有机化学PDF电子书下载

第1章 绪论（Introduction） 1

1.1 有机化学和有机化合物（Organic Chemistry and Organic Compounds） 1

1.1.1 有机化学和有机化合物的特性 1

1.1.2 有机化合物的结构式 2

1.2 共价键（Covalent Bond） 3

1.2.1 共价键的形成 4

1.2.2 共价键的键参数 6

1.2.3 共价键的断裂和有机反应类型 9

1.3 有机化合物的分类（Classification of Organic Compounds） 10

1.3.1 按碳的骨架分类 10

1.3.2 按官能团分类 11

1.4 研究有机化合物的一般步骤（The Steps for Research of Organic Compounds） 11

1.4.1 分离提纯 12

1.4.2 纯度的检验 12

1.4.3 实验式和分子式的确定 12

1.4.4 结构式的确定 13

1.5 酸碱的概念（Acid and Base） 13

1.5.1 酸碱的电离理论 13

1.5.2 酸碱的溶剂理论 13

1.5.3 酸碱的质子理论 13

1.5.4 酸碱的电子论 15

习题 15

第2章 脂肪（环）烃的结构、同分异构和命名（Structure,Isomerism and Nomenclature of Aliphatic and Alicyclic Hydrocarbons） 17

2.1 烃的分类（Classification of Hydrocarbons） 17

2.2 脂肪烃的结构（Structure of Aliphatic Hydrocarbons） 17

2.2.1 碳原子的杂化轨道 17

2.2.2 烷烃、烯烃、炔烃的结构 19

2.2.3 二烯烃的结构 23

2.2.4 烷烃和环烷烃的构象 26

2.3 脂肪烃的同分异构（Isomery of Aliphatic Hydrocarbons） 32

2.3.1 构造异构现象 32

2.3.2 顺反异构现象 34

2.4 脂肪（环）烃的命名（Nomenclature of Aliphatic and Alicyclic Hydrocarbons） 37

2.4.1 烷烃的命名 37

2.4.2 烯烃的命名 42

2.4.3 炔烃的命名 44

2.4.4 脂环烃的分类和命名 45

知识亮点 金刚烷 48

习题 48

第3章 烷烃和环烷烃的性质与制备（Properties and Preparation of Alkanes and Cycloalkanes） 51

3.1 烷烃和环烷烃的物理性质（Physical Properties of Alkanes and Cycloalkanes） 51

3.1.1 烷烃的物理性质 51

3.1.2 环烷烃的物理性质 54

3.2 烷烃的化学性质（Chemical Properties of Alkanes） 55

3.2.1 氧化反应 55

3.2.2 热裂反应 56

3.2.3 卤代反应 56

3.3 烷烃卤代反应的反应机理（Mechanism:Halogenation of Alkanes） 59

3.3.1 甲烷氯代反应的机理 59

3.3.2 活化能和过渡态 60

3.3.3 卤素对甲烷的相对反应活性 61

3.3.4 卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性 62

3.4 环烷烃的化学性质（Chemical Properties of Cycloalkanes） 64

3.5 烷烃和环烷烃的制备（Preparation of Alkanes and Cycloalkanes） 65

3.5.1 烷烃的制备 65

3.5.2 环烷烃的制备 67

习题 67

第4章 烯烃的性质与制备（Properties and Preparation of Alkenes） 69

4.1 烯烃的物理性质（Physical Properties of Alkenes） 69

4.2 烯烃的化学性质（Chemiscal Preperies of Alkenes） 70

4.2.1 催化氢化 71

4.2.2 亲电加成反应 73

4.2.3 与卡宾加成 79

4.2.4 自由基加成反应 80

4.2.5 烯烃α-H的反应 81

4.2.6 氧化反应 82

4.2.7 烯烃的聚合反应 86

4.3 烯烃的亲电加成反应机理（Mechanism:Electrophilic Addition to Alkenes） 88

4.3.1 与卤素加成反应机理 89

4.3.2 与卤化氢加成反应机理 90

4.4 烯烃的制备（Preparation of Alkenes） 91

4.4.1 卤代烷消除卤化氢 91

4.4.2 邻二卤代烷消除卤素 92

4.4.3 醇消除水 92

4.4.4 炔烃的还原 93

4.4.5 烯烃的工业来源与制备 93

知识亮点 一种性信息素的合成 93

习题 94

第5章 炔烃和二烯烃的性质与制备（Properties and Preparation of Alkynes and Dienes） 97

5.1 炔烃和二烯烃的物理性质（Physical Properties of Alkynes and Dienes） 97

5.2 炔烃的化学性质（Chemical Properties of Alkynes） 98

5.2.1 炔烃的酸性 98

5.2.2 催化氢化 99

5.2.3 亲电加成反应 100

5.2.4 亲核加成反应 102

5.2.5 氧化反应 103

5.2.6 乙炔的聚合 103

5.3 炔烃的制备（Preparation of Alkynes） 104

5.3.1 由二卤代物双脱卤化氢 104

5.3.2 由炔化物离子的烷基化制备 105

5.4 共轭二烯烃的化学性质（Chemiscal Properties of Conjugated Dienes） 106

5.4.1 1,4-和1,2-亲电加成反应 106

5.4.2 第尔斯-阿尔德环加成反应 108

5.5 周环反应（Ⅰ）：环加成和电环化反应［Pericyclic Reactions（Ⅰ）:Cycloadditions and Electrocyclic Reactions］ 110

5.5.1 电环化反应 110

5.5.2 周环反应的理论 111

知识亮点 保幼激素的合成 115

习题 115

第6章 对映异构（Enantiomerism） 118

6.1 立体异构与手性分子（Stereoisomerism and Chiral Moleculars） 118

6.1.1 立体异构 118

6.1.2 手性分子 119

6.1.3 手性与对称因素 119

6.2 光学活性（Optical Activity） 121

6.2.1 平面偏振光和旋光仪 121

6.2.2 比旋光度 123

6.2.3 对映体过量和光学纯度 123

6.3 含一个手性碳原子化合物的对映异构（The Enantiomerism with One Chrial Carbon） 124

6.3.1 费歇尔投影式 124

6.3.2 相对构型与绝对构型 125

6.3.3 R、S命名规则 126

6.4 含两个手性碳原子化合物的对映异构（The Enantiomerism with Two Chiral Carbons） 128

6.4.1 含有两个不相同手性碳原子的化合物 128

6.4.2 含有两个相同手性碳原子的化合物 128

6.5 环状化合物的对映异构（The Enantiomerism of Cyclic Compounds） 129

6.5.1 环丙烷衍生物 129

6.5.2 环己烷衍生物 130

6.6 不含手性碳原子化合物的对映异构（The Enantiomerism of Special Chiral Molecules） 130

6.6.1 丙二烯型化合物 131

6.6.2 单键旋转受阻的联苯型化合物 131

6.6.3 其他特殊结构手性化合物 132

6.7 外消旋体的拆分（Resolution） 132

6.8 亲电加成反应中的立体化学（The Stereochemistry of Electrophilic Addition） 134

知识亮点 手性药物 136

习题 136

第7章 芳香烃（Aromatic Hydrocanbons） 139

7.1 苯的结构（Structure of Benzene） 139

7.1.1 苯的凯库勒式 140

7.1.2 价键理论 141

7.1.3 苯的分子轨道 141

7.1.4 苯的共振式 142

7.2 单环芳烃的同分异构及命名（Isomers and Nomenclature of Monocyclic Aromatic Hydrocarbons） 143

7.2.1 一取代苯 143

7.2.2 二取代苯 144

7.2.3 三取代和多取代苯 145

7.2.4 芳基 145

7.3 芳烃的物理性质（Physical Properties of Aromatic Hydrocanbons） 146

7.4 单环芳烃的化学性质（Chemical Properties of Monocyclic Aromatic Hydrocanbons） 146

7.4.1 亲电取代反应 147

7.4.2 加成反应 152

7.4.3 氧化反应 152

7.4.4 烷基苯的反应 153

7.5 苯环上亲电取代反应的反应机理（Mechanism:Eletrophilic Aromatic Substitution to Benzene） 154

7.5.1 硝化反应的机理 154

7.5.2 卤代反应的机理 155

7.5.3 磺化反应的机理 155

7.5.4 傅-克烷基化反应机理 155

7.5.5 傅-克酰基化反应机理 156

7.6 苯环上亲电取代反应的定位规律（Directing Rules of Aromatic Electrophilic Substitution） 156

7.6.1 两类定位基 156

7.6.2 定位规律的理论解释 158

7.6.3 二元取代苯的定位规律 159

7.6.4 取代定位规律在有机合成中的应用 161

7.7 多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocanbons） 162

7.7.1 联苯 162

7.7.2 萘 162

7.7.3 蒽和菲 166

7.8 非苯芳烃（Non-Benzenoid Aromatics） 168

7.8.1 休克尔规则 168

7.8.2 非苯芳烃 169

知识亮点 富勒烯 171

习题 172

第8章 有机化合物的波谱分析（Spectroanalysis of Organic Compounds） 177

8.1 红外光谱（Infrared Spectroscopy） 177

8.1.1 红外光和红外光谱 177

8.1.2 分子的振动与红外光谱 178

8.1.3 有机化合物基团的特征频率 179

8.1.4 影响特征频率的因素 181

8.1.5 烃的红外光谱 182

8.1.6 红外光谱图解析 184

8.2 紫外吸收光谱（Ultraviolet Absorption Spectroscopy） 186

8.2.1 紫外光与紫外吸收光谱 186

8.2.2 电子跃迁 186

8.2.3 紫外吸收与分子结构 188

8.2.4 紫外光谱的应用 191

8.3 核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy） 192

8.3.1 核磁共振的基本原理 192

8.3.2 电子核磁屏蔽 193

8.3.3 核磁共振谱仪 194

8.3.4 化学位移 194

8.3.5 信号数量 198

8.3.6 峰面积 199

8.3.7 自旋偶合与自旋裂分 200

8.3.8 氢核磁共振谱图解析及应用 203

8.4 质谱（Mass Spectrometry） 206

8.4.1 质谱简介 206

8.4.2 用质谱确定分子式 206

8.4.3 质谱中的碎裂方式 208

知识亮点Ⅰ 13C核磁共振谱简介 212

知识亮点Ⅱ 核磁共振影像 213

习题 213

第9章 卤代烃（Halohydrocarbons） 217

9.1 卤代烃的分类和命名（Classification and Nomenclature of Halohydrocarbons） 217

9.1.1 卤代烃的分类 217

9.1.2 卤代烃的命名 217

9.2 卤代烃的物理性质和光谱性质（Physical Properties and Spectroscopy of Halohydrocarbons） 219

9.2.1 卤代烃的物理性质 219

9.2.2 卤代烃的光谱性质 220

9.3 一卤代烷的化学反应（Reactions of Alkyl Halides） 222

9.3.1 亲核取代反应 222

9.3.2 消除反应 224

9.3.3 与金属反应 225

9.3.4 还原反应 227

9.4 亲核取代反应的机理（Machanism of Nucleophilic Substitution） 227

9.4.1 两种反应机理 228

9.4.2 影响亲核取代反应的因素 230

9.4.3 亲核取代反应的立体化学 235

9.5 消除反应的反应机理（Machanisms of Elimination） 238

9.5.1 两种反应机理 238

9.5.2 消除反应的取向 239

9.5.3 消除反应的立体化学 241

9.5.4 消除反应与亲核取代反应的竞争 242

9.6 卤代烯烃和卤代芳烃（Alkenyl Halides and Aryl Halides） 244

9.6.1 卤代烯烃 244

9.6.2 卤代芳烃 246

9.7 一卤代烃的制备（Preparation of Halohydrocarbons） 247

9.7.1 由烃制备 247

9.7.2 由醇制备 248

9.7.3 卤代物的互换 249

知识亮点Ⅰ 有机氟化合物 249

知识亮点Ⅱ 相转移催化 250

习题 251

第10章 醇和酚（Alcohols and Phenols） 254

10.1 醇和酚的结构和分类（Structure and Classification of Alcohols and Phenols） 254

10.2 醇和酚的命名（Nomenclature of Alcohols and Phenols） 255

10.3 醇和酚的物理性质与光谱性质（Physical Properties and Spectroscopy of Alcohols and Phenols） 257

10.3.1 醇的物理性质和光谱特性 257

10.3.2 酚的物理性质和光谱性质 258

10.4 醇和酚的酸性（Acidity of Alcohols and Phenols） 260

10.4.1 醇的酸性 260

10.4.2 酚的酸性 261

10.5 醇的反应（Reactions of Alcohols） 262

10.5.1 醇的氧化 262

10.5.2 醇与氢卤酸反应 264

10.5.3 醇与氯化亚砜反应 266

10.5.4 醇与卤化磷的反应 267

10.5.5 醇的脱水反应 267

10.5.6 酸催化醇脱水反应的反应机理 269

10.5.7 醇的酯化反应 271

10.5.8 二醇的特殊反应 272

10.6 醇的制备（Preparation of Alcohols） 274

10.6.1 卤代烃的水解 274

10.6.2 由烯烃制备 274

10.6.3 从格氏试剂制备 275

10.6.4 羰基化合物的还原 276

10.7 硫醇（Thiols） 276

10.7.1 物理性质 277

10.7.2 制备方法 277

10.7.3 化学性质 277

10.8 酚的制备（Preparation of Phenols） 278

10.9 酚的反应（Reactions of Phenols） 279

10.9.1 与三氯化铁的显色反应 280

10.9.2 氧化反应和还原反应 280

10.9.3 芳环上的亲电取代反应 280

10.10 周环反应（Ⅱ）：σ-迁移反应［Pericyclic Reaction（Ⅱ）:Sigmatropic Reaction］ 283

知识亮点 醇的生物氧化 284

习题 285

第11章 醚、环氧化合物、硫醚（Ethers、Epoxides、Sulfides） 288

11.1 醚的结构和命名（Structure and Nomenclature of Ethers） 288

11.1.1 醚的结构与极性 288

11.1.2 醚的命名 289

11.2 醚的物理性质和光谱性质（Physical Properties and Spectroscopy of Ethers） 290

11.2.1 醚的物理性质 290

11.2.2 醚的光谱性质 292

11.3 醚的反应（Reactions of Ethers） 293

11.3.1 醚键的断裂 293

11.3.2 醚的自动氧化 294

11.4 醚的制备（Preparation of Ethers） 294

11.4.1 威廉姆逊合成法 294

11.4.2 烯烃的烷氧汞化-去汞法 295

11.4.3 乙烯基醚的合成 295

11.5 环氧化合物（Epoxides） 296

11.5.1 环氧化合物的制备 296

11.5.2 环氧化物的开环反应 297

11.5.3 环氧化物开环反应的取向 299

11.5.4 环氧化物与格氏试剂和有机锂试剂的反应 300

11.5.5 冠醚络合物 301

11.6 硫醚（Sulfides） 301

11.6.1 硫醚的制备 301

11.6.2 硫醚的性质 302

知识亮点 环氧树脂——现代胶粘剂 303

习题 304