有機化學(xué)

第1章緒論1
1.1有機化學(xué)的發(fā)展和有機化合物1
1.1.1有機化合物的特點2
1.1.2有機化合物的分類和官能團3
1.2有機化合物結(jié)構(gòu)理論5
1.2.1有機化合物中的價鍵理論5
1.2.2有機化合物中共價鍵的性質(zhì)7
1.3有機化學(xué)中的酸和堿8
1.3.1質(zhì)子理論9
1.3.2電子理論9
1.4有機反應(yīng)類型11
1.5有機化學(xué)的發(fā)展及有機化學(xué)的學(xué)習(xí)方法12
1.5.1有機化學(xué)的發(fā)展12
1.5.2有機化學(xué)的學(xué)習(xí)方法13
閱讀材料: 萊納斯·卡爾·鮑林14

第2章烷烴16
2.1烷烴的同系列和異構(gòu)16
2.1.1烷烴同系列16
2.1.2烷烴的異構(gòu)16
2.2烷烴的命名18
2.2.1烷基的概念18
2.2.2烷烴的命名19
2.3烷烴的結(jié)構(gòu)21
2.3.1甲烷的結(jié)構(gòu)和sp3雜化21
2.3.2其他烷烴的結(jié)構(gòu)22
2.4烷烴的構(gòu)象22
2.4.1乙烷的構(gòu)象22
2.4.2正丁烷的構(gòu)象24
2.5烷烴的物理性質(zhì)24
2.6烷烴的化學(xué)性質(zhì)26
2.6.1氧化反應(yīng)27
2.6.2異構(gòu)化反應(yīng)27
2.6.3裂化反應(yīng)28
2.6.4取代反應(yīng)28
2.6.5甲烷鹵化反應(yīng)機理——自由基鏈式取代反應(yīng)29
2.6.6甲烷氯化反應(yīng)過程中的能量變化——反應(yīng)熱、活化能和過渡態(tài)30
2.6.7烷烴的鹵化反應(yīng)——鹵化反應(yīng)的取向、自由基的穩(wěn)定性、活性與選擇性32
2.7烷烴的主要來源和制備33
2.7.1烷烴的主要來源——石油和天然氣33
2.7.2烷烴的制備34
閱讀材料: 德里克·哈羅德·理查德·巴頓35
習(xí)題36

第3章烯烴38
3.1烯烴的異構(gòu)現(xiàn)象和命名38
3.1.1烯烴的異構(gòu)現(xiàn)象38
3.1.2烯烴的命名39
3.2烯烴的結(jié)構(gòu)41
3.2.1乙烯的結(jié)構(gòu)41
3.2.2其他烯烴的結(jié)構(gòu)42
3.3烯烴的物理性質(zhì)42
3.4烯烴的化學(xué)性質(zhì)44
3.4.1親電加成反應(yīng)44
3.4.2自由基加成反應(yīng)49
3.4.3硼氫化反應(yīng)51
3.4.4氧化反應(yīng)52
3.4.5還原反應(yīng)（催化加氫）53
3.4.6α-H的反應(yīng)54
3.4.7聚合反應(yīng)55
3.5烯烴的來源和制法57
3.5.1烯烴的工業(yè)來源與制法57
3.5.2烯烴的實驗室制法57
3.6重要的烯烴——乙烯、丙烯和丁烯58
閱讀材料: 2005年諾貝爾化學(xué)獎:烯烴復(fù)分解58
習(xí)題59

第4章炔烴和二烯烴61
4.1炔烴的異構(gòu)和命名61
4.2炔烴的結(jié)構(gòu)62
4.3炔烴的物理性質(zhì)63
4.4炔烴的化學(xué)性質(zhì)63
4.4.1三鍵碳上氫原子的弱酸性63
4.4.2加成反應(yīng)65
4.4.3氧化反應(yīng)68
4.4.4聚合反應(yīng)68
4.5炔烴的制備69
4.5.1乙炔的生產(chǎn)69
4.5.2由二元鹵代烷制備炔烴70
4.5.3由金屬炔化物制備炔烴70
4.6二烯烴的分類和命名71
4.7共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)及特性72
4.8共軛二烯烴的性質(zhì)74
4.8.11,2-加成和1,4-加成74
4.8.2雙烯合成（狄爾斯-阿爾德反應(yīng)）與電環(huán)化反應(yīng)76
4.8.3二烯烴的聚合——合成橡膠78
閱讀材料: 狄爾斯-阿爾德反應(yīng)80
習(xí)題80

第5章脂環(huán)烴83
5.1脂環(huán)烴的定義、命名和異構(gòu)83
5.2脂環(huán)烴的性質(zhì)85
5.2.1脂環(huán)烴的物理性質(zhì)85
5.2.2脂環(huán)烴的化學(xué)性質(zhì)85
5.3環(huán)烷烴的來源與制備87
5.4環(huán)烷烴的環(huán)張力和穩(wěn)定性88
5.5環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)89
5.5.1環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)89
5.5.2環(huán)丁烷的結(jié)構(gòu)89
5.5.3環(huán)戊烷的結(jié)構(gòu)90
5.5.4環(huán)己烷的結(jié)構(gòu)90
5.5.5十氫化萘的結(jié)構(gòu)92
5.6萜類和甾族化合物92
5.6.1萜類92
5.6.2甾族化合物93
閱讀材料: 1905年諾貝爾化學(xué)獎獲得者：阿道夫·馮·貝耶爾95
習(xí)題97

第6章芳烴與非苯芳烴99
6.1苯的結(jié)構(gòu)和芳香性100
6.1.1凱庫勒結(jié)構(gòu)式100
6.1.2苯分子結(jié)構(gòu)的近代概念101
6.1.3休克爾規(guī)則103
6.1.4芳香性的判斷103
6.2單環(huán)芳烴的構(gòu)造異構(gòu)和命名106
6.3單環(huán)芳烴的來源與制備107
6.3.1煤的干餾107
6.3.2石油的芳構(gòu)化107
6.4單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)108
6.5苯的化學(xué)性質(zhì)109
6.5.1親電取代反應(yīng)109
6.5.2加成反應(yīng)115
6.5.3芳烴側(cè)鏈反應(yīng)116
6.6苯環(huán)上親電取代反應(yīng)的定位規(guī)則117
6.6.1定位規(guī)則117
6.6.2二取代苯的定位規(guī)則120
6.6.3定位規(guī)則應(yīng)用120
6.7聯(lián)苯及其衍生物121
6.8稠環(huán)芳烴122
6.8.1萘的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)122
6.8.2其他稠環(huán)芳烴126
6.9非苯芳烴128
6.9.1薁128
6.9.2輪烯128
6.10雜環(huán)化合物129
6.10.1雜環(huán)化合物的分類和命名129
6.10.2雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)與芳香性131
6.10.3雜環(huán)化合物的化學(xué)性質(zhì)132
6.10.4五元雜環(huán)化合物133
6.10.5六元雜環(huán)化合物136
閱讀材料: 休克爾138
習(xí)題139

第7章立體化學(xué)143
7.1手性和對映體144
7.2旋光性和比旋光度146
7.2.1旋光性146
7.2.2比旋光度147
7.3含有一個手性碳原子的化合物的對映異構(gòu)148
7.4構(gòu)型的表達式、構(gòu)型的確定和構(gòu)型的標(biāo)記148
7.4.1構(gòu)型的表達式148
7.4.2構(gòu)型的確定149
7.4.3構(gòu)型的標(biāo)記150
7.5含有多個手性碳原子化合物的立體異構(gòu)152
7.6環(huán)狀化合物的立體異構(gòu)155
7.7不含手性碳原子化合物的對映異構(gòu)155
7.8含有其他手性原子化合物的對映異構(gòu)156
7.9外消旋體的拆分157
7.10手性合成（不對稱合成）158
閱讀材料: 2001年諾貝爾化學(xué)獎——手性催化氫化反應(yīng)和手性催化氧化反應(yīng)159
習(xí)題161

第8章鹵代烴163
8.1鹵代烴的分類和命名164
8.2鹵代烴的物理性質(zhì)165
8.3炔烴的化學(xué)性質(zhì)166
8.3.1親核取代反應(yīng)166
8.3.2消除反應(yīng)167
8.3.3與金屬反應(yīng)168
8.4親核取代反應(yīng)機理169
8.4.1單分子親核取代169
8.4.2雙分子親核取代反應(yīng)171
8.4.3影響親核取代反應(yīng)的因素172
8.5消除反應(yīng)機理174
8.5.1單分子消除反應(yīng)（E1）174
8.5.2雙分子消除反應(yīng)（E2）175
8.5.3影響消除反應(yīng)歷程的因素176
8.5.4消除反應(yīng)歷程的取向176
8.5.5消除反應(yīng)與取代反應(yīng)的競爭177
8.6鹵代烴的制備179
8.6.1烴類的鹵化反應(yīng)179
8.6.2由醇制備179
8.6.3不飽和烴與鹵化氫或鹵素的加成179
8.6.4鹵素的置換180
8.7重要的鹵代烴180
閱讀材料: 保羅·約瑟夫·克魯岑182
習(xí)題182

第9章醇、酚和醚186
9.1醇的結(jié)構(gòu)、分類和命名186
9.1.1醇的結(jié)構(gòu)186
9.1.2醇的分類187
9.1.3醇的命名187
9.2醇的物理性質(zhì)188
9.3醇的化學(xué)性質(zhì)190
9.3.1醇的酸性190
9.3.2生成鹵代烴191
9.3.3生成酯192
9.3.4脫水反應(yīng)193
9.3.5氧化和還原194
9.4多元醇的反應(yīng)195
9.4.1螯合物的生成196
9.4.2氧化反應(yīng)196
9.4.3α,β-不飽和醛酮196
9.5醇的制備197
9.5.1由烯烴制備197
9.5.2由格氏試劑制備197
9.5.3由鹵代烴制備198
9.5.4由羰基化合物還原制備198
9.6重要的醇199
9.6.1甲醇199
9.6.2乙醇200
9.6.3丙醇200
9.6.4乙二醇200
9.6.5丙三醇201
9.6.6苯甲醇202
9.7硫醇202
9.7.1硫醇的性質(zhì)202
9.7.2硫醇的制備203
9.8酚的結(jié)構(gòu)、分類和命名204
9.9酚的物理性質(zhì)204
9.10酚的化學(xué)性質(zhì)205
9.10.1酸性205
9.10.2酯化反應(yīng)和弗里斯重排207
9.10.3親電取代反應(yīng)207
9.10.4顯色反應(yīng)210
9.11酚的制備210
9.12重要的酚211
9.12.1苯酚211
9.12.2甲(苯)酚211
9.12.3對苯二酚211
9.12.4萘酚211
9.12.5環(huán)氧樹脂212
9.12.6離子交換樹脂212
9.13醚的結(jié)構(gòu)、分類和命名213
9.14醚的物理性質(zhì)214
9.15醚的化學(xué)性質(zhì)215
9.15.1醚的自動氧化215
9.15.2鹽的生成215
9.15.3醚鍵的斷裂215
9.15.41,2-環(huán)氧化合物的開環(huán)反應(yīng)216
9.16醚的制備217
9.16.1威廉姆森合成217
9.16.2醇分子間失水217
9.16.3酚醚的生成和克萊森重排217
9.17環(huán)醚218
9.17.1環(huán)氧乙烷218
9.17.2環(huán)氧丙烷218
9.17.33-氯-1,2-環(huán)氧丙烷219
9.17.41,4-二氧六環(huán)219
9.17.5冠醚219
9.18硫醚220
9.18.1硫醚的性質(zhì)221
9.18.2硫醚的制備221
閱讀材料: 喬治·安德魯·歐拉222
習(xí)題222

第10章醛和酮226
10.1羰基的特征226
10.2醛和酮的命名226
10.3醛和酮的物理性質(zhì)227
10.4醛和酮的化學(xué)性質(zhì)230
10.4.1羰基的親核加成反應(yīng)230
10.4.2羰基加成反應(yīng)的立體化學(xué)238
10.4.3α-氫原子的活潑性240
10.4.4氧化和還原244
10.5醛基和酮基的保護和去保護247
10.6不飽和醛、酮248
10.6.1乙烯酮248
10.6.2α,β-不飽和醛、酮248
10.6.3Michael加成反應(yīng)和Robinson增環(huán)反應(yīng)250
10.7醛和酮的制備251
10.7.1炔烴的水合251
10.7.2羰基合成251
10.7.3傅瑞德爾-克拉夫茨?；磻?yīng)251
10.7.4蓋特曼-科赫反應(yīng)251
10.7.5芳烴的側(cè)鏈氧化252
10.7.6同碳二鹵化物的水解252
10.7.7醇的氧化與脫氫252
10.7.8羧酸衍生物的還原253
10.8重要的醛和酮253
10.8.1甲醛253
10.8.2乙醛254
10.8.3丙酮254
10.9醌254
10.9.1醌的命名255
10.9.2醌的反應(yīng)255
10.9.3醌的制備256
閱讀材料:邢其毅257
習(xí)題257

第11章羧酸及其衍生物261
11.1羧酸的分類和命名261
11.2羧酸的結(jié)構(gòu)263
11.3羧酸的物理性質(zhì)263
11.4羧酸的波譜性質(zhì)264
11.5羧酸的化學(xué)性質(zhì)265
11.5.1羧酸的酸性和誘導(dǎo)效應(yīng)266
11.5.2α-H鹵代268
11.5.3脫羧反應(yīng)269
11.5.4羧基的還原269
11.5.5羧酸衍生物的生成270
11.6羧酸的制備方法272
11.6.1氧化272
11.6.2腈水解273
11.6.3金屬有機試劑CO2作用273
11.7羥基酸274
11.7.1羥基酸的性質(zhì)274
11.7.2羥基酸的制備275
11.8羧酸衍生物的命名與結(jié)構(gòu)276
11.9羧酸衍生物的物理性質(zhì)277
11.10羧酸衍生物的波譜性質(zhì)278
11.11羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)279
11.11.1羧酸衍生物的親核取代（加成-消除）反應(yīng)279
11.11.2水解、醇解和氨解反應(yīng)280
11.11.3羧酸衍生物與金屬有機試劑的反應(yīng)283
11.11.4酯縮合反應(yīng)283
11.11.5還原反應(yīng)285
11.12碳酸衍生物286
11.12.1碳酰氯286
11.12.2碳酰胺287
11.12.3氨基甲酸酯287
11.12.4原甲酸酯288
11.13β-二羰基化合物288
11.13.1β-二羰基化合物烯醇負離子的穩(wěn)定性288
11.13.2乙酰乙酸乙酯在合成中的應(yīng)用289
11.13.3丙二酸二乙酯在合成中的應(yīng)用292
11.13.4其他活性亞甲基化合物的反應(yīng)293
11.13.5克腦文格爾反應(yīng)293
11.13.6邁克爾加成反應(yīng)294
閱讀材料:卡爾·威爾海姆·舍勒295
習(xí)題295

第12章含氮化合物301
12.1硝基化合物302
12.1.1硝基化合物的結(jié)構(gòu)、分類和命名302
12.1.2硝基化合物的制備方法302
12.1.3脂肪族硝基化合物303
12.1.4芳香族硝基化合物304
12.2胺307
12.2.1胺的分類、命名和結(jié)構(gòu)308
12.2.2胺的制備方法310
12.2.3胺的物理性質(zhì)312
12.2.4胺的波譜性質(zhì)312
12.2.5胺的化學(xué)性質(zhì)315
12.3重氮和偶氮化合物319
12.3.1重氮鹽的制備——重氮化反應(yīng)320
12.3.2重氮鹽的反應(yīng)及其在合成上的應(yīng)用321
12.4偶氮化合物和偶氮染料324
12.5重氮甲烷和卡賓325
12.6疊氮化合物和胍327
12.6.1疊氮化合物327
12.6.2胍327
12.7腈、異腈和它們的衍生物327
12.7.1腈327
12.7.2異腈328
12.7.3異氰酸酯328
閱讀材料:弗里茨·哈伯329
習(xí)題330

第13章糖336
13.1單糖的結(jié)構(gòu)336
13.1.1單糖的構(gòu)型和標(biāo)記法337
13.1.2單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu)及構(gòu)象337
13.2單糖的性質(zhì)340
13.2.1單糖的物理性質(zhì)340
13.2.2單糖的化學(xué)性質(zhì)341
13.2.3重要的單糖345
13.2.4重要的單糖衍生物347
13.3二糖349
13.3.1常見寡糖的結(jié)構(gòu)349
13.3.2寡糖的性質(zhì)349
13.3.3常見的寡糖350
13.4多糖352
13.4.1同聚多糖352
13.4.2雜聚多糖356
13.4.3結(jié)合糖357
閱讀材料:赫爾曼·埃米爾·費歇爾357
習(xí)題358

第14章氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)361
14.1氨基酸命名、構(gòu)型和種類361
14.2氨基酸的性質(zhì)364
14.2.1氨基酸的物理性質(zhì)364
14.2.2氨基酸的化學(xué)性質(zhì)365
14.3氨基酸的制備和應(yīng)用367
14.3.1化學(xué)合成367
14.3.2氨基酸的生物合成369
14.3.3氨基酸的其他制備方法370
14.4多肽370
14.4.1肽的物理性質(zhì)371
14.4.2多肽的合成371
14.5蛋白質(zhì)372
14.5.1蛋白質(zhì)的元素組成及分類373
14.5.2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)373
14.5.3蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)375
14.5.4蛋白質(zhì)的生理功能377
閱讀材料:杜維尼奧377
習(xí)題378

第15章核酸381
15.1核酸的組成381
15.1.1戊糖382
15.1.2堿基382
15.1.3核苷及核苷酸383
15.2核酸的結(jié)構(gòu)384
15.2.1核酸的一級結(jié)構(gòu)384
15.2.2DNA的分子結(jié)構(gòu)384
15.2.3RNA的種類和分子結(jié)構(gòu)386
15.3核酸的理化性質(zhì)388
15.3.1核酸的一般理化性質(zhì)388
15.3.2核酸的水解389
15.3.3核酸的變性、復(fù)性和分子雜交389
15.3.4核酸的顏色反應(yīng)以及在分析測定中的運用390
15.4核酸的生理功能391
15.4.1核酸是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)391
15.4.2蛋白質(zhì)的合成離不開核酸391
15.4.3核酸是人體的重要組成部分391
15.5人類基因組計劃391
閱讀材料:弗朗西斯·哈里·康普頓·克里克和詹姆斯·杜威·沃森392
習(xí)題393

第16章有機合成395
16.1有機合成設(shè)計總體思路395
16.1.1反合成分析396
16.1.2目標(biāo)分子的切斷策略與技巧399
16.2有機合成方法選擇與應(yīng)用400
16.2.1有機反應(yīng)選擇性的應(yīng)用400
16.2.2導(dǎo)向基的應(yīng)用402
16.2.3重排反應(yīng)的應(yīng)用402
16.2.4合成路線考察與選擇403
16.2.5不對稱合成404
16.2.6計算機輔助有機合成設(shè)計405
16.2.7組合化學(xué)405
16.2.8綠色合成化學(xué)406
16.3新型有機合成技術(shù)簡介407
16.3.1有機光化學(xué)合成407
16.3.2有機電化學(xué)合成408
16.3.3有機輻射化學(xué)合成409
16.3.4有機固相合成409
16.3.5相轉(zhuǎn)移催化合成410
閱讀材料:羅伯特·伯恩斯·伍德沃德411
習(xí)題412
參考文獻414