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绪论 1

0.1 有机化学和有机化合物 1

0.2 有机化学的发展简史 1

0.3 有机化学的主要分支简介 3

0.4 如何学习有机化学？ 5

第1章 有机化合物分子结构基础 6

1.1 共价键 6

1.2 有机化合物结构的表示方式 7

1.2.1 Lewis结构式 7

1.2.2 Kekulé结构式 7

1.3 共振理论 9

1.3.1 共振结构与共振杂化体 9

1.3.2 共振结构的书写 9

1.3.3 共振稳定作用 11

1.4 杂化理论 12

1.5 分子轨道理论 14

1.6 共价键的键长、键能和键角 16

1.6.1 键长 16

1.6.2 键能 16

1.6.3 键角 17

1.6.4 分子模型 17

1.7 共价键的极性、分子偶极矩和诱导效应 18

1.7.1 元素的电负性与共价键的极性 18

1.7.2 分子的偶极矩 19

1.7.3 诱导效应 19

1.8 分子间的弱作用力 20

1.8.1 范德华力 20

1.8.2 氢键 20

1.9 有机化合物的分类 22

习题 24

第2章 脂肪烃和脂环烃 26

2.1 脂肪烃的分类和构造异构 26

2.1.1 脂肪烃的分类和同系列 26

2.1.2 脂肪烃的构造异构 27

2.2 脂肪烃的命名 29

2.2.1 普通命名法 29

2.2.2 系统命名法 29

2.3 脂肪烃的结构和顺反异构 36

2.3.1 烷烃、烯烃和炔烃的结构 36

2.3.2 1,3-丁二烯的结构和共轭效应 39

2.3.3 烯烃的顺反异构和超共轭效应 42

2.4 烷烃的构象 45

2.4.1 乙烷的构象 45

2.4.2 丁烷的构象 47

2.5 脂肪烃的物理性质 48

2.5.1 沸点 48

2.5.2 熔点 50

2.5.3 密度 51

2.5.4 溶解度 51

2.6 脂环烃的命名 52

2.6.1 单环化合物的命名 53

2.6.2 螺环化合物的命名 54

2.6.3 桥环化合物的命名 54

2.7 环烷烃的构象 55

2.7.1 环的张力与稳定性 55

2.7.2 环己烷的构象 57

2.7.3 取代环己烷的构象 58

2.7.4 环丙烷的结构与构象 59

2.7.5 环丁烷的构象 60

2.7.6 环戊烷的构象 60

2.7.7 十氢萘的构象 60

2.8 脂肪烃的酸性 61

习题 62

第3章 立体异构体 64

3.1 分子的光学活性 64

3.1.1 物质的旋光性 65

3.1.2 比旋光度 65

3.2 分子的手性与对称性 66

3.2.1 分子的手性 66

3.2.2 分子的对称因素与手性的判断 67

3.3 含有一个手性碳原子的化合物 69

3.3.1 对映异构体和外消旋体的性质差异 69

3.3.2 构型的表示方法 70

3.3.3 构型的标记 71

3.4 含两个手性碳原子的化合物 74

3.4.1 含两个不同手性碳原子的化合物 74

3.4.2 含有两个相同手性碳原子的化合物 75

3.4.3 构象与光学活性 75

3.5 环状化合物的立体异构 76

3.5.1 二取代环己烷的立体异构 76

3.5.2 二取代环戊烷的立体异构 77

3.5.3 二取代环丙烷和环丁烷的立体异构 77

3.6 不含手性碳原子的化合物的立体异构 78

3.6.1 丙二烯型化合物的对映异构 78

3.6.2 联苯型化合物的对映异构 79

3.6.3 环外双键型化合物的对映异构 79

3.6.4 螺环化合物的对映异构 80

3.7 外消旋体的拆分 80

习题 81

第4章 碳碳重键的加成反应 83

4.1 共价键的断裂方式与有机反应的基本类型 83

4.2 烯烃和炔烃的亲电加成反应 84

4.2.1 烯烃和炔烃与卤化氢的加成 85

4.2.2 烯烃和炔烃的水合 93

4.2.3 烯烃和炔烃与卤素的加成 94

4.2.4 共轭双烯的加成反应 100

4.2.5 羟汞化-还原反应 102

4.2.6 硼氢化-氧化反应 103

4.3 Diels-Alder反应 107

4.4 烯烃和炔烃与氢的加成反应 110

4.4.1 烯烃的催化加成 110

4.4.2 炔烃的催化氢化 112

4.4.3 炔烃的金属还原 112

4.5 烯烃和炔烃的亲核加成反应 113

4.6 烯烃和炔烃与氧的加成反应 115

4.6.1 双羟基化反应 115

4.6.2 环氧化反应 117

4.6.3 氧化断裂 118

4.7 炔烃和烯烃的聚合反应 120

4.7.1 烯烃的聚合 120

4.7.2 共轭二烯烃的聚合 122

4.7.3 炔烃的聚合 122

习题 123

第5章 自由基反应 126

5.1 自由基的产生 126

5.1.1 σ键的均裂 126

5.1.2 π键的光化学激发 127

5.1.3 单电子转移 128

5.2 自由基的结构及稳定性 128

5.2.1 自由基的结构 128

5.2.2 自由基的稳定性 129

5.3 烷烃的自由基取代反应 131

5.3.1 甲烷的氯化反应 131

5.3.2 氯代反应的机理 131

5.3.3 其他卤素的卤代反应 133

5.3.4 其他烷烃的卤代 133

5.4 不饱和烃的α-H卤代 135

5.4.1 烯烃和炔烃的α-H卤代 135

5.4.2 烷基苯的α-H卤代 137

5.5 自由基加成反应 138

5.5.1 不饱和烃的自由基加成反应 138

5.5.2 自由基聚合反应 139

5.6 烷烃的热裂 140

习题 141

第6章 芳香烃 143

6.1 苯系芳烃的分类及同分异构和命名 143

6.1.1 苯系芳烃的分类 143

6.1.2 单环芳烃的同分异构和命名 144

6.1.3 多环芳烃的同分异构和命名 147

6.2 苯的结构与稳定性 148

6.2.1 苯分子中的杂化轨道和大π键 148

6.2.2 苯的共振结构 149

6.2.3 苯的分子轨道 149

6.3 单环芳烃的物理性质 150

6.4 苯环上的亲电取代反应 151

6.4.1 卤化反应 152

6.4.2 硝化反应 153

6.4.3 磺化反应 154

6.4.4 Friedel-Crafts烷基化反应 155

6.4.5 Friedel-Crafts酰基化反应 157

6.4.6 氯甲基化反应 159

6.5 亲电取代反应的定位规律和反应活性 159

6.5.1 单取代苯的亲电取代反应的定位规律和反应活性 160

6.5.2 二取代苯的定位规律 165

6.5.3 多环芳烃定位规律 166

6.5.4 定位规则在有机合成上的应用 168

6.6 芳烃的氧化还原反应 169

6.6.1 氧化反应 169

6.6.2 还原反应 170

6.7 芳香性 173

6.7.1 苯系芳香烃 173

6.7.2 单环体系非苯芳香烃 174

6.7.3 芳香性与反芳香性的分子轨道理论解释 176

6.7.4 多环体系非苯芳香烃 177

6.7.5 芳香杂环化合物 178

习题 179

第7章 有机波谱分析基础 182

7.1 电磁波谱的概念 182

7.2 红外光谱 183

7.2.1 简谐振动模型：Hooke's定律 184

7.2.2 分子的振动形式和选择吸收定律 185

7.2.3 有机化合物基团的特征吸收 185

7.2.4 红外谱图解析实例 187

7.3 核磁共振谱 189

7.3.1 核磁共振现象与核磁共振谱 189

7.3.2 化学位移 191

7.3.3 自旋偶合和自旋裂分 194

7.3.4 化学等价和磁等价 197

7.3.5 氢谱解析举例 200

7.3.6 碳-13核磁共振谱简介 201

7.4 紫外吸收光谱 202

7.4.1 基本原理 202

7.4.2 紫外吸收光谱图 203

7.4.3 紫外吸收光谱的应用 206

7.5 质谱 207

7.5.1 基本原理 207

7.5.2 分子离子峰 208

7.5.3 同位素峰和分子式的测定 208

7.5.4 有机化合物的质谱碎裂规律 211

习题 216

第8章 卤代烃 220

8.1 卤代烃的分类和命名 220

8.1.1 卤代烃的分类 220

8.1.2 卤代烃的命名 221

8.2 卤代烃的物理性质及波谱特征 222

8.3 卤代烃的制备 226

8.3.1 饱和碳原子上氢原子的卤代 226

8.3.2 不饱和烃与卤素或卤化氢的加成反应 226

8.3.3 芳环上的取代反应 227

8.3.4 卤代烃的卤素交换反应 227

8.3.5 由醇制备卤代烷 227

8.4 卤代烷烃的亲核取代反应 228

8.4.1 亲核取代反应 228

8.4.2 饱和碳原子上亲核取代反应的机理与立体化学 232

8.4.3 影响亲核取代反应速度的因素 239

8.5 卤代烷烃的消除反应 245

8.5.1 卤代烷消除反应的主要类型 245

8.5.2 双分子消除反应 247

8.5.3 单分子消除反应 250

8.5.4 消除反应与取代反应的竞争 252

8.6 卤代芳烃的亲核取代反应 255

8.6.1 芳环上亲核取代反应的特点 255

8.6.2 芳环上亲核取代反应的机理 256

8.7 卤代烃与金属的反应 259

8.7.1 有机镁化合物的制备 259

8.7.2 有机锂化合物的制备 260

8.7.3 有机铜锂化合物的制备 261

8.7.4 烷基钠的形成及其偶联反应 262

8.8 卤代烷与有机金属化合物的偶联反应 262

习题 262

第9章 醇、酚和醚 269

9.1 醇 269

9.1.1 醇的结构、分类和命名 269

9.1.2 醇的物理性质及光谱性质 271

9.1.3 醇的制备 273

9.1.4 醇的酸性和碱性 274

9.1.5 醇与氢卤酸的亲核取代反应 277

9.1.6 醇与三卤化磷和五卤化磷的反应 279

9.1.7 醇与氯化亚砜的反应 279

9.1.8 醇的脱水反应 280

9.1.9 邻二醇的重排反应 281

9.1.10 醇的氧化与脱氢 283

9.1.11 邻二醇的氧化断裂反应 286

9.1.12 醇对烯醚的亲电加成——羟基的保护 288

9.2 酚 288

9.2.1 酚的分类和命名 288

9.2.2 酚的物理性质和波谱特征 289

9.2.3 酚的制备 291

9.2.4 酚的酸性 293

g.2.5 酚的碱性与亲核性 294

9.2.6 酚的芳香亲电取代反应 295

9.2.7 酚的氧化 299

9.3 醚 301

9.3.1 醚的结构和命名 301

9.3.2 醚的物理性质和光谱特征 302

9.3.3 醚的制备 303

9.3.4 醚的碱性 305

9.3.5 醚键断裂反应 305

9.3.6 α-碳氢键氧化反应 306

9.3.7 环氧化合物的开环反应 306

9.4 硫醇、硫酚和硫醚 309

9.4.1 硫醇和硫酚 309

9.4.2 硫醚、亚砜和砜 310

习题 310

第10章 醛和酮 316

10.1 醛和酮的结构及命名 316

10.1.1 羰基的结构 316

10.1.2 醛和酮的命名 317

10.2 醛和酮的物理性质及波谱特征 318

10.3 醛和酮的制备 321

10.3.1 由醇制备醛和酮 321

10.3.2 由炔烃和烯烃制备醛和酮 322

10.3.3 由芳烃制备醛和酮 322

10.4 醛和酮的亲核加成反应 325

10.4.1 与含碳亲核试剂的加成 326

10.4.2 与含氧亲核试剂的加成 328

10.4.3 与含硫亲核试剂的加成 330

10.4.4 与含氮亲核试剂的加成 331

10.5 羰基的还原反应 333

10.5.1 金属氢化物还原 333

10.5.2 催化氢化 334

10.5.3 Meerwein-Ponndorf还原 334

10.5.4 Clemmensen还原 335

10.5.5 Wolff-Kishner-黄鸣龙还原 335

10.5.6 Cannizzaro反应 336

10.6 醛和酮的氧化反应 337

10.6.1 醛的氧化反应 337

10.6.2 酮的氧化 337

10.7 磷和硫叶立德与醛、酮的缩合反应 338

10.7.1 Wittig反应和Wittig-Horner反应 338

10.7.2 硫叶立德与醛、酮的缩合 340

习题 341

第11章 羧酸及其衍生物 344

11.1 羧酸及其衍生物的结构和命名 345

11.1.1 羧酸及其衍生物的结构 345

11.1.2 羧酸及其衍生物的命名 345

11.2 羧酸及其衍生物的物理性质和波谱特征 348

11.2.1 羧酸及其衍生物的物理性质 348

11.2.2 羧酸及其衍生物的光谱特征 348

11.3 羧酸的酸性 352

11.4 羧酸及其衍生物的制备 354

11.4.1 羧酸的制备 354

11.4.2 酯的制备 357

11.4.3 酰卤的制备 359

11.4.4 酸酐的制备 360

11.4.5 酰胺的制备 361

11.5 羧酸衍生物的亲核取代反应 362

11.5.1 加成-消除机理 362

11.5.2 水解反应 363

11.5.3 醇解反应 364

11.5.4 氨解反应 364

11.5.5 羧酸衍生物与金属有机试剂的反应 365

11.6 羧酸及其衍生物的还原反应 366

11.6.1 催化氢化 366

11.6.2 金属氢化物还原 366

11.7 羧酸及其衍生物的其他反应 368

11.7.1 脱羧反应 368

11.7.2 脱水反应 369

11.8 碳酸和原酸的衍生物 370

11.8.1 碳酸衍生物 370

11.8.2 原酸衍生物 371

习题 372

第12章 羰基化合物α-碳上的反应 376

12.1 羰基化合物α-氢的酸性 376

12.1.1 酮-烯醇互变异构 376

12.1.2 影响α-氢酸性的因素 377

12.2 α-卤化反应 378

12.2.1 酮的α-卤化反应 378

12.2.2 醛的α-卤化反应 380

12.2.3 羧酸及其衍生物的α-卤化反应 380

12.3 α-烷基化反应 381

12.3.1 经由烯醇负离子的烷基化反应 381

12.3.2 经由烯胺的烷基化反应 385

12.3.3 经由烯醇硅醚的烷基化反应 386

12.4 羟醛缩合及相关反应 387

12.4.1 羟醛缩合反应 387

12.4.2 Perkin反应 389

12.4.3 Darzen反应 390

12.5 酯缩合反应 391

12.5.1 Claisen缩合反应 391

12.5.2 Dieckmann缩合反应 392

12.5.3 交叉的酯缩合反应 393

12.5.4 酮与酯或酸酐的交叉缩合 393

12.6 Michael加成反应 394

12.6.1 烯醇负离子的Michael加成反应 394

12.6.2 金属有机试剂的Michael加成反应 396

12.6.3 氢氰酸的Michael加成反应 397

习题 398

第13章 胺、重氮和偶氮化合物 402

13.1 胺的分类、命名和结构 402

13.1.1 胺的分类 402

13.1.2 普通命名法 403

13.1.3 系统命名法 403

13.1.4 胺的结构 404

13.2 胺的物理性质和波谱特征 406

13.2.1 熔点、沸点和溶解度 406

13.2.2 红外光谱 406

13.2.3 核磁共振谱 408

13.3 胺的碱性和酸性 409

13.3.1 胺的碱性 409

13.3.2 胺的酸性 411

13.4 胺的制备 412

13.4.1 氨和胺的烃化 412

13.4.2 Gabriel法 413

13.4.3 硝基化合物的还原 414

13.4.4 其他含氮化合物的还原 415

13.4.5 Hofmann重排和Curtius重排反应 417

13.4.6 Mannich反应 418

13.5 胺的化学性质 420

13.5.1 胺的烷基化反应 420

13.5.2 胺的酰化和磺酰化反应 420

13.5.3 胺的氧化与Cope消除反应 422

13.5.4 胺与亚硝酸的反应 423

13.5.5 芳胺的亲电取代反应 424

13.6 季铵盐和季铵碱 425

13.6.1 季铵盐与相转移催化 425

13.6.2 季铵碱 426

13.7 重氮化合物 428

13.7.1 重氮化合物的制备 428

13.7.2 重氮化合物的性质和反应 428

13.8 芳基重氮盐 429

13.8.1 重氮基被卤素和氰基取代 429

13.8.2 重氮基被硝基和亚磺酸基取代 430

13.8.3 重氮盐的还原 430

13.8.4 重氮盐的水解 431

13.8.5 重氮盐的亲电取代反应 431

习题 432

第14章 杂环化合物 437

14.1 杂环化合物的分类与命名 437

14.2 呋喃、噻吩和吡咯 439

14.2.1 呋喃、噻吩和吡咯的结构和物理性质 439

14.2.2 呋喃、噻吩和吡咯的化学性质 439

14.2.3 呋喃、噻吩和吡咯的制备 442

14.3 咪唑、噻唑和噁唑 444

14.3.1 咪唑、噻唑和噁唑的结构和物理性质 444

14.3.2 咪唑、噻唑和噁唑的化学性质 444

14.3.3 咪唑、噻唑和噁唑的制备 445

14.3.4 咪唑、噻唑和噁唑的衍生物 446

14.4 吡啶和嘧啶 446

14.4.1 吡啶的结构与性质 446

14.4.2 吡啶的化学性质 447

14.4.3 吡啶的制备 449

14.4.4 吡啶衍生物 450

14.4.5 嘧啶 451

14.5 稠杂环化合物 452

14.5.1 吲哚 452

14.5.2 喹啉和异喹啉 455

14.5.3 嘌呤 456

14.6 生物碱 458

14.6.1 喹啉类生物碱 458

14.6.2 吲哚类生物碱 459

习题 460

第15章 碳水化合物 463

15.1 单糖的分类、结构和命名 463

15.1.1 单糖的开链式结构 464

15.1.2 单糖的环状结构 466

15.2 单糖的化学性质 468

15.2.1 氧化反应 468

15.2.2 还原反应 469

15.2.3 酯化、醚化和糖苷化反应 470

15.2.4 差向异构化 472

15.2.5 醛糖的递升和递降 473

15.2.6 形成糖脎 474

15.3 寡糖 475

15.3.1 蔗糖 475

15.3.2 麦芽糖 476

15.3.3 乳糖 476

15.3.4 棉籽糖 477

15.3.5 环糊精 477

15.4 多糖 478

15.4.1 纤维素 478

15.4.2 淀粉 479

15.5 氨基糖 480

15.6 糖缀合物 480

15.6.1 皂苷 480

15.6.2 糖脂 481

15.6.3 糖蛋白 481

习题 482

第16章 氨基酸、肽、蛋白质及核酸 485

16.1 氨基酸 485

16.1.1 氨基酸的结构与命名 485

16.1.2 氨基酸的性质 488

16.1.3 氨基酸的合成 490

16.1.4 氨基酸的拆分 492

16.2 肽和蛋白质的结构 493

16.2.1 一级结构 493

16.2.2 二级、三级和四级结构 494

16.3 氨基酸序列测定 497

16.3.1 氨基酸分析 497

16.3.2 N-端氨基酸的测定 497

16.3.3 C-端氨基酸的测定 498

16.3.4 肽链的部分水解 498

16.4 多肽的合成 498

16.4.1 氨基的保护 498

16.4.2 羧基的保护 499

16.4.3 肽键的生成 499

16.4.4 多肽的固相合成 500

16.5 核酸 501

16.5.1 碱基与戊糖 501

16.5.2 核苷和核苷酸 502

16.5.3 核酸的一级结构 504

16.5.4 DNA双螺旋结构 504

习题 506

第17章 周环反应 508

17.1 电环化反应 508

17.1.1 电环化反应的基本特征 508

17.1.2 Woodward-Hoffmann规则和前线轨道理论 509

17.1.3 电环化关环和电环化开环的驱动力 513

17.2 环加成反应 515

17.2.1 ［2+2］环加成反应 515

17.2.2 ［4+2］环加成反应 516

17.3 σ-迁移反应 519

17.3.1 H［1,j］迁移 519

17.3.2 C［1,j］迁移 520

17.3.3 C［3,3］迁移 522

习题 524

参考文献 528

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