有機化學

第一章緒論

第一節有機化學的研究對象及其發展簡史有機化學是研究有機化合物的來源、製備、結構、用途和有關

理論的一門學科。有機化合物簡稱有機物，原意是指從動植物體內得到的與生命密切相關的所謂“有生機的物質”，與礦物質即“無機物”相區別。19世紀初，許多化學家錯誤地認為，有機物只能在一種神秘的“生命力”作用下在活的有機體中生成，在實驗室裏沒有“生命力”，因此，不可能由簡單的無機物合成。這種錯誤的“生命力”學説使人們僅僅滿足於從動植物體內提取為數有限的有機物，而不想在人工合成有機物方面去突破。實踐是檢驗真理的唯一標準。1828年德國化學家魏勒（E.Wohler），蒸發氰酸鉸水溶液時，得到原來要從尿中獲得的尿素。

這是人們在實驗室裏第一次由無機物製得的有機物。魏勒給當時化學界的權威貝齊裏烏斯（J.J.Berzelius）的信中説：“我製造出尿素，而且不求助於腎臟或動物——無論是人或犬”。尿素的人工合成，衝破了有機物來源於生物體以及無機物與有機物之間的絕對界限，動搖了“生命力”學説的基礎。到19世紀中葉，更多的有機物被人工合成出來。例如，1845年，德國化學家柯爾柏（H.Kolbe）合成了醋酸。嗣後，人們又相繼合成了檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機酸。1854年，法國化學家貝特羅（M.Berthelot）合成了油脂類物質。1861年，俄國化學家布特列洛夫（Butleroff）合成了糖類物質等。在客觀事實面前，唯心主義的“生命力”學説終於徹底被推翻了。

“生命力”學説雖然早已被拋棄，但有機化合物和有機化學的名稱仍沿用至今，而其內涵已完全不同。由於有機化合物分子中都含有碳元素，1848年德國化學家凱庫勒（A.Kekule）把有機化合物定義為含碳化合物，有機化學則是研究含碳化合物的化學。而某些簡單的含碳化合物如CO、CO2、碳酸鹽、氰化物、氰酸鹽等，因

它們具有無機物的典型性質，習慣上仍放在無機化學中討論。有機化合物除含有碳元素外，絕大多數含有氫元素，很多化合物還含有氧、氮、鹵素、硫、磷等元素。1874年，德國化學家肖萊馬（C.Schor－lemmer）又把有機物定義為碳氫化合物及其衍生物，而有機化學則是研究碳氫化合物及其衍生物的化學。後一個定義更能反映有機物的特點，同時也體現了有機物在結構上的相互聯繫。然而，有機化學真正成為一門獨立的、系統的學科，則是在有機化學結構理論建立以後。1857～1858年，凱庫勒提出碳原子為四價和碳原子之間可以相互連接成鏈狀的概念，1865年又提出苯的環狀結構學説。1861年，布特列洛夫較為完整地提出了化學結

構學説，認為：組成一個有機物分子的所有原子，在分子內是以一定排列順序和結合方式連接着的，並且是相互影響的；分子中的碳原子是以四價與其它原子或自身相結合，而其它原子也按各自的化合價與碳原子相結合；分子的化學結構決定着物質的主要性質。

第一章緒論

第一節有機化學的研究對象及其發展簡史

第二節有機化合物的特點

第三節共價鍵

一、共價鍵的本質

二、共價鍵的基本屬性

三、共價鍵的斷裂方式和有機反應的基本類型

第四節研究有機化合物的一般過程

一、分離和提純

二、元素分析

三、確定實驗式

四、測定分子量、確定分子式

五、構造式的確定

第五節有機化合物的分類

一、按碳胳不同的分類

二、按官能團不同的分類

問題與習題

第二章烷烴

第一節烷烴的同系列和異構現象

一、通式和同系列

二、同分異構現象

三、碳原子和氫原子的類型

第二節烷烴的命名法

一、普通命名法

二、系統命名法

第三節烷烴的分子結構

一、甲烷的結構

二、其它烷烴的分子結構

三、烷烴的構象

第四節烷烴的性質

一、物理性質

二、化學性質

第五節烷烴滷代反應歷程

一、烷烴的氯代反應歷程

二、過渡態與能量曲線

三、遊離基的穩定性和滷代反應的取向

第六節烷烴的來源和重要的烷烴

一、烷烴的來源

二、重要的烷烴——甲烷

三、沼氣

問題與習題

第三章烯烴

第一節烯烴的結構

一、乙烯的結構

二、其它烯烴的結構

第二節烯烴的同分異構現象

一、構造異構

二、順反異構

第三節烯烴的命名

一、系統命名法

二、順反異構體的命名

第四節烯烴的性質

一、物理性質

二、化學性質

第五節親電加成反應歷程

一、烯烴的親電加成反應歷程

二、馬氏定則的理論解釋，誘導效應和碳正離子的穩定性

第六節重要的烯烴

一、乙烯

二、丙烯

問題與習題

第四章炔烴和二烯烴

第一節炔烴的分子結構

第二節炔烴的異構和命名

第三節炔烴的性質

一、物理性質

二、化學性質

第四節乙炔

一、乙炔的性質

二、乙炔的用途

第五節二烯烴

一、分類和命名

二、共軛二烯的結構

三、共軛效應

四、共軛二烯的化學特性

五、重要的共軛二烯

問題與習題

第五章脂環烴

第一節脂環烴的定義和分類

第二節脂環烴的同分異構和命名

一、單環脂環烴的異構和命名

二、多環脂環烴的命名

第三節環烷烴的性質

一、物理性質

二、化學性質

第四節環烷烴的分子結構和環的穩定性

一、張力學説

二、近代結構理論的解釋

三、環烷烴的構象

問題與習題

第六章芳香烴

第一節芳香烴的分類和命名

一、芳香烴的分類

二、單環芳香烴的構造異構和命名

第二節苯的結構

一、凱庫勒構造式

二、苯分子結構的現代觀點

第三節單環芳烴的性質

一、取代反應

二、加成反應

三、側鏈反應

第四節苯環上親電取代的定位規律

一、兩類定位基

二、二元取代苯的定位規律

三、定位規律的理論解釋

四、定位規律的應用

第五節重要芳烴

一、“三苯”

二、苯乙烯

三、萘

四、三苯甲烷

五、足球烯

第六節非苯芳烴簡介

一、休克爾（Hückel）規則

二、非苯芳烴示例

問題與習題

第七章對映異構

第一節物質的旋光性

一、平面偏振光和旋光性

二、旋光儀和比旋光度

第二節對映異構和分子結構的關係

一、對映異構現象的發現

二、手性和對稱因素

第三節含有手性碳原子化合物的對映異構

一、含有一個手性碳原子化合物的對映異構

二、構型的表示方法——費歇爾投影式

三、構型的標記——D/L法和R/S法

四、含兩個手性碳原子化合物的對映異構

第四節環狀化合物的立體異構

一、環丙烷衍生物

二、環己烷衍生物

第五節立體化學在研究反應歷程中的應用

一、烷烴遊離基取代反應

二、烯烴與鹵素的親電加成反應

問題與習題

第八章鹵代烴

第一節鹵代烴的分類、同分異構和命名

一、鹵代烴的分類

二、同分異構和命名

第二節鹵代烴的性質

一、物理性質

二、化學性質

第三節飽和碳原子上的親核取代反應歷程

一、兩種親核取代反應歷程

二、影響親核取代反應活性的因素

第四節重要的鹵代烴

一、氯乙烯

二、氯苯

三、苄基氯

四、三氯甲烷、卡賓

五、四氯化碳

六、二氟二氯甲烷

七、四氟乙烯

問題與習題

第九章測定有機物結構的近代物理方法

第一節分子吸收光譜概述

一、電磁波譜

二、分子運動方式和光譜的分類

三、紫外光譜

第二節紅外光譜

一、基本原理

二、重要基團的紅外吸收頻率

三、紅外光譜圖例

第三節核磁共振譜

一、基本原理

二、化學位移

三、自旋偶合和自旋裂分

四、核磁共振圖譜解析舉例

第四節質譜簡介

問題與習題

第十章醇、酚、醚

第一節醇的分類、異構、命名與結構

一、醇的分類和異構

二、醇的命名

三、醇的結構

第二節醇的物理性質和光譜性質

一、醇的沸點和水溶性

二、光譜性質

第三節醇的化學性質

一、與活潑金屬的反應

二、與氫鹵酸的反應

三、與無機酸的反應

四、脱水反應

五、氧化與脱氫

六、多元醇的特有反應

第四節消除反應歷程

一、兩種消除反應歷程

二、消除反應與親核取代的競爭

第五節重要的醇

一、甲醇

二、乙醇

三、正三十醇

四、乙二醇

五、丙三醇

第六節酚

一、酚的結構與命名

二、酚的物理性質

三、酚的化學性質

四、重要的酚

第七節醚

一、醚的分類、命名和同分異構

二、醚的性質

三、重要的醚

問題與習題

第十一章醛和酮

第一節醛和酮的結構、分類與命名

一、醛、酮的結構

二、醛、酮的分類與命名

第二節醛、酮的物理性質和光譜特徵

一、物理性質

二、光譜特徵

第三節醛、酮的化學性質

一、羰基上的親核加成反應

二、α－氫的反應

三、氧化反應

四、還原反應

五、歧化反應

六、醛的顯色反應

第四節親核加成反應歷程

一、親核加成反應歷程

二、影響親核加成反應活性的因素

第五節重要的醛、酮

一、甲醛

二、乙醛

三、三氯乙醛

四、苯甲醛

五、丙酮

六、丁二酮

七、環己酮

第六節不飽和羰基化合物

一乙烯酮

二、α，β－不飽和醛、酮的特性

三、醌

問題與習題

第十二章羧酸及其衍生物

第一節羧酸的結構、分類和命名

一、羧酸的結構

二、羧酸的分類和命名

第二節羧酸的性質

一、物理性質

二、光譜性質

三、化學性質

第三節重要的羧酸

一、甲酸

二、乙酸

三、丙烯酸

四、苯甲酸

第七節離子交換樹脂

問題與習題