《有機化學》(第三版)是國家精品課程“有機化學”配套教材。該教材按照《有機化合物命名原則2017》對有機化合物進行命名;主要的圖和反應式都采用雙色顯示,對關鍵位置進行標注,以求達到更加直觀、切中要害的效果;對抽象難懂的文字內容也盡量附加圖示,使復雜的內容簡明化。配有動畫鏈接和視頻微課,使用手機掃描二維碼即可輕松觀看,有利于學生的自主學習和個性化學習。
《有機化學》(第三版)以官能團為主線,采用脂肪族和芳香族合編體系,全面、系統(tǒng)、由淺入深地闡述基礎有機化學知識;突出結構與性質的構效關系,將結構特征、反應規(guī)律和反應機理結合討論。全書共20章,每章末都有本章的知識重點、相關化合物的制備及化學性質小結,并對個別反應較多的章節(jié)進行小結,以便于學生快速瀏覽并掌握核心知識點,熟悉反應。
《有機化學》(第三版)注重基礎、強化應用、突出重點、關注前沿,適宜用作高等院;瘜W、化工、制藥、材料、環(huán)境、輕工、食品、生物等專業(yè)“有機化學”課程的教材,也可供相關領域的科研人員、教師和學生參考。
李小瑞,陜西科技大學二級教授,博士生導師,校化學學科帶頭人,陜西省級“有機化學系列課程教學團隊”帶頭人。1982年1月畢業(yè)于蘭州大學化系有機化學專業(yè),獲理學學士。分別于1987年12月獲原西北輕工業(yè)學院應用化學專業(yè)工學碩士學位,2007年6月獲陜西科技大學皮革化學及工藝學專業(yè)工學博士學位。從教40年來,主持并主講國家精品課程“有機化學”,曾經獲陜西省第三屆教學名師獎、陜西省教學成果一等獎、二等獎等榮譽。曾編著出版《有機化學》《有機化學學習與考研輔導》《輕化工助劑》《皮革化學品》等教材及教學參考書。其中《有機化學》和《有機化學學習與考研輔導》(2版)獲得了2017年中國石油和化學工業(yè)優(yōu)秀出版物獎(教材獎)一等獎。主持并完成國家自然科學基金面上項目2項、陜西省自然科學基金2項、陜西省“13115”科技創(chuàng)新工程重大專項1項。曾獲陜西省科技進步一等獎一項、二等獎四項、三等獎二項,陜西省專利獎二等獎一項等。
第1章 緒論1
1.1 有機化學發(fā)展簡史1
1.2 有機化合物的特性2
1.2.1 組成特點2
1.2.2 結構特點2
1.2.3 性質2
1.3 有機化合物的分子結構和結構式3
1.4 有機化合物中的共價鍵4
1.4.1 共價鍵的形成4
1.4.2 共價鍵的基本屬性8
1.4.3 共價鍵的斷裂方式與有機反應的類型10
1.5 分子間相互作用力11
1.5.1 偶極-偶極相互作用11
1.5.2 色散力12
1.5.3 氫鍵12
1.6 有機化學中的酸堿理論13
1.6.1 Br?nsted酸堿理論13
1.6.2 Lewis酸堿理論15
1.6.3 軟硬酸堿理論15
1.7 有機化合物的分類16
1.7.1 按碳架分類16
1.7.2 按官能團分類17
1.8 有機化合物系統(tǒng)命名概論17
1.8.1 有機化合物的名稱17
1.8.2 母體氫化物和官能性母體19
1.8.3 特性基團20
1.8.4 有機化合物系統(tǒng)命名的一般步驟22
本章精要速覽24
習題25
第2章 烷烴和環(huán)烷烴28
2.1 烷烴和環(huán)烷烴的構造異構28
2.2 烷烴和環(huán)烷烴的命名29
2.2.1 伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氫29
2.2.2 烷基和叉基29
2.2.3 烷烴的命名30
2.2.4 環(huán)烷烴的命名32
2.3 烷烴和環(huán)烷烴的結構33
2.3.1 σ鍵的形成及其特性33
2.3.2 環(huán)烷烴的結構與環(huán)的穩(wěn)定性34
2.4 烷烴和環(huán)烷烴的構象36
2.4.1 乙烷的構象36
2.4.2 丁烷的構象37
2.4.3 環(huán)己烷的構象37
2.4.4 取代環(huán)己烷的構象39
2.5 烷烴和環(huán)烷烴的物理性質40
2.5.1 沸點41
2.5.2 熔點41
2.5.3 相對密度42
2.5.4 溶解度42
2.5.5 折射率42
2.6 烷烴和環(huán)烷烴的化學性質42
2.6.1 自由基取代反應42
2.6.2 氧化反應47
2.6.3 異構化反應47
2.6.4 裂化反應48
2.6.5 小環(huán)環(huán)烷烴的加成反應48
2.7 烷烴和環(huán)烷烴的主要來源及代表性烷烴49
2.7.1 烷烴和環(huán)烷烴的主要來源49
2.7.2 代表性烷烴和烷烴混合物50
本章精要速覽51
習題52
第3章 烯烴和炔烴54
3.1 烯烴和炔烴的結構54
3.1.1 烯烴的結構54
3.1.2 炔烴的結構56
3.1.3 π鍵的特性57
3.2 烯烴和炔烴的同分異構57
3.3 烯烴和炔烴的命名58
3.3.1 烯基、炔基和亞基58
3.3.2 烯烴和炔烴的系統(tǒng)命名59
3.3.3 烯烴順反異構體的命名60
3.3.4 烯炔的命名61
3.4 烯烴和炔烴的物理性質62
3.5 烯烴和炔烴的化學性質63
3.5.1 催化加氫反應63
3.5.2 離子型加成反應65
3.5.3 自由基加成反應74
3.5.4 協(xié)同加成反應76
3.5.5 催化氧化反應79
3.5.6 聚合反應80
3.5.7 α-氫原子的反應81
*3.5.8 烯烴的復分解反應82
3.5.9 炔烴的活潑氫反應84
3.6 烯烴和炔烴的工業(yè)生產及制法85
3.6.1 低級烯烴的工業(yè)生產85
3.6.2 乙炔的工業(yè)生產86
3.6.3 烯烴的實驗室制法86
3.6.4 炔烴的實驗室制法87
本章精要速覽87
烯烴的化學性質小結89
炔烴的化學性質小結90
習題91
第4章 二烯烴 共軛體系95
4.1 二烯烴的分類和命名95
4.1.1 二烯烴的分類95
4.1.2 二烯烴的命名95
4.2 二烯烴的結構96
4.2.1 丙二烯的結構96
4.2.2 丁-1,3-二烯的結構96
4.3 電子離域與共軛體系98
4.3.1 π-π共軛98
4.3.2 p-π共軛99
4.3.3 超共軛100
4.4 共振論102
4.4.1 共振論的基本概念102
4.4.2 共振極限結構式102
4.4.3 書寫極限結構式遵循的基本原則103
4.4.4 共振論的應用及其局限性104
4.5 共軛二烯烴的化學性質105
4.5.1 共軛二烯烴的加成反應105
4.5.2 共軛二烯烴加成反應的理論解釋106
4.5.3 周環(huán)反應107
*4.5.4 周環(huán)反應的理論解釋109
4.5.5 聚合反應與合成橡膠112
4.6 重要共軛二烯烴的工業(yè)制法113
4.6.1 丁-1,3-二烯的工業(yè)制法113
4.6.2 2-甲基丁-1,3-二烯的工業(yè)制法113
4.7 環(huán)戊二烯114
4.7.1 工業(yè)來源和制法114
4.7.2 化學性質114
本章精要速覽115
共軛雙烯的化學性質小結116
習題117
第5章 有機化學中的波譜方法119
5.1 分子吸收光譜和分子結構119
5.2 紅外光譜120
5.2.1 分子的振動和紅外光譜120
5.2.2 有機化合物基團的特征頻率123
5.2.3 有機化合物紅外光譜解析126
5.3 核磁共振128
5.3.1 核磁共振的產生128
5.3.2 化學位移131
5.3.3 1H NMR的自旋耦合與自旋裂分134
5.3.4 1H NMR的譜圖解析137
5.3.5 結合紅外及核磁共振氫譜推斷結構舉例139
5.3.6 13C核磁共振譜簡介141
*5.4 紫外光譜142
5.4.1 UV 光譜的產生及UV譜圖142
5.4.2 UV 術語143
5.4.3 UV 吸收帶及其特征143
*5.5 質譜145
5.5.1 質譜儀和質譜圖145
5.5.2 分子離子峰146
本章精要速覽148
習題149
第6章 芳烴 芳香性153
6.1 芳烴的構造異構和命名153
6.1.1 構造異構153
6.1.2 命名154
6.2 苯的結構154
6.2.1 凱庫勒結構式155
6.2.2 價鍵理論155
6.2.3 分子軌道理論156
6.2.4 共振論對苯分子結構的解釋156
6.3 單環(huán)芳烴的物理性質和波譜特征157
6.3.1 單環(huán)芳烴的物理性質157
6.3.2 單環(huán)芳烴的波譜特征157
6.4 單環(huán)芳烴的化學性質159
6.4.1 芳烴苯環(huán)上的反應159
6.4.2 芳烴側鏈(烴基)上的反應167
6.5 苯環(huán)上取代反應的定位規(guī)則168
6.5.1 兩類定位基168
6.5.2 苯環(huán)上取代反應定位規(guī)則的理論解釋169
6.5.3 二取代苯的定位規(guī)則173
6.5.4 定位規(guī)則在有機合成上的應用174
6.6 稠環(huán)芳烴175
6.6.1 萘175
6.6.2 其他稠環(huán)芳烴179
6.7 芳香性180
6.7.1 Hückel規(guī)則181
6.7.2 非苯芳烴及其芳香性的判斷181
6.8 富勒烯 石墨烯183
6.9 單環(huán)芳烴的來源184
6.9.1 從煤焦油分離184
6.9.2 芳構化185
6.9.3 從石油裂解產品中分離185
本章精要速覽185
單環(huán)芳烴的化學性質小結186
萘的化學性質小結186
習題187
第7章 立體化學191
7.1 同分異構體的分類191
7.2 手性和對稱性191
7.2.1 偏振光和物質的旋光性191
7.2.2 旋光儀和比旋光度192
7.2.3 分子的旋光性與手性193
7.2.4 分子的對稱性與手性193
7.3 具有一個手性中心的對映異構194
7.3.1 對映體和外消旋體的性質194
7.3.2 構型的表示方法195
7.3.3 構型的標記方法196
7.4 具有兩個和兩個以上手性中心的對映異構197
7.4.1 具有兩個不同手性碳原子的對映異構197
7.4.2 具有兩個相同手性碳原子的對映異構198
7.4.3 具有多個手性碳原子的對映異構199
7.5 脂環(huán)化合物的立體異構199
7.5.1 脂環(huán)化合物的順反異構199
7.5.2 脂環(huán)化合物的對映異構200
7.6 不含手性中心化合物的對映異構200
7.6.1 丙二烯型化合物200
7.6.2 聯(lián)苯型化合物201
7.7 手性中心的產生202
7.7.1 第一個手性中心的產生202
7.7.2 第二個手性中心的產生202
7.8 不對稱合成203
7.9 立體化學在研究反應機理中的應用205
*7.10 手性與手性藥物206
本章精要速覽207
習題208
第8章 鹵代烴210
8.1 鹵代烴的分類210
8.1.1 鹵代烷的分類211
8.1.2 鹵代烯烴和鹵代芳烴的分類211
8.2 鹵代烴的命名211
8.2.1 官能團類別名211
8.2.2 取代名211
8.2.3 鹵代烯烴和鹵代芳烴的命名212
8.3 鹵代烴的制法212
8.3.1 由烴鹵化212
8.3.2 由不飽和烴加成213
8.3.3 由醇制備213
8.3.4 鹵原子交換反應214
8.3.5 多鹵代烴部分脫鹵化氫214
8.3.6 芳烴的鹵甲基化214
8.3.7 由重氮鹽制備214
8.4 鹵代烴的物理性質和波譜特征214
8.4.1 鹵代烴的物理性質214
8.4.2 鹵代烴的波譜特征215
8.5 鹵代烷的化學性質216
8.5.1 親核取代反應216
8.5.2 消除反應218
8.5.3 與金屬反應219
8.5.4 相轉移催化反應222
8.6 親核取代反應機理223
8.6.1 單分子親核取代反應(SN1)機理223
8.6.2 雙分子親核取代反應(SN2)機理225
8.6.3 分子內親核取代反應機理——鄰基效應226
8.7 消除反應的機理227
8.7.1 單分子消除反應(E1)機理227
8.7.2 雙分子消除反應(E2)機理227
8.8 影響親核取代反應和消除反應的因素228
8.8.1 烷基結構的影響228
8.8.2 進攻試劑的影響231
8.8.3 鹵原子(離去基團)的影響232
8.8.4 溶劑的影響233
8.8.5 反應溫度的影響234
8.9 鹵代烯烴和鹵代芳烴的化學性質234
8.9.1 雙鍵位置對鹵原子活潑性的影響234
8.9.2 乙烯型和苯基型鹵代烴的化學性質236
8.9.3 烯丙型和芐基型鹵代烴的化學性質240
8.10 氟代烴241
8.10.1 氟利昂241
8.10.2 含氟高分子材料242
本章精要速覽243
鹵代烴的制備及鹵烷化學性質小結244
芳基鹵的制備及化學性質小結245
習題245
第9章 醇和酚251
9.1 醇和酚的分類、同分異構和命名251
9.1.1 醇和酚的分類251
9.1.2 醇和酚的同分異構252
9.1.3 醇和酚的命名253
9.2 醇和酚的結構254
9.3 醇和酚的制法255
9.3.1 醇的制法255
9.3.2 酚的制法258
9.4 醇和酚的物理性質與波譜特征259
9.4.1 醇和酚的物理性質259
9.4.2 醇和酚的波譜特征261
9.5 醇的化學性質262
9.5.1 醇的酸堿性262
9.5.2 醚的生成264
9.5.3 酯的生成264
9.5.4 鹵代烴的生成266
9.5.5 脫水反應268
9.5.6 氧化反應271
9.6 酚的化學性質273
9.6.1 酚的酸性273
9.6.2 酚醚的生成275
9.6.3 酚酯的生成275
9.6.4 酚與三氯化鐵的顯色反應276
9.6.5 酚芳環(huán)上的親電取代反應276
9.6.6 酚的氧化和還原281
本章精要速覽282
醇的制備及化學性質小結283
酚的制備及化學性質小結284
習題285
第10章 醚和環(huán)氧化合物288
10.1 醚和環(huán)氧化合物的命名288
10.2 醚和環(huán)氧化合物的結構289
10.2.1 醚的結構289
10.2.2 環(huán)氧化合物的結構289
10.3 醚和環(huán)氧化合物的制法289
10.3.1 醚和環(huán)氧化合物的工業(yè)合成289
10.3.2 Williamson合成法290
10.3.3 不飽和烴與醇的反應291
10.4 醚的物理性質和波譜特征292
10.4.1 醚的物理性質292
10.4.2 醚的波譜特征293
10.5 醚和環(huán)氧化合物的化學性質294
10.5.1 钅羊鹽的生成294
10.5.2 酸催化碳氧鍵斷裂294
10.5.3 環(huán)氧化合物的開環(huán)反應295
10.5.4 環(huán)氧化合物與Grignard試劑的反應297
10.5.5 Claisen重排297
10.5.6 過氧化物的生成298
10.6 冠醚298
本章精要速覽299
醚的制備及化學性質小結299
環(huán)氧化合物的制備及化學性質小結300
習題300
第11章 醛、酮和醌302
11.1 醛和酮的分類和命名302
11.1.1 醛和酮的分類302
11.1.2 醛和酮的命名302
11.2 醛和酮的結構303
11.3 醛和酮的制法303
11.3.1 醛和酮的工業(yè)合成303
11.3.2 伯醇和仲醇的氧化304
11.3.3 羧酸衍生物的還原304
11.3.4 芳環(huán)上的酰基化304
11.3.5 同碳二鹵化物水解305
11.3.6 炔烴水合305
11.3.7 其他方法305
11.4 醛和酮的物理性質及波譜特征305
11.4.1 醛和酮的物理性質305
11.4.2 醛和酮的波譜特征306
11.5 醛和酮的化學性質308
11.5.1 羰基的親核加成反應概論308
11.5.2 羰基的親核加成310
11.5.3 α-氫原子的反應319
11.5.4 氧化和還原324
11.6 α,β-不飽和醛、酮的特性328
11.6.1 與親電試劑加成328
11.6.2 與親核試劑加成328
11.6.3 還原反應329
11.7 乙烯酮329
11.8 醌331
11.8.1 醌的結構和命名331
11.8.2 醌的化學性質332
本章精要速覽332
醛、酮的制備及化學性質小結334
習題338
第12章 羧酸343
12.1 羧酸的分類和命名343
12.1.1 羧酸的分類343
12.1.2 羧酸的命名343
12.2 羧酸的結構344
12.3 羧酸的制法345
12.3.1 羧酸的工業(yè)合成345
12.3.2 伯醇、醛的氧化345
12.3.3 腈水解346
12.3.4 Grignard試劑與CO2作用346
12.3.5 酚酸的合成346
12.4 羧酸的物理性質和波譜特征347
12.4.1 羧酸的物理性質347
12.4.2 羧酸的波譜特征348
12.5 羧酸的化學性質349
12.5.1 羧酸的酸性及影響因素349
12.5.2 羧酸衍生物的生成352
12.5.3 羧基被還原355
12.5.4 脫羧反應355
12.5.5 二元羧酸的受熱反應356
12.5.6 α-氫原子的反應356
12.6 羥基酸357
12.6.1 羥基酸的制法358
12.6.2 羥基酸的性質358
本章精要速覽360
羧酸的制備及化學性質小結361
習題362
第13章 羧酸衍生物365
13.1 羧酸衍生物的命名365
13.2 羧酸衍生物的物理性質和波譜特征366
13.2.1 羧酸衍生物的物理性質366
13.2.2 羧酸衍生物的波譜特征367
13.3 羧酸衍生物的化學性質369
13.3.1 酰基上的親核取代369
13.3.2 ;系挠H核取代反應機理及相對活性371
13.3.3 還原反應372
13.3.4 與Grignard試劑的反應374
13.3.5 酰胺氮原子上的反應375
13.4 碳酸衍生物377
13.4.1 碳酰氯377
13.4.2 碳酰胺378
13.4.3 碳酸二甲酯379
本章精要速覽380
羧酸衍生物的相互轉化及化學性質小結381
習題382
第14章 β-二羰基化合物385
14.1 酮-烯醇互變異構385
14.2 乙酰乙酸乙酯的合成——Claisen酯縮合反應387
14.3 乙酰乙酸乙酯的性質及其在合成上的應用388
14.3.1 甲叉基上的烴基化和酰基化388
14.3.2 酮式分解和酸式分解389
14.3.3 乙酰乙酸乙酯在有機合成上的應用390
14.4 丙二酸二乙酯的合成及應用391
14.4.1 丙二酸二乙酯的合成391
14.4.2 丙二酸二乙酯在有機合成上的應用391
14.5 Knoevenagel反應392
14.6 Michael加成392
14.7 其他含活潑甲叉基的化合物394
本章精要速覽395
習題396
第15章 有機含氮化合物399
15.1 硝基化合物399
15.1.1 硝基化合物的分類和命名399
15.1.2 硝基的結構399
15.1.3 硝基化合物的制備400
15.1.4 硝基化合物的物理性質400
15.1.5 硝基化合物的化學性質400
15.2 胺403
15.2.1 胺的分類和命名403
15.2.2 胺的結構405
15.2.3 胺的制法406
15.2.4 胺的物理性質和波譜特征409
15.2.5 胺的化學性質412
15.2.6 季銨鹽和季銨堿420
15.2.7 二元胺422
15.3 重氮與偶氮化合物423
15.3.1 重氮鹽的制備——重氮化反應423
15.3.2 重氮鹽的反應及其在合成中的應用424
15.4 腈430
15.4.1 腈的命名430
15.4.2 腈的化學性質430
15.4.3 丙烯腈432
本章精要速覽433
脂肪族伯胺的制備及化學性質小結434
芳香族伯胺的制備及化學性質小結435
習題435
第16章 含硫、含磷和含硅有機化合物440
16.1 含硫有機化合物441
16.1.1 硫醇、硫酚、硫醚441
16.1.2 磺酸445
*16.1.3 芳磺酰胺和磺胺類藥物447
*16.1.4 離子交換樹脂448
16.2 有機含磷化合物450
16.2.1 烴基膦的結構450
16.2.2 有機磷化合物作為親核試劑的反應451
16.2.3 磷酸酯451
*16.2.4 有機磷農藥452
*16.2.5 不對稱催化中的膦配體453
*16.3 有機硅化合物454
16.3.1 有機硅化合物的結構455
16.3.2 有機鹵硅烷455
16.3.3 高分子有機硅簡介458
16.3.4 硅烷偶聯(lián)劑460
本章精要速覽461
習題463
第17章 雜環(huán)化合物465
17.1 雜環(huán)化合物的分類、命名和結構466
17.1.1 分類和命名466
17.1.2 結構和芳香性467
17.2 五元雜環(huán)化合物470
17.2.1 五元雜環(huán)的來源和制法470
17.2.2 五元雜環(huán)的化學性質470
17.3 六元雜環(huán)化合物475
17.3.1 吡啶475
*17.3.2 嘧啶477
17.4 稠雜環(huán)化合物477
17.4.1 吲哚477
17.4.2 喹啉478
*17.4.3 嘌呤480
本章精要速覽480
習題481
第18章 類脂類484
18.1 油脂484
18.1.1 油脂的結構和組成484
18.1.2 油脂的性質485
18.1.3 油脂的用途487
18.2 肥皂和表面活性劑487
18.2.1 肥皂的兩親結構487
18.2.2 表面活性劑487
18.3 蠟489
18.4 磷脂490
18.5 萜類化合物491
18.5.1 單萜491
18.5.2 倍半萜493
18.5.3 雙萜493
18.5.4 三萜494
18.5.5 四萜494
18.6 甾族化合物495
18.6.1 甾醇類495
18.6.2 膽酸類496
18.6.3 甾體激素497
本章精要速覽497
習題498
* 第19章 碳水化合物501
19.1 碳水化合物的分類501
19.2 單糖501
19.2.1 單糖的構型和標記502
19.2.2 單糖的氧環(huán)式結構503
19.2.3 單糖的構象505
19.2.4 單糖的化學性質505
19.2.5 脫氧糖509
19.2.6 氨基糖509
19.3 二糖510
19.3.1 蔗糖510
19.3.2 麥芽糖511
19.3.3 纖維二糖512
19.4 多糖512
19.4.1 淀粉512
19.4.2 纖維素515
本章精要速覽517
習題518
* 第20章 氨基酸、蛋白質和核酸521
20.1 氨基酸521
20.1.1 氨基酸的結構、分類和命名521
20.1.2 氨基酸的制法523
20.1.3 氨基酸的性質524
20.2 多肽526
20.2.1 多肽的分類和命名526
20.2.2 多肽結構的測定527
20.2.3 多肽的合成528
20.3 蛋白質530
20.3.1 蛋白質的組成和分類530
20.3.2 蛋白質的結構531
20.3.3 蛋白質的性質534
20.3.4 酶536
20.4 核酸536
20.4.1 核酸的組成536
20.4.2 核酸的結構538
20.4.3 核酸的生物功能539
*20.5 生物技術和生物技術藥物540
20.5.1 基因工程540
20.5.2 干擾素540
20.5.3 多肽類藥物540
20.5.4 抗體藥541
本章精要速覽541
習題542
附錄一 有機化學網絡課堂與信息資源544
附錄二 常見特性基團在取代操作法命名時的名稱545
附錄三 常見烴和常見“基”的名稱547
參考文獻548