前言
大學基礎有機化學主要介紹有機化學的官能團化學。本書是大學基礎有機化學的後續教材,新版的主題與前相同:仍主要就結構性能及反應機理和有機化學的二級學科領域展開討論。
拙作《高等有機化學基礎》於1994年出版,2001年作為“面向21世紀課程教材”出版了修訂本,2009年作為 [“十一五”國家重點圖書化學與套用化學叢書]之一出版了第三版。時隔5年,本書再次做了全面的修訂增補。為更好地適於高等有機化學的課程教育,刪去了前版中有機化合物的四譜綜合解析和有機合成設計兩章的內容,增加了有機分子的內外性質、酸和鹼及立體化學三章內容。其他各章,包括活潑中間體、周環反應、有機光化學、金屬有機化學、天然產物化學及有機反應機理和測定方法的框架基本與前版相同,但全文均已逐句逐段重新編寫並充實了大量較新、較重要的內容。希望讀者學完全書能對涉及有機化學各個領域的基本概念有較全面的認識和理解、並有足夠的理論基礎應對工作和學習中遇到的與有機化學有關的問題,在學到有關知識的同時,領悟當代有機化學全貌,並能欣賞有機化學學科發展所帶來的新景象和新成果。
本書的編寫主要從以下幾個方面考慮。
1、依據教育部化學類教學指導分委員會制定的套用化學專業和化學專業化學教學基本內容中對有機化學部分的高標準要求來選材。書中的部分內容超出本科要求範圍,教師可根據專業特色、學生對象和不同課時的要求作適當取捨。本書也可用作有關專業的研究生教學用書。
2、要努力為培養科研創新型人才服務,能反映出有機化學學科本身的巨大進步及其與其他學科的交叉滲透和套用發展。本書在前版基礎上進一步介紹了過去數年間有機化學所取得的令人鼓舞的新進展和新觀點。全書主要以運用物理的和化學的實驗成果來介紹有機化學中所涉及的基本理論、概念和進展,努力提供發現問題和解決問題的策略。本書並未對一些具體的多為描述性的如加成、消除、取代、重排和氧化還原等有機反應作專題專章討論。讀者在了解和熟悉本書所介紹的內容後已有足夠能力能夠通過自學相關文獻和參考書去理解這些反應。
3、熟悉及學習相關國內外專業期刊和著作是學生從事畢業論文和日後進行科研工作所必備的基本科學素養之一。本書精選了截至2014年初與書中所論內容相關的按年份和詞序排列的2770多篇文獻,其中近半數文獻是2000年後發表的,近1/6是2010年後發表的以綜述性進展為主的論文。讀者對某個專題感興趣或想深入了解擴展時,可方便地通過這些參考文獻得到更為寬廣、堅實的專門知識和實驗技巧。
目錄
1有機分子的內外性質1
11共價鍵1
111雜化和價電子對排斥規則1
112八隅律2
113價鍵理論3
114分子軌道理論3
115σ鍵和π鍵4
116電負性4
117鍵能和鍵序6
118極性、偶極矩、極化和誘導6
119鍵長、原子半徑和鍵角8
1110離域和共振結構9
12張力11
13取代基效應12
131誘導效應和場效應12
132烷基的供(吸)電性13
133共軛效應14
134超共軛效應15
135位阻效應16
14比共價鍵弱的作用力17
141范氏力17
142氫鍵18
143電荷轉移作用20
144分子識別和超分子化學22
15溶劑和溶劑化效應23
151溶劑的分類23
152綠色溶劑25
153溶解性25
154溶劑化效應26
155水相反應體系26
156相轉移催化28
157其他反應介質28
16有機反應29
161類型29
162成名反應、試劑和縮略詞29
163電子源(坑)和電子移動的彎箭頭符號30
164熱力學要求33
165動力學要求36
166熱力學控制和動力學控制40
167反應過程的理論研究和實驗觀測42
168分子的穩定性、活性和持久性42
17綠色有機化學45
171無毒無害的原料46
172安全的工藝47
173環境友好的化學產品48
174環境因子、環境商和原子經濟性49
習題50
參考文獻51
2酸和鹼57
21Bronsted質子理論和酸性強度57
211質子、水合氫離子和酸鹼平衡反應57
212強酸和弱酸58
213熱力學酸度和動力學酸度59
214拉平效應60
215酸度函式61
216介質效應和氣相酸度64
217碳氫酸的酸度測量65
218影響Bronsted酸性強度的因素66
219鹼、鹼性和親核性69
2110有機反應中的Bronsted酸鹼72
22Lewis電子理論和軟硬酸鹼73
221Bronsted酸鹼和Lewis酸鹼的異同73
222有機反應中的Lewis酸鹼74
223Lewis 酸鹼的強弱74
224酸鹼的軟和硬75
225軟硬酸鹼理論的套用77
23超酸79
231超酸的形成79
232超酸的類型80
233超酸與C—H(C)σ鍵的作用81
234超酸促進的反應82
24固態酸84
25酸鹼催化的反應85
251Bronsted酸鹼催化的反應85
252Lewis酸鹼催化的反應87
253酸鹼協同催化的反應88
附屬檔案一些酸的酸度(pka)88
習題91
參考文獻93
3立體化學97
31分子立體圖像的表達97
311鍵的指向97
312分子三維結構的表示方式99
32同分異構體的類型100
321構造異構100
322立體異構——構象、構型、對映和手性100
33旋光性、比旋光度和對映體過剩101
34手性分子的對稱特性103
341對稱元素103
342手性中心和立體源中心105
343前手性106
35手性分子的類型106
351帶手性中心107
352帶手性軸或手性面108
353環烷烴111
354表面手性113
36構型的命名114
361D/L 命名114
362CIP次序規則和R/S命名115
363軸手性和面手性化合物的構型命名116
364構型的命名與旋光方向的關係118
37幾組立體詞頭119
38等位和異位123
381構造的等價或不等價123
382等位面或異位面上的反應125
39絕對構型的測定126
391X射線衍射技術126
392旋光譜和圓二色譜126
393核磁共軛譜126
394已知歷程的化學反應127
310消旋體128
3101外消旋體和外消旋化128
3102內消旋體和非對映異構體129
311構象分析129
3111鏈狀分子的構象130
3112碳環化合物的構象132
3113優勢構象和構象效應134
312立體電子效應136
3121對構象穩定性的影響136
3122對光譜和酸鹼性的影響138
3123對反應的影響138
313手性分子的來源140
3131手性池140
3132拆分141
3133立體化學的反應142
習題146
參考文獻148
4活潑中間體153
41碳正離子153
411構型和產生153
412相對穩定性155
413非經典碳正離子161
414反應模式165
42碳負離子165
421構型和產生165
422相對穩定性169
423反應模式171
424碳負離子和互變異構171
43離子對173
44離子液體175
45自由基176
451構型177
452產生178
453相對穩定性180
454反應性182
455鏈反應的一般特點183
456加成反應184
457環合反應185
458碎片化反應186
459取代反應187
4510結合反應190
4511歧化反應191
4512重排反應192
4513氧化還原反應193
4514籠效應194
4515雙自由基195
4516檢測197
46自由基離子198
461產生199
462溶劑化電子及其套用199
463Birch還原反應201
464單電子轉移反應203
47卡賓205
471產生205
472自旋態206
473構型和穩定性206
474親電性和親核性208
475加成反應209
476插入和重排反應210
477生成離子或自由基的反應212
478類卡賓212
479穩定的卡賓213
4710氮賓213
習題214
參考文獻217
5周環反應226
51分子軌道的對稱元素226
52周環反應中的術語和符號體系227
53允許的和禁阻的反應228
54分子軌道對稱守恆原理228
55電環化反應230
551前線軌道理論231
552分子軌道能級相關理論232
553芳香性過渡態理論234
554順旋或對旋運動方式236
555非中性分子238
56σ遷移反應240
561[1,j]遷移反應240
562Cope 重排反應243
563Claisen重排反應245
57環加成反應249
571分類和定義249
572[2+2]環加成反應250
573DielsAlder環加成反應251
5741,3偶極環加成反應259
575螯合反應260
576烯反應260
58周環反應的選擇定則262
59周環選擇性264
習題265
參考文獻268
6有機光化學273
61有機分子的光激發273
611光能和LambertBeer定律273
612光吸收的禁忌規則274
613激發形式和發色團275
614多重態276
62激發態的物理失活277
621螢光和磷光的輻射失活277
622無輻射的失活278
623猝滅和敏化278
63基態熱化學和激發態光化學280
64化學失活和量子產率281
65烯烴的光化學283
651雙鍵的構型異構283
652加成反應285
653[2+2]環加成反應286
654重排反應288
66苯類化合物的光化學290
661苯的激發態和價鍵異構化290
662加成和環化反應290
663芳環上的光促親核取代反應291
664芳環側鏈的光激發重排反應293
67σ鍵的光化學294
68醛、酮的光化學295
681羰基的n→π*和π→π*激發295
682NorrishⅠ型反應297
683NorrishⅡ型反應298
684與烯烴的加成反應299
685在聚合物中的作用301
686烯酮和醌的光化學反應301
687有機金屬羰基配合物的光促脫羰反應303
69氧參與的光化學反應303
691氧的多重態303
692光氧化反應的類型和過程304
693烯反應305
694環加成反應306
695酚的光氧化反應307
696活性氧和單數氧的生物及
環境效應307
610還原反應309
611消除反應310
612含氮分子的光化學反應310
613光激發的單電子轉移反應311
614化學發光、生物發光和螢光蛋白313
615有機合成中的光化學315
616開拓新領域的有機光化學316
習題317
參考文獻318
7金屬有機化學325
71有機金屬化合物的分類和命名326
711主族元素化合物326
712過渡金屬有機配合物327
713稀土金屬有機配合物328
72有機金屬化合物的鍵型結構328
721離子鍵型329
722共價鍵型329
723缺電子型多中心鍵329
724配位鍵型和反饋鍵330
725金屬簇334
73有機金屬化合物的製備334
74有機金屬化合物的穩定性336
741M—C鍵337
742反饋鍵337
743價電子數和配位數337
744熱力學和動力學338
75金屬有機配合物的結構338
751過渡金屬的分類和電子構型338
752配體339
753配位數和幾何構型341
754氧化態342
755dn構型343
756價電子數和1816電子規則344
757常見官能團衍生物346
76金屬有機配合物的代表性反應347
761配體的取代反應347
762氧化加成反應350
763還原消除反應353
764插入和消除(反插入)反應354
765配體與外來試劑的反應359
77幾個金屬有機配合物催化的反應360
771Wacker烯烴氧化反應361
772Monsanto乙酸合成反應362
773羰基化反應和氫甲醯化反應363
774水氣遷移反應365
775均相氫化反應365
776C—H鍵的活化反應367
777CO2的利用368
778鈀催化的交叉偶聯反應369
779烯丙基化反應372
7710複分解反應373
78均相催化和異相催化376
79過渡金屬卡賓配合物377
791類型377
792Fischer型過渡金屬卡賓配合物的反應379
793Schrock型過渡金屬卡賓配合物的反應381
794過渡金屬卡拜配合物382
710金屬有機化合物的光化學反應382
711生物金屬有機化學382
習題383
參考文獻384
8天然產物化學390
81概論390
811初級代謝和次級代謝390
812先導化合物391
813天然產物的分類和命名392
814化學生物學392
82生物鹼392
821古柯鹼的結構解析及其藥用衍生物的開發393
822生物鹼的類型394
83芳香族化合物396
831黃酮396
832醌397
833苯丙烯酸398
834木脂素398
835香豆素399
836酚酸和鞣質399
84精油和萜類化合物400
841精油的性質和組成400
842萜的分類401
843蒎烯碳正離子的重排反應404
844異戊二烯規則404
85甾類化合物405
851甾核的結構405
852甾醇和膽汁酸406
853甾體激素407
854皂苷和強心苷409
855甾體化合物的化學反應410
86二十碳烯酸411
87海洋天然產物412
88昆蟲激素和化學信息素415
89微生物代謝物417
810農用植物天然產物418
8101植物激素418
8102植物防禦素419
811維生素421
8111命名和分類422
8112脂溶性維生素422
8113水溶性維生素425
812毒品和違禁藥品429
813氣味分子的結構理論431
814中草藥433
8141有效部位和有效成分433
8142預試和提取434
8143分離純化436
8144活性測試437
815代謝有機化學438
8151糖、脂肪和蛋白質的分解代謝438
8152合成代謝441
8153構造單元和生源合成中間體442
8154同位素生源合成443
8155脂肪酸、萜和甾的生源途徑443
8156仿生合成446
習題447
參考文獻448
9有機反應機理和測定方法452
91提出的合理性452
92依據和研究方法456
921產物及副產物456
922中間體產物457
923催化和溶劑化效應460
924交叉實驗460
925同位素標記461
926立體化學463
927動力學測定464
928動力學同位素效應467
93幾個實例469
931苯炔469
932芳香性474
933自由基鏈式親核取代反應481
934鄰基參與效應485
935Favorskii重排492
936烯烴的臭氧解反應494
937碳酸二甲酯與苯甲酸/DBU的甲基化反應495
938鄰氨基苯甲酸酯的水解反應496
939正向和反向競爭的Knoevenagel縮合反應498
9310奎寧合成中的MeerweinPoundorf還原反應機理和金屬有機化學中的雜質問題499
94Hammett線性自由能方程504
941Hammett方程的相關分析505
942特徵常數506
943取代基常數506
944直達共振效應507
945Hammett方程的修正509
946Hammett方程的套用509
習題512
參考文獻516
部分習題參考答案523
主題詞索引537
西文(中文)人名索引553
西文符號及縮寫556
有機化學學科常用英文期刊及其縮寫560