有机化学

第1章绪论1
1.1有机化学的发展和有机化合物1
1.1.1有机化合物的特点2
1.1.2有机化合物的分类和官能团3
1.2有机化合物结构理论5
1.2.1有机化合物中的价键理论5
1.2.2有机化合物中共价键的性质7
1.3有机化学中的酸和碱8
1.3.1质子理论9
1.3.2电子理论9
1.4有机反应类型11
1.5有机化学的发展及有机化学的学习方法12
1.5.1有机化学的发展12
1.5.2有机化学的学习方法13
阅读材料: 莱纳斯·卡尔·鲍林14

第2章烷烃16
2.1烷烃的同系列和异构16
2.1.1烷烃同系列16
2.1.2烷烃的异构16
2.2烷烃的命名18
2.2.1烷基的概念18
2.2.2烷烃的命名19
2.3烷烃的结构21
2.3.1甲烷的结构和sp3杂化21
2.3.2其他烷烃的结构22
2.4烷烃的构象22
2.4.1乙烷的构象22
2.4.2正丁烷的构象24
2.5烷烃的物理性质24
2.6烷烃的化学性质26
2.6.1氧化反应27
2.6.2异构化反应27
2.6.3裂化反应28
2.6.4取代反应28
2.6.5甲烷卤化反应机理——自由基链式取代反应29
2.6.6甲烷氯化反应过程中的能量变化——反应热、活化能和过渡态30
2.6.7烷烃的卤化反应——卤化反应的取向、自由基的稳定性、活性与选择性32
2.7烷烃的主要来源和制备33
2.7.1烷烃的主要来源——石油和天然气33
2.7.2烷烃的制备34
阅读材料: 德里克·哈罗德·理查德·巴顿35
习题36

第3章烯烃38
3.1烯烃的异构现象和命名38
3.1.1烯烃的异构现象38
3.1.2烯烃的命名39
3.2烯烃的结构41
3.2.1乙烯的结构41
3.2.2其他烯烃的结构42
3.3烯烃的物理性质42
3.4烯烃的化学性质44
3.4.1亲电加成反应44
3.4.2自由基加成反应49
3.4.3硼氢化反应51
3.4.4氧化反应52
3.4.5还原反应（催化加氢）53
3.4.6α-H的反应54
3.4.7聚合反应55
3.5烯烃的来源和制法57
3.5.1烯烃的工业来源与制法57
3.5.2烯烃的实验室制法57
3.6重要的烯烃——乙烯、丙烯和丁烯58
阅读材料: 2005年诺贝尔化学奖:烯烃复分解58
习题59

第4章炔烃和二烯烃61
4.1炔烃的异构和命名61
4.2炔烃的结构62
4.3炔烃的物理性质63
4.4炔烃的化学性质63
4.4.1三键碳上氢原子的弱酸性63
4.4.2加成反应65
4.4.3氧化反应68
4.4.4聚合反应68
4.5炔烃的制备69
4.5.1乙炔的生产69
4.5.2由二元卤代烷制备炔烃70
4.5.3由金属炔化物制备炔烃70
4.6二烯烃的分类和命名71
4.7共轭二烯烃的结构及特性72
4.8共轭二烯烃的性质74
4.8.11,2-加成和1,4-加成74
4.8.2双烯合成（狄尔斯-阿尔德反应）与电环化反应76
4.8.3二烯烃的聚合——合成橡胶78
阅读材料: 狄尔斯-阿尔德反应80
习题80

第5章脂环烃83
5.1脂环烃的定义、命名和异构83
5.2脂环烃的性质85
5.2.1脂环烃的物理性质85
5.2.2脂环烃的化学性质85
5.3环烷烃的来源与制备87
5.4环烷烃的环张力和稳定性88
5.5环烷烃的结构89
5.5.1环丙烷的结构89
5.5.2环丁烷的结构89
5.5.3环戊烷的结构90
5.5.4环己烷的结构90
5.5.5十氢化萘的结构92
5.6萜类和甾族化合物92
5.6.1萜类92
5.6.2甾族化合物93
阅读材料: 1905年诺贝尔化学奖获得者：阿道夫·冯·贝耶尔95
习题97

第6章芳烃与非苯芳烃99
6.1苯的结构和芳香性100
6.1.1凯库勒结构式100
6.1.2苯分子结构的近代概念101
6.1.3休克尔规则103
6.1.4芳香性的判断103
6.2单环芳烃的构造异构和命名106
6.3单环芳烃的来源与制备107
6.3.1煤的干馏107
6.3.2石油的芳构化107
6.4单环芳烃的物理性质108
6.5苯的化学性质109
6.5.1亲电取代反应109
6.5.2加成反应115
6.5.3芳烃侧链反应116
6.6苯环上亲电取代反应的定位规则117
6.6.1定位规则117
6.6.2二取代苯的定位规则120
6.6.3定位规则应用120
6.7联苯及其衍生物121
6.8稠环芳烃122
6.8.1萘的结构和性质122
6.8.2其他稠环芳烃126
6.9非苯芳烃128
6.9.1薁128
6.9.2轮烯128
6.10杂环化合物129
6.10.1杂环化合物的分类和命名129
6.10.2杂环化合物的结构与芳香性131
6.10.3杂环化合物的化学性质132
6.10.4五元杂环化合物133
6.10.5六元杂环化合物136
阅读材料: 休克尔138
习题139

第7章立体化学143
7.1手性和对映体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含有一个手性碳原子的化合物的对映异构148
7.4构型的表达式、构型的确定和构型的标记148
7.4.1构型的表达式148
7.4.2构型的确定149
7.4.3构型的标记150
7.5含有多个手性碳原子化合物的立体异构152
7.6环状化合物的立体异构155
7.7不含手性碳原子化合物的对映异构155
7.8含有其他手性原子化合物的对映异构156
7.9外消旋体的拆分157
7.10手性合成（不对称合成）158
阅读材料: 2001年诺贝尔化学奖——手性催化氢化反应和手性催化氧化反应159
习题161

第8章卤代烃163
8.1卤代烃的分类和命名164
8.2卤代烃的物理性质165
8.3炔烃的化学性质166
8.3.1亲核取代反应166
8.3.2消除反应167
8.3.3与金属反应168
8.4亲核取代反应机理169
8.4.1单分子亲核取代169
8.4.2双分子亲核取代反应171
8.4.3影响亲核取代反应的因素172
8.5消除反应机理174
8.5.1单分子消除反应（E1）174
8.5.2双分子消除反应（E2）175
8.5.3影响消除反应历程的因素176
8.5.4消除反应历程的取向176
8.5.5消除反应与取代反应的竞争177
8.6卤代烃的制备179
8.6.1烃类的卤化反应179
8.6.2由醇制备179
8.6.3不饱和烃与卤化氢或卤素的加成179
8.6.4卤素的置换180
8.7重要的卤代烃180
阅读材料: 保罗·约瑟夫·克鲁岑182
习题182

第9章醇、酚和醚186
9.1醇的结构、分类和命名186
9.1.1醇的结构186
9.1.2醇的分类187
9.1.3醇的命名187
9.2醇的物理性质188
9.3醇的化学性质190
9.3.1醇的酸性190
9.3.2生成卤代烃191
9.3.3生成酯192
9.3.4脱水反应193
9.3.5氧化和还原194
9.4多元醇的反应195
9.4.1螯合物的生成196
9.4.2氧化反应196
9.4.3α,β-不饱和醛酮196
9.5醇的制备197
9.5.1由烯烃制备197
9.5.2由格氏试剂制备197
9.5.3由卤代烃制备198
9.5.4由羰基化合物还原制备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硫醇的性质202
9.7.2硫醇的制备203
9.8酚的结构、分类和命名204
9.9酚的物理性质204
9.10酚的化学性质205
9.10.1酸性205
9.10.2酯化反应和弗里斯重排207
9.10.3亲电取代反应207
9.10.4显色反应210
9.11酚的制备210
9.12重要的酚211
9.12.1苯酚211
9.12.2甲(苯)酚211
9.12.3对苯二酚211
9.12.4萘酚211
9.12.5环氧树脂212
9.12.6离子交换树脂212
9.13醚的结构、分类和命名213
9.14醚的物理性质214
9.15醚的化学性质215
9.15.1醚的自动氧化215
9.15.2盐的生成215
9.15.3醚键的断裂215
9.15.41,2-环氧化合物的开环反应216
9.16醚的制备217
9.16.1威廉姆森合成217
9.16.2醇分子间失水217
9.16.3酚醚的生成和克莱森重排217
9.17环醚218
9.17.1环氧乙烷218
9.17.2环氧丙烷218
9.17.33-氯-1,2-环氧丙烷219
9.17.41,4-二氧六环219
9.17.5冠醚219
9.18硫醚220
9.18.1硫醚的性质221
9.18.2硫醚的制备221
阅读材料: 乔治·安德鲁·欧拉222
习题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醛和酮的物理性质227
10.4醛和酮的化学性质230
10.4.1羰基的亲核加成反应230
10.4.2羰基加成反应的立体化学238
10.4.3α-氢原子的活泼性240
10.4.4氧化和还原244
10.5醛基和酮基的保护和去保护247
10.6不饱和醛、酮248
10.6.1乙烯酮248
10.6.2α,β-不饱和醛、酮248
10.6.3Michael加成反应和Robinson增环反应250
10.7醛和酮的制备251
10.7.1炔烃的水合251
10.7.2羰基合成251
10.7.3傅瑞德尔-克拉夫茨酰基化反应251
10.7.4盖特曼-科赫反应251
10.7.5芳烃的侧链氧化252
10.7.6同碳二卤化物的水解252
10.7.7醇的氧化与脱氢252
10.7.8羧酸衍生物的还原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醌的反应255
10.9.3醌的制备256
阅读材料:邢其毅257
习题257

第11章羧酸及其衍生物261
11.1羧酸的分类和命名261
11.2羧酸的结构263
11.3羧酸的物理性质263
11.4羧酸的波谱性质264
11.5羧酸的化学性质265
11.5.1羧酸的酸性和诱导效应266
11.5.2α-H卤代268
11.5.3脱羧反应269
11.5.4羧基的还原269
11.5.5羧酸衍生物的生成270
11.6羧酸的制备方法272
11.6.1氧化272
11.6.2腈水解273
11.6.3金属有机试剂CO2作用273
11.7羟基酸274
11.7.1羟基酸的性质274
11.7.2羟基酸的制备275
11.8羧酸衍生物的命名与结构276
11.9羧酸衍生物的物理性质277
11.10羧酸衍生物的波谱性质278
11.11羧酸衍生物的化学性质279
11.11.1羧酸衍生物的亲核取代（加成-消除）反应279
11.11.2水解、醇解和氨解反应280
11.11.3羧酸衍生物与金属有机试剂的反应283
11.11.4酯缩合反应283
11.11.5还原反应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-二羰基化合物烯醇负离子的稳定性288
11.13.2乙酰乙酸乙酯在合成中的应用289
11.13.3丙二酸二乙酯在合成中的应用292
11.13.4其他活性亚甲基化合物的反应293
11.13.5克脑文格尔反应293
11.13.6迈克尔加成反应294
阅读材料:卡尔·威尔海姆·舍勒295
习题295

第12章含氮化合物301
12.1硝基化合物302
12.1.1硝基化合物的结构、分类和命名302
12.1.2硝基化合物的制备方法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胺的分类、命名和结构308
12.2.2胺的制备方法310
12.2.3胺的物理性质312
12.2.4胺的波谱性质312
12.2.5胺的化学性质315
12.3重氮和偶氮化合物319
12.3.1重氮盐的制备——重氮化反应320
12.3.2重氮盐的反应及其在合成上的应用321
12.4偶氮化合物和偶氮染料324
12.5重氮甲烷和卡宾325
12.6叠氮化合物和胍327
12.6.1叠氮化合物327
12.6.2胍327
12.7腈、异腈和它们的衍生物327
12.7.1腈327
12.7.2异腈328
12.7.3异氰酸酯328
阅读材料:弗里茨·哈伯329
习题330

第13章糖336
13.1单糖的结构336
13.1.1单糖的构型和标记法337
13.1.2单糖的氧环式结构及构象337
13.2单糖的性质340
13.2.1单糖的物理性质340
13.2.2单糖的化学性质341
13.2.3重要的单糖345
13.2.4重要的单糖衍生物347
13.3二糖349
13.3.1常见寡糖的结构349
13.3.2寡糖的性质349
13.3.3常见的寡糖350
13.4多糖352
13.4.1同聚多糖352
13.4.2杂聚多糖356
13.4.3结合糖357
阅读材料:赫尔曼·埃米尔·费歇尔357
习题358

第14章氨基酸、多肽与蛋白质361
14.1氨基酸命名、构型和种类361
14.2氨基酸的性质364
14.2.1氨基酸的物理性质364
14.2.2氨基酸的化学性质365
14.3氨基酸的制备和应用367
14.3.1化学合成367
14.3.2氨基酸的生物合成369
14.3.3氨基酸的其他制备方法370
14.4多肽370
14.4.1肽的物理性质371
14.4.2多肽的合成371
14.5蛋白质372
14.5.1蛋白质的元素组成及分类373
14.5.2蛋白质结构373
14.5.3蛋白质的理化性质375
14.5.4蛋白质的生理功能377
阅读材料:杜维尼奥377
习题378

第15章核酸381
15.1核酸的组成381
15.1.1戊糖382
15.1.2碱基382
15.1.3核苷及核苷酸383
15.2核酸的结构384
15.2.1核酸的一级结构384
15.2.2DNA的分子结构384
15.2.3RNA的种类和分子结构386
15.3核酸的理化性质388
15.3.1核酸的一般理化性质388
15.3.2核酸的水解389
15.3.3核酸的变性、复性和分子杂交389
15.3.4核酸的颜色反应以及在分析测定中的运用390
15.4核酸的生理功能391
15.4.1核酸是遗传的物质基础391
15.4.2蛋白质的合成离不开核酸391
15.4.3核酸是人体的重要组成部分391
15.5人类基因组计划391
阅读材料:弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克和詹姆斯·杜威·沃森392
习题393

第16章有机合成395
16.1有机合成设计总体思路395
16.1.1反合成分析396
16.1.2目标分子的切断策略与技巧399
16.2有机合成方法选择与应用400
16.2.1有机反应选择性的应用400
16.2.2导向基的应用402
16.2.3重排反应的应用402
16.2.4合成路线考察与选择403
16.2.5不对称合成404
16.2.6计算机辅助有机合成设计405
16.2.7组合化学405
16.2.8绿色合成化学406
16.3新型有机合成技术简介407
16.3.1有机光化学合成407
16.3.2有机电化学合成408
16.3.3有机辐射化学合成409
16.3.4有机固相合成409
16.3.5相转移催化合成410
阅读材料:罗伯特·伯恩斯·伍德沃德411
习题412
参考文献414