有机化学-第二版-双色版

第1章　绪论 1

1.1 有机化学发展简史 1

1.2 有机化合物的特性 2

1.2.1 组成特点 2

1.2.2 结构特点 2

1.2.3 性质 2

1.3 有机化合物的分子结构和结构式 3

1.4 有机化合物中的共价键 4

1.4.1 共价键的形成 4

1.4.2 共价键的基本属性 8

1.4.3 共价键的断裂方式与有机反应的类型 10

1.5 分子间相互作用力 11

1.5.1 偶极-偶极相互作用 11

1.5.2 色散力 12

1.5.3 氢键 12

1.6 有机化学中的酸碱理论 13

1.6.1 Brnsted酸碱理论 13

1.6.2 Lewis酸碱理论 15

1.6.3 软硬酸碱理论 15

1.7 有机化合物的分类 16

1.7.1 按碳架分类 16

1.7.2 按官能团分类 17

1.8 有机化合物系统命名概要 17

本章精要速览 20

习题 20



第2章　烷烃和环烷烃 22

2.1 烷烃和环烷烃的构造异构 22

2.2 烷烃和环烷烃的命名 23

2.2.1 伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢 23

2.2.2 烷基和叉基 23

2.2.3 烷烃的命名 24

2.2.4 环烷烃的命名 26

2.3 烷烃和环烷烃的结构 27

2.3.1 σ键的形成及其特性 27

2.3.2 环烷烃的结构与环的稳定性 28

2.4 烷烃和环烷烃的构象 30

2.4.1 乙烷的构象 30

2.4.2 丁烷的构象 31

2.4.3 环己烷的构象 31

2.4.4 取代环己烷的构象 33

2.5 烷烃和环烷烃的物理性质 34

2.5.1 沸点 35

2.5.2 熔点 35

2.5.3 相对密度 36

2.5.4 溶解度 36

2.5.5 折射率 36

2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 36

2.6.1 自由基取代反应 36

2.6.2 氧化反应 41

2.6.3 异构化反应 41

2.6.4 裂化反应 42

2.6.5 小环环烷烃的加成反应 42

2.7 烷烃和环烷烃的主要来源及代表性烷烃 43

2.7.1 烷烃和环烷烃的主要来源 43

2.7.2 代表性烷烃和烷烃混合物 44

本章精要速览 45

习题 46



第3章　烯烃和炔烃 48

3.1 烯烃和炔烃的结构 48

3.1.1 烯烃的结构 48

3.1.2 炔烃的结构 50

3.1.3 π键的特性 51

3.2 烯烃和炔烃的同分异构 51

3.3 烯烃和炔烃的命名 52

3.3.1 烯基、炔基和亚基 52

3.3.2 烯烃和炔烃的系统命名 53

3.3.3 烯烃顺反异构体的命名 54

3.3.4 烯炔的命名 55

3.4 烯烃和炔烃的物理性质 56

3.5 烯烃和炔烃的化学性质 57

3.5.1 催化加氢反应 57

3.5.2 离子型加成反应 59

3.5.3 自由基加成反应 68

3.5.4 协同加成反应 70

3.5.5 催化氧化反应 73

3.5.6 聚合反应 74

3.5.7 α-氢原子的反应 75

3.5.8 烯烃的复分解反应 76

3.5.9 炔烃的活泼氢反应 78

3.6 烯烃和炔烃的工业生产及制法 79

3.6.1 低级烯烃的工业生产 79

3.6.2 乙炔的工业生产 80

3.6.3 烯烃的实验室制法 80

3.6.4 炔烃的实验室制法 81

本章精要速览 81

烯烃的化学性质小结 83

炔烃的化学性质小结 84

习题 85



第4章　二烯烃　共轭体系 89

4.1 二烯烃的分类和命名 89

4.1.1 二烯烃的分类 89

4.1.2 二烯烃的命名 89

4.2 二烯烃的结构 90

4.2.1 丙二烯的结构 90

4.2.2 丁-1,3-二烯的结构 90

4.3 电子离域与共轭体系 92

4.3.1 π-π共轭 92

4.3.2 p-π共轭 93

4.3.3 超共轭 94

4.4 共振论 96

4.4.1 共振论的基本概念 96

4.4.2 共振极限结构式 96

4.4.3 书写极限结构式遵循的基本原则 97

4.4.4 共振论的应用及其局限性 98

4.5 共轭二烯烃的化学性质 99

4.5.1 共轭二烯烃的加成反应 99

4.5.2 共轭二烯烃加成反应的理论解释 100

4.5.3 周环反应 101

*4.5.4 周环反应的理论解释 103

4.5.5 聚合反应与合成橡胶 106

4.6 重要共轭二烯烃的工业制法 107

4.6.1 丁-1,3-二烯的工业制法 107

4.6.2 2-甲基丁-1,3-二烯的工业制法 107

4.7 环戊二烯 108

4.7.1 工业来源和制法 108

4.7.2 化学性质 108

本章精要速览 109

共轭双烯烃的化学性质小结 110

习题 111



第5章　有机化学中的波谱方法 113

5.1 分子吸收光谱和分子结构 113

5.2 红外光谱 114

5.2.1 分子的振动和红外光谱 114

5.2.2 有机化合物基团的特征频率 117

5.2.3 有机化合物红外光谱解析 120

5.3 核磁共振 122

5.3.1 核磁共振的产生 122

5.3.2 化学位移 125

5.3.3 1H NMR的自旋耦合与自旋裂分 128

5.3.4 1H NMR的谱图解析 131

5.3.5 结合红外及核磁共振氢谱推断结构举例 133

5.3.6 13C核磁共振谱简介 135

*5.4 紫外光谱 136

5.4.1 UV 光谱的产生及UV谱图 136

5.4.2 UV 术语 137

5.4.3 UV 吸收带及其特征 137

*5.5 质谱 139

5.5.1 质谱仪和质谱图 139

5.5.2 分子离子峰 140

本章精要速览 142

习题 143



第6章　芳烃　芳香性 147

6.1 芳烃的构造异构和命名 147

6.1.1 构造异构 147

6.1.2 命名 148

6.2 苯的结构 148

6.2.1 凯库勒结构式 149

6.2.2 价键理论对苯的结构的描述 149

6.2.3 分子轨道理论 150

6.2.4 共振论对苯分子结构的解释 150

6.3 单环芳烃的物理性质和波谱特征 151

6.3.1 单环芳烃的物理性质 151

6.3.2 单环芳烃的波谱特征 151

6.4 单环芳烃的化学性质 153

6.4.1 芳烃苯环上的反应 153

6.4.2 芳烃侧链(烃基)上的反应 161

6.5 苯环上取代反应的定位规则 162

6.5.1 两类定位基 162

6.5.2 苯环上取代反应定位规则的理论解释 163

6.5.3 二取代苯的定位规则 167

6.5.4 定位规则在有机合成上的应用 168

6.6 稠环芳烃 169

6.6.1 萘 169

6.6.2 其他稠环芳烃 173

6.7 芳香性 174

6.7.1 Hückel规则 175

6.7.2 非苯芳烃及其芳香性的判断 175

6.8 富勒烯 石墨烯 177

6.9 单环芳烃的来源 178

6.9.1 从煤焦油分离 178

6.9.2 芳构化 179

6.9.3 从石油裂解产品中分离 179

6.10 多特性基团化合物的命名 179

6.10.1 特性基团 179

6.10.2 特性基团优先次序规则 179

6.10.3 多特性基团化合物的命名 181

本章精要速览 182

单环芳烃的化学性质小结 183

萘的性质小结 183

习题 184



第7章　立体化学 188

7.1 同分异构体的分类 188

7.2 手性和对称性 188

7.2.1 偏振光和物质的旋光性 188

7.2.2 旋光仪和比旋光度 189

7.2.3 分子的旋光性与手性 190

7.2.4 分子的对称性与手性 190

7.3 具有一个手性中心的对映异构 191

7.3.1 对映体和外消旋体的性质 191

7.3.2 构型的表示方法 192

7.3.3 构型的标记方法 193

7.4 具有两个和两个以上手性中心的对映异构 194

7.4.1 具有两个不同手性碳原子的对映异构 194

7.4.2 具有两个相同手性碳原子的对映异构 195

7.4.3 具有多个手性碳原子的对映异构 196

7.5 脂环化合物的立体异构 196

7.5.1 脂环化合物的顺反异构 196

7.5.2 脂环化合物的对映异构 197

7.6 不含手性中心化合物的对映异构 197

7.6.1 丙二烯型化合物 197

7.6.2 联苯型化合物 198

7.7 手性中心的产生 199

7.7.1 **个手性中心的产生 199

7.7.2 第二个手性中心的产生 199

7.8 不对称合成 200

7.9 立体化学在研究反应机理中的应用 202

*7.10 手性与手性药物 203

本章精要速览 204

习题 205



第8章　卤代烃 207

8.1 卤代烃的分类 207

8.1.1 卤代烷的分类 208

8.1.2 卤代烯烃和卤代芳烃的分类 208

8.2 卤代烃的命名 208

8.2.1 官能团类别名 208

8.2.2 取代名 208

8.2.3 卤代烯烃和卤代芳烃的命名 209

8.3 卤代烃的制法 209

8.3.1 由烃卤化 209

8.3.2 由不饱和烃加成 210

8.3.3 由醇制备 210

8.3.4 卤原子交换反应 211

8.3.5 多卤代烃部分脱卤化氢 211

8.3.6 芳烃的卤甲基化 211

8.3.7 由重氮盐制备 211

8.4 卤代烃的物理性质和波谱特征 211

8.4.1 卤代烃的物理性质 211

8.4.2 卤代烃的波谱特征 212

8.5 卤代烷的化学性质 213

8.5.1 亲核取代反应 213

8.5.2 消除反应 215

8.5.3 与金属反应 216

8.5.4 相转移催化反应 219

8.6 亲核取代反应机理 220

8.6.1 单分子亲核取代反应(SN1)机理 220

8.6.2 双分子亲核取代反应(SN2)机理 222

8.6.3 分子内亲核取代反应机理邻基效应 223

8.7 消除反应的机理 224

8.7.1 单分子消除反应(E1)机理 224

8.7.2 双分子消除反应(E2)机理 224

8.8 影响亲核取代反应和消除反应的因素 225

8.8.1 烷基结构的影响 225

8.8.2 进攻试剂的影响 228

8.8.3 卤原子(离去基团)的影响 229

8.8.4 溶剂的影响 230

8.8.5 反应温度的影响 231

8.9 卤代烯烃和卤代芳烃的化学性质 231

8.9.1 双键位置对卤原子活泼性的影响 231

8.9.2 乙烯型和苯基型卤代烃的化学性质 233

8.9.3 烯丙型和苄基型卤代烃的化学性质 237

8.10 氟代烃 238

8.10.1 氟利昂 238

8.10.2 含氟高分子材料 239

本章精要速览 240

卤代烃的制备及卤烷化学性质小结 241

芳基卤的制备及性质小结 242

习题 242



第9章　醇和酚 247

9.1 醇和酚的分类、同分异构和命名 247

9.1.1 醇和酚的分类 247

9.1.2 醇和酚的构造异构 248

9.1.3 醇和酚的命名 249

9.2 醇和酚的结构 250

9.3 醇和酚的制法 251

9.3.1 醇的制法 251

9.3.2 酚的制法 254

9.4 醇和酚的物理性质与波谱特征 255

9.4.1 醇和酚的物理性质 255

9.4.2 醇和酚的波谱性质 257

9.5 醇的化学性质 258

9.5.1 醇的酸碱性 258

9.5.2 醚的生成 260

9.5.3 酯的生成 260

9.5.4 卤代烃的生成 262

9.5.5 脱水反应 264

9.5.6 氧化反应 267

9.6 酚的化学性质 269

9.6.1 酚的酸性 269

9.6.2 酚醚的生成 271

9.6.3 酚酯的生成 271

9.6.4 酚与三氯化铁的显色反应 272

9.6.5 酚芳环上的亲电取代反应 272

9.6.6 酚的氧化和还原 277

本章精要速览 278

醇的制备及性质小结 279

酚的制备及性质小结 280

习题 281



第10章　醚和环氧化合物 284

10.1 醚和环氧化合物的命名 284

10.2 醚和环氧化合物的结构 285

10.2.1 醚的结构 285

10.2.2 环氧化合物的结构 285

10.3 醚和环氧化合物的制法 285

10.3.1 醚和环氧化合物的工业合成 285

10.3.2 Williamson合成法 286

10.3.3 不饱和烃与醇的反应 287

10.4 醚的物理性质和波谱特征 288

10.4.1 醚的物理性质 288

10.4.2 醚的波谱特征 289

10.5 醚和环氧化合物的化学性质 290

10.5.1 钅羊盐的生成 290

10.5.2 酸催化碳氧键断裂 290

10.5.3 环氧化合物的开环反应291

10.5.4 环氧化合物与Grignard人剂的反应 293

10.5.5 Claisen重排 293

10.5.6 过氧化物的生成 294

10.6 冠醚 294

本章精要速览 295

醚的制备及化学性质小结 295

环氧化合物的制备及化学性质小结 296

习题 296



第11章　醛、酮和醌 298

11.1 醛和酮的分类和命名 298

11.1.1 醛和酮的分类 298

11.1.2 醛和酮的命名 298

11.2 醛和酮的结构 299

11.3 醛和酮的制法 299

11.3.1 醛和酮的工业合成 299

11.3.2 伯醇和仲醇的氧化 300

11.3.3 羧酸衍生物的还原 300

11.3.4 芳环上的酰基化 300

11.3.5 同碳二卤化物水解 301

11.3.6 炔烃水合 301

11.3.7 其他方法 301

11.4 醛和酮的物理性质及波谱特征 301

11.4.1 醛和酮的物理性质 301

11.4.2 醛和酮的波谱特征 302

11.5 醛和酮的化学性质 304

11.5.1 羰基的亲核加成反应概论 304

11.5.2 羰基的亲核加成 306

11.5.3 α-氢原子的反应 315

11.5.4 氧化和还原 320

11.6 α,β-不饱和醛、酮的特性 324

11.6.1 与亲电试剂加成 324

11.6.2 与亲核试剂加成 324

11.6.3 还原反应 325

11.7 乙烯酮 325

11.8 醌 327

11.8.1 醌的制法 327

11.8.2 醌的化学性质 328

本章精要速览 329

醛、酮的制备及化学性质小结 331

习题 335



第12章　羧酸 340

12.1 羧酸的分类和命名 340

12.1.1 羧酸的分类 340

12.1.2 羧酸的命名 340

12.2 羧酸的结构 341

12.3 羧酸的制法 342

12.3.1 羧酸的工业合成 342

12.3.2 伯醇、醛的氧化 342

12.3.3 腈水解 343

12.3.4 Grignard试剂与CO2作用 343

12.3.5 酚酸合成 343

12.4 羧酸的物理性质和波谱特征 344

12.4.1 羧酸的物理性质 344

12.4.2 羧酸的波谱特征 345

12.5 羧酸的化学性质 346

12.5.1 羧酸的酸性 346

12.5.2 羧酸衍生物的生成 349

12.5.3 羧基被还原 352

12.5.4 脱羧反应 352

12.5.5 二元羧酸的受热反应 353

12.5.6 α-氢原子的反应 353

12.6 羟基酸 354

12.6.1 羟基酸的制法 355

12.6.2 羟基酸的性质 355

本章精要速览 357

羧酸的制备及化学性质小结 358

习题 359



第13章　羧酸衍生物 362

13.1 羧酸衍生物的命名 362

13.2 羧酸衍生物的物理性质和波谱特征 363

13.2.1 羧酸衍生物的物理性质 363

13.2.2 羧酸衍生物的波谱特征 364

13.3 羧酸衍生物的化学性质 366

13.3.1 酰基上的亲核取代 366

13.3.2 酰基上的亲核取代反应机理及相对活性 368

13.3.3 还原反应 369

13.3.4 与Grignard试剂的反应 371

13.3.5 酰胺氮原子上的反应 372

13.4 碳酸衍生物 374

13.4.1 碳酰氯 374

13.4.2 碳酰胺 375

13.4.3 碳酸二甲酯 376

本章精要速览 377

羧酸衍生物的相互转化及化学性质小结 378

习题 379



第14章　β-二羰基化合物 382

14.1 酮-烯醇互变异构 382

14.2 乙酰乙酸乙酯的合成——Claisen酯缩合反应 384

14.3 乙酰乙酸乙酯的性质及其在合成上的应用 385

14.3.1 甲叉基上的烃基化和酰基化 385

14.3.2 酮式分解和酸式分解 386

14.3.3 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用 387

14.4 丙二酸二乙酯的合成及应用 388

14.4.1 丙二酸二乙酯的合成 388

14.4.2 丙二酸二乙酯在有机合成上的应用 388

14.5 Knoevenagel反应 389

14.6 Michael加成 389

14.7 其他含活泼甲叉基的化合物 391

本章精要速览 392

习题 393



第15章　有机含氮化合物 396

15.1 硝基化合物 396

15.1.1 硝基化合物的分类和命名 396

15.1.2 硝基的结构 396

15.1.3 硝基化合物的制备 397

15.1.4 硝基化合物的物理性质 397

15.1.5 硝基化合物的化学性质 397

15.2 胺 400

15.2.1 胺的分类和命名 400

15.2.2 胺的结构 402

15.2.3 胺的制法 403

15.2.4 胺的物理性质和波谱特征 406

15.2.5 胺的化学性质 409

15.2.6 季铵盐和季铵碱 417

15.2.7 二元胺 419

15.3 重氮与偶氮化合物 420

15.3.1 重氮盐的制备——重氮化反应 420

15.3.2 重氮盐的反应及其在合成中的应用 421

15.4 腈 427

15.4.1 腈的命名 427

15.4.2 腈的化学性质 427

15.4.3 丙烯腈 429

本章精要速览 430

脂肪族伯胺的制备及化学性质小结 431

芳香族伯胺的制备及化学性质小结 432

习题 432



第16章　含硫、含磷和含硅有机化合物 436

16.1 含硫有机化合物 437

16.1.1 硫醇、硫酚、硫醚 437

16.1.2 磺酸 441

*16.1.3 芳磺酰胺和磺胺类药物 443

*16.1.4 离子交换树脂 444

16.2 有机含磷化合物 446

16.2.1 烷基膦的结构 446

16.2.2 有机磷化合物作为亲核试剂的反应 447

16.2.3 磷酸酯 447

*16.2.4 有机磷农药 448

*16.2.5 不对称催化中的膦配体 449

*16.3 有机硅化合物 450

16.3.1 有机硅化合物的结构 451

16.3.2 有机卤硅烷 451

16.3.3 高分子有机硅简介 454

16.3.4 硅烷偶联剂 456

本章精要速览 457

习题 459



第17章　杂环化合物 461

17.1 杂环化合物的分类、命名和结构 462

17.1.1 分类和命名 462

17.1.2 结构和芳香性 463

17.2 五元杂环化合物 466

17.2.1 五元杂环的来源和制法 466

17.2.2 五元杂环的化学性质 466

17.3 六元杂环化合物 471

17.3.1 吡啶 471

17.3.2 嘧啶 473

17.4 稠杂环化合物 473

17.4.1 吲哚 473

17.4.2 喹啉 474

17.4.3 嘌呤 476

本章精要速览 476

习题 477



第18章　类脂类 480

18.1 油脂 480

18.1.1 油脂的结构和组成 480

18.1.2 油脂的性质 481

18.1.3 油脂的用途 483

18.2 肥皂和表面活性剂 483

18.2.1 肥皂的两亲结构 483

18.2.2 表面活性剂 483

18.3 蜡 485

18.4 磷脂 486

18.5 萜类化合物 487

18.5.1 单萜 487

18.5.2 倍半萜 489

18.5.3 双萜 489

18.5.4 三萜 490

18.5.5 四萜 490

18.6 甾族化合物 491

18.6.1 甾醇类 491

18.6.2 胆酸类 492

18.6.3 甾体激素 493

本章精要速览 493

习题 494



* 第19章　碳水化合物 496

19.1 碳水化合物的分类 496

19.2 单糖 496

19.2.1 单糖的构型和标记 497

19.2.2 单糖的氧环式结构 498

19.2.3 单糖的构象 500

19.2.4 单糖的化学性质 500

19.2.5 脱氧糖 504

19.2.6 氨基糖 504

19.3 二糖 505

19.3.1 蔗糖 505

19.3.2 麦芽糖 506

19.3.3 纤维二糖 507

19.4 多糖 507

19.4.1 淀粉 507

19.4.2 纤维素 510

本章精要速览 512

习题 513



* 第20章　氨基酸、蛋白质和核酸 515

20.1 氨基酸 515

20.1.1 氨基酸的结构、分类和命名 515

20.1.2 氨基酸的制法 517

20.1.3 氨基酸的性质 518

20.2 多肽 520

20.2.1 多肽的分类和命名 520

20.2.2 多肽结构的测定 521

20.2.3 多肽的合成 522

20.3 蛋白质 524

20.3.1 蛋白质的组成和分类 524

20.3.2 蛋白质的结构 525

20.3.3 蛋白质的性质 528

20.3.4 酶 530

20.4 核酸 530

20.4.1 核酸的组成 530

20.4.2 核酸的结构 532

20.4.3 核酸的生物功能 533

*20.5 生物技术和生物技术药物 534

20.5.1 基因工程 534

20.5.2 干扰素 534

20.5.3 多肽类药物 534

20.5.4 抗体药 535

本章精要速览 535

习题 536



附录一　网络课堂与化学信息资源 538

附录二　常见特性基团在取代操作法命名时的名称 539

附录三　常见烃和常见“基”的名称 541



参考文献 542