《有機化學》是按照有機化合物官能團進行分類、芳香族和脂肪族合并的體系所編寫的教科書。主要內(nèi)容包括各類有機化合物的結(jié)構(gòu)、主要用途以及物理和化學性質(zhì),有機化學反應的特點和規(guī)律,重要的反應機理,測定有機化合物結(jié)構(gòu)的紫外與可見光譜、紅外光譜、質(zhì)子核磁共振和質(zhì)譜的基本原理,與生命和醫(yī)學相關的生物有機化學的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及重要的生物功能。全書共分十九章。
《有機化學》編寫中在注重基本概念、理論和方法的同時,內(nèi)容選擇上注重科學性、實用性和新穎性,深度上較現(xiàn)行的同類教材略有提高,以利于學生對有機化學的深入理解和掌握,為后續(xù)相關課程奠定必要的有機化學理論基礎。各章均安排一定數(shù)量的思考題和習題,并結(jié)合一些重要的學科前沿、社會熱點、有機化學的應用等,在有關章節(jié)提供了一些知識介紹。書末附有推薦的有機化學網(wǎng)絡資源、參考文獻以及紅外和質(zhì)子核磁共振特征數(shù)據(jù),可供學生學習時參考。
《有機化學》可作為高等院校醫(yī)學、藥學、生物等本科專業(yè)的有機化學教科書,也可供其他專業(yè)選擇使用。
王全瑞,復旦大學化學系教授,1983年河南大學化學系畢業(yè),1986年西北大學化學系碩士研究生畢業(yè)并留校任教。1988-1989年在同濟大學學習德語,1989年赴德國Konstanz大學化學系攻讀博士學位。1994年1月獲得博士學位后回國,到北京大學化學與分子工程學院做博士后。1996年10月到復旦大學化學系任教。現(xiàn)任教授、博士生導師,為本科生及研究生開設《有機化學》、《高等有機化學》、《高等有機合成》等課程。已在國內(nèi)外主要學術刊物發(fā)表研究論文一百余篇,完成國家自然科學基金、上海市科委科技攻關、國外公司合作等科研項目二十余項,研究領域包括各種有機合成方法、光學活性生理活性物質(zhì)的不對稱合成、重排反應等。參編教輔參考書、教學錄像、教材多套。復旦大學教學名師(2007年);中國石油和化學工業(yè)協(xié)會二等獎(2007年);杭州市錢江特聘專家(2012年)。
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(fā)展概述1
1.1.3有機化合物的主要特征3
1.1.4有機化學的研究內(nèi)容4
1.2有機結(jié)構(gòu)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(xié)同反應18
1.5有機化學中的酸堿概念19
1.5.1Brnsted-Lowry酸堿理論19
1.5.2Lewis酸堿理論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(jīng)驗式及分子式的確定23
1.7.5結(jié)構(gòu)式的確定23
1.8有機化合物的分類23
1.8.1根據(jù)碳架分類23
1.8.2按官能團分類24
知識介紹受阻Lewis酸堿對25
習題26
第2章烷烴28
2.1烷烴的結(jié)構(gòu)28
2.2烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象29
2.2.1碳鏈異構(gòu)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(tǒng)命名法33
2.4烷烴的物理性質(zhì)34
2.4.1物態(tài)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(gòu)象異構(gòu)36
2.5.1乙烷的構(gòu)象36
2.5.2正丁烷的構(gòu)象37
2.5.3其他直鏈烷烴的構(gòu)象38
2.6烷烴的化學性質(zhì)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(yī)學中的自由基47
習題49
第3章環(huán)烷烴50
3.1環(huán)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(huán)脂環(huán)烴的性質(zhì)51
3.2.1物理性質(zhì)51
3.2.2化學性質(zhì)52
3.3環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性53
3.3.1Baeyer張力學說53
3.3.2燃燒熱與穩(wěn)定性54
3.3.3環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)54
3.4脂環(huán)烴的構(gòu)象55
3.4.1影響脂環(huán)烴穩(wěn)定性的因素55
3.4.2環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象55
3.4.3環(huán)己烷的構(gòu)象56
3.4.4一取代環(huán)己烷的構(gòu)象58
3.4.5二取代環(huán)己烷的構(gòu)象59
3.4.6多取代環(huán)己烷的構(gòu)象60
3.4.7十氫化萘的構(gòu)象60
知識介紹含有張力的多環(huán)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(jié)構(gòu)64
4.1.2烯烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象和命名65
4.1.3物理性質(zhì)67
4.1.4化學性質(zhì)67
4.2炔烴74
4.2.1炔烴的結(jié)構(gòu)74
4.2.2炔烴的異構(gòu)和命名75
4.2.3物理性質(zhì)75
4.2.4化學性質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)構(gòu)86
5.1.1苯的凱庫勒(Kekülé)結(jié)構(gòu)式86
5.1.2苯的分子軌道和結(jié)構(gòu)的近代概念87
5.1.3苯的特殊穩(wěn)定性——芳香性89
5.2苯的同分異構(gòu)現(xiàn)象和命名89
5.2.1苯的同分異構(gòu)體89
5.2.2命名90
5.3單環(huán)芳烴的物理性質(zhì)91
5.4苯及單環(huán)芳烴的化學性質(zhì)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(huán)側(cè)鏈上的反應100
5.5苯環(huán)親電取代反應的定位規(guī)則101
5.5.1取代基的分類102
5.5.2定位規(guī)則的理論解釋103
5.5.3二取代苯的定位規(guī)律105
5.5.4定位規(guī)則的應用106
5.6稠環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴106
5.6.1稠環(huán)芳烴106
5.6.2聯(lián)苯及其衍生物110
5.7非苯芳烴及Hückel規(guī)則111
5.7.1Hückel 規(guī)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(yè)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(gòu)117
6.1手性的概念118
6.2有機分子對映異構(gòu)現(xiàn)象119
6.2.1對映異構(gòu)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(gòu)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(gòu)型命名(Cahn-Ingold-Prelog次序規(guī)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(gòu)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(huán)狀化合物的立體異構(gòu)132
6.6不含手性碳原子化合物的旋光異構(gòu)134
6.6.1具有丙二烯結(jié)構(gòu)的分子135
6.6.2聯(lián)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(chǎn)生139
知識介紹生物世界的手性現(xiàn)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(zhì)147
7.3鹵代烴的化學性質(zhì)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(jié)構(gòu)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烯丙基型鹵代烴和芐基鹵代烴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(jié)構(gòu)、分類和命名169
8.1.1結(jié)構(gòu)和分類169
8.1.2命名171
8.2醇的物理性質(zhì)172
8.3醇的化學性質(zhì)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(jié)構(gòu)、命名及主要來源186
8.4.2酚的物理性質(zhì)187
8.4.3酚的化學性質(zhì)188
8.5硫醇和苯硫酚194
8.5.1命名194
8.5.2物理性質(zhì)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(nèi)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(huán)氧化合物203
9.1醚203
9.1.1醚的分類、結(jié)構(gòu)與命名203
9.1.2醚的物理性質(zhì)205
9.1.3醚的化學性質(zhì)206
9.2硫醚209
9.3環(huán)氧化合物和冠醚210
9.3.1環(huán)氧化合物210
9.3.2冠醚、穴醚與相轉(zhuǎn)移催化212
9.4醚的應用213
知識介紹大蒜與含硫物質(zhì)214
習題215
第10章測定有機化合物結(jié)構(gòu)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(chǎn)生紅外光譜的條件227
10.3.4峰數(shù)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(qū)和指紋區(qū)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(zhì)譜254
10.5.1質(zhì)譜儀基本原理254
10.5.2質(zhì)譜解析255
10.5.3高分辨質(zhì)譜258
10.5.4質(zhì)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(zhì)266
11.3醛、酮的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)267
11.3.1羰基的結(jié)構(gòu)特征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(zhì)285
11.5.2醌的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)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(nèi)的親核加成(取代)反應——氨基酸代謝、檸檬酸循環(huán)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(zhì)294
12.3羧酸的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)314
13.3羧酸衍生物的化學性質(zhì)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酰氯的Rosenmund還原反應322
13.4.3酰胺的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(wěn)定性323
13.5.2Michael加成和Robinson環(huán)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(gòu)現(xiàn)象327
13.7碳酸衍生物328
13.7.1碳酰氯328
13.7.2碳酰胺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(jié)構(gòu)和命名333
14.1.1胺的分類334
14.1.2胺的結(jié)構(gòu)334
14.1.3胺的命名335
14.2胺的物理性質(zhì)336
14.3胺的化學性質(zhì)337
14.3.1堿性337
14.3.2烷基化反應339
14.3.3;磻339
14.3.4磺;磻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苯胺的特征反應344
14.4季銨鹽和季銨堿345
14.4.1Hofmann消除和徹底甲基化345
14.4.2相轉(zhuǎn)移催化作用346
14.5重氮化合物346
14.5.1重氮化合物的制備——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(zhì)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(chǎn)生351
14.7腈和異腈352
14.7.1腈與異腈的制法352
14.7.2腈與異腈的性質(zhì)352
知識介紹偶氮染料353
習題355
第15章雜環(huán)化合物357
15.1雜環(huán)化合物的分類和命名357
15.1.1五元雜環(huán)357
15.1.2六元雜環(huán)358
15.1.3稠雜環(huán)358
15.1.4標氫359
15.2五元雜環(huán)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(huán)365
15.3六元雜環(huán)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(huán)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生物堿376
15.5.1生物堿的一般性質(zhì)376
15.5.2生物堿的提取方法377
15.5.3重要的生物堿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(jié)構(gòu)和命名383
16.1.2油脂中的脂肪酸384
16.1.3物理性質(zhì)386
16.1.4化學性質(zhì)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(jié)構(gòu)396
16.5.2甾族化合物的立體異構(gòu)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(gòu)型和命名404
17.1.3單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)405
17.1.4單糖的化學性質(zhì)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淀粉417
17.3.2糖原418
17.3.3環(huán)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(zhì)422
知識介紹糖類物質(zhì)與血型423
習題424
第18章氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)426
18.1氨基酸426
18.1.1α-氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名426
18.1.2物理和光譜性質(zhì)430
18.1.3α-氨基酸的酸堿性和等電點431
18.1.4氨基酸的化學性質(zhì)432
18.2多肽435
18.2.1肽的結(jié)構(gòu)和命名435
18.2.2肽鍵平面436
18.2.3多肽的結(jié)構(gòu)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(zhì)439
18.3.1元素組成和分類439
18.3.2蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)441
18.3.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)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(jié)構(gòu)453
19.4核酸的二級結(jié)構(gòu)454
19.4.1DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)454
19.4.2RNA的結(jié)構(gòu)455
19.5核酸的三級結(jié)構(gòu)456
19.6核酸的理化性質(zhì)456
19.6.1一般物理性質(zhì)456
19.6.2酸堿性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的復制458
19.7.2RNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)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煙酰胺輔酶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(wǎng)絡資源467
附錄2紅外特征吸收數(shù)據(jù)表468
附錄3典型有機化合物的1H NMR化學位移數(shù)值469
參考文獻473