的教科書。主要內容包括各類有機化合物的結構、主要用途以及物理和化學性質，有機化學反應的特點和規律，重要的反應機理，測定有機化合物結構的紫外與可見光譜、紅外光譜、質子核磁共振和質譜的基本原理，與生命和醫學相關的生物有機化學的結構、性質以及重要的生物功能。全書共分十九章。

第1章緒論1

1.1有機化合物和有機化學1

1.1.1有機化合物1

1.1.2有機化學發展概述1

1.1.3有機化合物的主要特徵3

1.1.4有機化學的研究內容4

1.2有機結構理論初步5

1.2.1化學鍵的主要類型5

1.2.2化學鍵的近似處理6

1.2.3共振論(resonance structure)簡介12

1.3共價鍵的基本屬性14

1.3.1鍵長14

1.3.2鍵角15

1.3.3鍵能15

1.3.4鍵的極性16

1.3.5共價鍵的極化17

1.4共價鍵的斷裂及有機反應分類17

1.4.1鍵的異裂——離子型反應17

1.4.2鍵的均裂——自由基反應18

1.4.3協同反應18

1.5有機化學中的酸鹼概念19

1.5.1Brnsted-Lowry酸鹼理論19

1.5.2Lewis酸鹼理論20

1.6分子間力20

1.6.1偶極-偶極作用力(靜電力)21

1.6.2誘導力21

1.6.3色散力21

1.6.4氫鍵21

1.7有機化學的一般研究方法22

1.7.1分離及提純22

1.7.2純度的檢驗22

1.7.3元素定性定量分析22

1.7.4經驗式及分子式的確定23

1.7.5結構式的確定23

1.8有機化合物的分類23

1.8.1根據碳架分類23

1.8.2按官能團分類24

知識介紹受阻Lewis酸鹼對25

習題26

第2章烷烴28

2.1烷烴的結構28

2.2烷烴的同分異構現象29

2.2.1碳鏈異構29

2.2.2飽和碳原子的四種類型30

2.3烷烴的命名31

2.3.1普通命名法31

2.3.2常見的烷基32

2.3.3系統命名法33

2.4烷烴的物理性質34

2.4.1物態34

2.4.2沸點35

2.4.3熔點35

2.4.4密度36

2.4.5溶解度36

2.5烷烴的構象異構36

2.5.1乙烷的構象36

2.5.2正丁烷的構象37

2.5.3其他直鏈烷烴的構象38

2.6烷烴的化學性質39

2.6.1氧化和燃燒反應39

2.6.2熱裂反應40

2.6.3鹵代反應及歷程40

2.6.4鹵素對甲烷的相對反應活性42

2.6.5烷烴鹵代反應的選擇性44

2.7烷烴的天然來源和代表性烷烴46

2.7.1烷烴的來源46

2.7.2代表性烷烴及烷烴混合物介紹47

知識介紹生物體系、醫學中的自由基47

習題49

第3章環烷烴50

3.1環烷烴的分類及命名50

3.1.1分類50

3.1.2命名50

3.2單環脂環烴的性質51

3.2.1物理性質51

3.2.2化學性質52

3.3環烷烴的結構與穩定性53

3.3.1Baeyer張力學說53

3.3.2燃燒熱與穩定性54

3.3.3環丙烷的結構54

3.4脂環烴的構象55

3.4.1影響脂環烴穩定性的因素55

3.4.2環丁烷和環戊烷的構象55

3.4.3環己烷的構象56

3.4.4一取代環己烷的構象58

3.4.5二取代環己烷的構象59

3.4.6多取代環己烷的構象60

3.4.7十氫化萘的構象60

知識介紹含有張力的多環烴 (strained policyclic hydrocarbons)61

習題63

第4章烯烴、炔烴和二烯烴64

4.1烯烴64

4.1.1烯烴的結構64

4.1.2烯烴的同分異構現象和命名65

4.1.3物理性質67

4.1.4化學性質67

4.2炔烴74

4.2.1炔烴的結構74

4.2.2炔烴的異構和命名75

4.2.3物理性質75

4.2.4化學性質76

4.3二烯烴78

4.3.1二烯烴的分類和命名78

4.3.2共軛二烯烴的結構79

4.3.3共軛體系和共軛效應79

4.3.4共軛二烯的特殊化學性質80

知識介紹橡膠知識83

習題84

第5章芳香烴86

5.1苯的結構86

5.1.1苯的凱庫勒(Kekülé)結構式86

5.1.2苯的分子軌道和結構的近代概念87

5.1.3苯的特殊穩定性——芳香性89

5.2苯的同分異構現象和命名89

5.2.1苯的同分異構體89

5.2.2命名90

5.3單環芳烴的物理性質91

5.4苯及單環芳烴的化學性質93

5.4.1親電取代反應93

5.4.2氧化反應99

5.4.3加成反應99

5.4.4Birch還原100

5.4.5苯環側鏈上的反應100

5.5苯環親電取代反應的定位規則101

5.5.1取代基的分類102

5.5.2定位規則的理論解釋103

5.5.3二取代苯的定位規律105

5.5.4定位規則的應用106

5.6稠環芳烴和多環芳烴106

5.6.1稠環芳烴106

5.6.2聯苯及其衍生物110

5.7非苯芳烴及Hückel規則111

5.7.1Hückel 規則111

5.7.2非苯芳烴112

5.7.3輪烯112

5.7.4芳香離子113

5.8芳烴的工業來源113

知識介紹以富勒烯為代表的全碳原子簇114

習題115

第6章分子的手性和對映異構117

6.1手性的概念118

6.2有機分子對映異構現象119

6.2.1對映異構和手性碳原子119

6.2.2平面偏振光及旋光活性120

6.2.3分子的對稱性和手性122

6.3含一個手性碳原子化合物的對映異構124

6.3.1對映體和外消旋體124

6.3.2手性分子的Fischer投影式表示法125

6.3.3對映體的構型命名(Cahn-Ingold-Prelog次序規則及R/S命名體系)126

6.4含兩個及多個手性碳原子化合物的對映異構129

6.4.1含有兩個不同手性碳原子的化合物129

6.4.2含有兩個相同手性碳原子的化合物130

6.4.3含有多個不同手性碳原子的化合物131

6.5環狀化合物的立體異構132

6.6不含手性碳原子化合物的旋光異構134

6.6.1具有丙二烯結構的分子135

6.6.2聯苯型衍生物136

6.6.3面手性化合物136

6.7外消旋體的拆分137

6.7.1化學拆分法137

6.7.2生物拆分法138

6.7.3柱色譜拆分法139

6.8手性化合物的產生139

知識介紹生物世界的手性現象、手性藥物簡介142

習題144

第7章鹵代烴146

7.1鹵代烴的分類和命名146

7.1.1鹵代烴的分類146

7.1.2鹵代烴的命名147

7.2鹵代烴的物理性質147

7.3鹵代烴的化學性質148

7.3.1飽和鹵代烴的親核取代反應149

7.3.2飽和鹵代烴的消除反應150

7.3.3與金屬作用151

7.3.4鹵代芳烴與苯炔的形成152

7.4飽和鹵代烴親核取代反應的兩種歷程153

7.4.1單分子親核取代反應(SN1)歷程153

7.4.2雙分子親核取代反應(SN2)歷程154

7.4.3影響親核取代反應速率的因素155

7.5鹵代烴消除反應的歷程157

7.5.1單分子消除反應(E1)157

7.5.2雙分子消除反應(E2)157

7.5.3影響消除反應歷程及活性的因素158

7.6消除反應與取代反應的競爭159

7.6.1鹵代烴結構的影響159

7.6.2試劑的影響160

7.6.3溶劑的影響160

7.6.4反應溫度的影響160

7.7鹵素位置對反應活性的影響161

7.7.1鹵代乙烯型和鹵代芳烴化合物161

7.7.2烯丙基型鹵代烴和苄基鹵代烴162

7.7.3孤立型不飽和鹵代烴163

7.8多鹵代烴及氟代烴163

7.8.1多鹵代烴163

7.8.2氟代烴164

知識介紹天然有機鹵代物、殺蟲劑165

習題166

第8章醇和酚169

8.1醇的結構、分類和命名169

8.1.1結構和分類169

8.1.2命名171

8.2醇的物理性質172

8.3醇的化學性質173

8.3.1弱酸性174

8.3.2氧化和脫氫175

8.3.3取代反應178

8.3.4脫水和消除反應181

8.3.5鄰二醇的特殊反應183

8.3.6與無機含氧酸的作用——無機酸酯的形成185

8.4酚186

8.4.1酚的結構、命名及主要來源186

8.4.2酚的物理性質187

8.4.3酚的化學性質188

8.5硫醇和苯硫酚194

8.5.1命名194

8.5.2物理性質194

8.5.3化學反應195

8.6重要的醇、酚197

知識介紹197

(一)醇在生物體內的氧化過程197

(二)苯酚與甲醛、丙酮的縮合反應198

(三)血液中醇含量的測定199

習題200

第9章醚、硫醚和環氧化合物203

9.1醚203

9.1.1醚的分類、結構與命名203

9.1.2醚的物理性質205

9.1.3醚的化學性質206

9.2硫醚209

9.3環氧化合物和冠醚210

9.3.1環氧化合物210

9.3.2冠醚、穴醚與相轉移催化212

9.4醚的應用213

知識介紹大蒜與含硫物質214

習題215

第10章測定有機化合物結構的譜學方法218

10.1吸收光譜的基本概念218

10.2紫外-可見光譜219

10.2.1紫外光譜的基本原理219

10.2.2電子的躍遷220

10.2.3紫外光譜的常用術語222

10.2.4吸收譜帶222

10.2.5紫外-可見光譜的應用223

10.3紅外光譜225

10.3.1紅外光譜的表示方法226

10.3.2分子的振動類型226

10.3.3振動能級和產生紅外光譜的條件227

10.3.4峰數和峰強228

10.3.5影響振動吸收頻率的因素229

10.3.6官能團區和指紋區231

10.3.7各類化合物的紅外光譜舉例232

10.3.8紅外光譜的解析237

10.4氫核磁共振光譜238

10.4.1NMR基本原理238

10.4.2核磁共振儀239

10.4.3化學位移241

10.4.4影響化學位移的因素244

10.4.5積分曲線和峰的面積246

10.4.6自旋偶合、自旋分裂246

10.4.7圖譜解析與應用253

10.5質譜254

10.5.1質譜儀基本原理254

10.5.2質譜解析255

10.5.3高分辨質譜258

10.5.4質譜新技術258

知識介紹核磁共振成像259

習題259

第11章醛、酮和醌263

11.1醛和酮的分類、命名264

11.1.1分類264

11.1.2命名264

11.2醛和酮的物理性質266

11.3醛、酮的結構和化學性質267

11.3.1羰基的結構特徵267

11.3.2醛、酮的親核加成反應267

11.3.3醛的Baylis-Hillman反應276

11.3.4醛、酮羰基α-碳及其α-氫的反應277

11.3.5醛、酮的氧化還原反應280

11.4α,β-不飽和醛、酮283

11.4.1α,β-不飽和醛、酮的親電加成反應283

11.4.2α,β-不飽和醛、酮的親核加成反應284

11.4.3α,β-不飽和醛、酮的Diels-Alder反應285

11.5醌285

11.5.1醌的命名和物理性質285

11.5.2醌的結構和化學性質286

11.6重要的醛和酮287

11.6.1視黃醛287

11.6.2黃體酮287

11.6.3麝香酮288

11.6.4方酸288

11.6.5萘醌類維生素288

知識介紹一些生物體內的親核加成(取代)反應——氨基酸代謝、檸檬酸循環289

習題290

第12章羧酸及取代羧酸293

12.1羧酸的分類和命名293

12.2羧酸的物理性質294

12.3羧酸的結構和化學性質295

12.3.1羧酸的酸性及成鹽295

12.3.2羧酸的親核取代反應298

12.3.3羧酸的還原反應301

12.3.4羧酸的脫羧反應301

12.3.5α-H的鹵代反應302

12.4羥基酸303

12.4.1羥基酸的分類和命名303

12.4.2羥基酸的性質303

12.4.3重要的羥基酸306

12.5羰基酸307

12.5.1羰基酸的分類和命名307

12.5.2羰基酸的化學性質308

12.5.3重要的羰基酸309

知識介紹前列腺素310

習題310

第13章羧酸衍生物313

13.1羧酸衍生物的命名313

13.2羧酸衍生物的物理性質314

13.3羧酸衍生物的化學性質315

13.3.1親核取代反應315

13.3.2與Grignard試劑的作用319

13.3.3金屬氫化物還原反應319

13.4各類羧酸衍生物的特性反應320

13.4.1酯縮合反應320

13.4.2醯氯的Rosenmund還原反應322

13.4.3醯胺的Hofmann降級反應322

13.4.4酚酯的Fries重排322

13.51,3-二羰基化合物的反應及其在有機合成中的應用322

13.5.11,3-二羰基化合物α-氫的酸性和烯醇負離子的穩定性323

13.5.2Michael加成和Robinson環化323

13.5.31,3-二羰基化合物碳負離子的反應325

13.6互變異構現象327

13.7碳酸衍生物328

13.7.1碳醯氯328

13.7.2碳醯胺329

知識介紹阿司匹林及抗炎藥物330

習題331

第14章含氮有機化合物333

14.1胺的分類、結構和命名333

14.1.1胺的分類334

14.1.2胺的結構334

14.1.3胺的命名335

14.2胺的物理性質336

14.3胺的化學性質337

14.3.1鹼性337

14.3.2烷基化反應339

14.3.3醯基化反應339

14.3.4磺醯化反應340

14.3.5與亞硝酸反應341

14.3.6胺甲基化反應 (Mannich反應)343

14.3.7胺的氧化和Cope消除343

14.3.8苯胺的特徵反應344

14.4季銨鹽和季銨鹼345

14.4.1Hofmann消除和徹底甲基化345

14.4.2相轉移催化作用346

14.5重氮化合物346

14.5.1重氮化合物的製備——重氮化反應346

14.5.2重氮鹽的反應及其在合成上的應用347

14.6重氮甲烷的性質350

14.6.1與含活潑H的化合物反應351

14.6.2與醛、酮的反應351

14.6.3卡賓的產生351

14.7腈和異腈352

14.7.1腈與異腈的製法352

14.7.2腈與異腈的性質352

知識介紹偶氮染料353

習題355

第15章雜環化合物357

15.1雜環化合物的分類和命名357

15.1.1五元雜環357

15.1.2六元雜環358

15.1.3稠雜環358

15.1.4標氫359

15.2五元雜環化合物359

15.2.1吡咯、呋喃、噻吩359

15.2.2含兩個及多個雜原子的五元雜環365

15.3六元雜環化合物367

15.3.1吡啶367

15.3.2嘧啶、吡嗪和噠嗪371

15.4稠雜環化合物372

15.4.1喹啉和異喹啉372

15.4.2吲哚374

15.4.3嘌呤375

15.5生物鹼376

15.5.1生物鹼的一般性質376

15.5.2生物鹼的提取方法377

15.5.3重要的生物鹼377

知識介紹精神依賴性藥物與毒品379

習題380

第16章油脂和類脂383

16.1油脂383

16.1.1油脂的組成、結構和命名383

16.1.2油脂中的脂肪酸384

16.1.3物理性質386

16.1.4化學性質386

16.1.5肥皂和表面活性劑387

16.2蠟390

16.3磷脂390

16.3.1甘油磷脂390

16.3.2鞘磷脂392

16.4萜類化合物393

16.4.1單萜393

16.4.2倍半萜395

16.4.3二萜395

16.4.4三萜395

16.4.5四萜396

16.5甾族化合物396

16.5.1甾族化合物的基本結構396

16.5.2甾族化合物的立體異構397

16.5.3甾醇397

16.5.4甾體激素399

知識介紹天然抗癌藥物紫杉醇401

習題402

第17章糖類化合物403

17.1單糖403

17.1.1單糖的分類403

17.1.2單糖的構型和命名404

17.1.3單糖的環狀結構405

17.1.4單糖的化學性質408

17.1.5若干重要的單糖412

17.1.6單糖的衍生物412

17.2二糖414

17.2.1還原性二糖414

17.2.2非還原性二糖415

17.3常見的多糖416

17.3.1澱粉417

17.3.2糖原418

17.3.3環糊精419

17.3.4纖維素420

17.3.5甲殼素和殼聚糖421

17.3.6海藻多糖421

17.3.7黏多糖422

17.3.8果膠質422

知識介紹糖類物質與血型423

習題424

第18章氨基酸、多肽和蛋白質426

18.1氨基酸426

18.1.1α-氨基酸的結構、分類和命名426

18.1.2物理和光譜性質430

18.1.3α-氨基酸的酸鹼性和等電點431

18.1.4氨基酸的化學性質432

18.2多肽435

18.2.1肽的結構和命名435

18.2.2肽鍵平面436

18.2.3多肽的結構測定437

18.2.4生物活性肽及自然界中的多肽化合物438

18.3蛋白質439

18.3.1元素組成和分類439

18.3.2蛋白質的分子結構441

18.3.3蛋白質的性質444

知識介紹446

（一) 氨基酸和疾病446

（二）分子病446

習題447

第19章核酸及輔酶448

19.1核酸的分類448

19.2核酸的化學組成449

19.2.1核酸的元素組成449

19.2.2核酸的基本化學組成449

19.3核酸的一級結構453

19.4核酸的二級結構454

19.4.1DNA的雙螺旋結構454

19.4.2RNA的結構455

19.5核酸的三級結構456

19.6核酸的理化性質456

19.6.1一般物理性質456

19.6.2酸鹼性457

19.6.3核酸的水解457

19.6.4變性、復性和雜交457

19.7核酸的功能458

19.7.1DNA的複製458

19.7.2RNA的轉錄和蛋白質的生物合成458

19.7.3基因的遺傳和生物變異460

19.8輔酶460

19.8.1輔酶A460

19.8.2煙醯胺輔酶NAD+和NADP+461

19.8.3四氫葉酸462

19.8.4黃素輔酶FMN和FAD462

19.8.5磷酸吡哆醛463

19.8.6硫胺素焦磷酸 (TPP)464

知識介紹人類基因組計劃464

習題465

附錄 1有機化學網路資源467

附錄2紅外特徵吸收數據表468

附錄3典型有機化合物的1H NMR化學位移數值469

參考文獻473