有机化学结构与功能(原著第8版)

1有机分子的结构与成键1
1-1有机化学的范围：总览2
真实生活：自然1-1尿素——从尿液到Wlher合成再到工业肥料4
1-2库仑力：成键的一种简化观点5
1-3离子键和共价键：八隅律7
1-4成键的价电子模型：Lewis结构13
1-5共振式18
1-6原子轨道：对绕核电子的量子力学描述23
1-7分子轨道和共价键29
1-8杂化轨道：复杂分子中的成键32
1-9有机分子的结构和分子式37
1-10解答有机化学问题的一般策略41
解题练习：综合运用概念43
重要概念45
习题46
2结构和反应性
酸和碱、极性和非极性分子51
2-1简单化学过程的动力学和热力学52
2-2成功的关键：使用“推电子”弯箭头描述化学反应59
2-3酸和碱63
真实生活：医药2-1胃酸、胃溃疡、药理学和有机化学64
2-4官能团：反应性中心73
2-5直链和支链烷烃76
2-6烷烃命名77
2-7烷烃的结构性质和物理性质83
真实生活：自然2-2化学模拟的“性欺骗”86
2-8单键的旋转：构象87
2-9取代乙烷的转动90
2-10解题练习：综合运用概念94
重要概念97
习题98
3烷烃的反应
键解离能、自由基卤化和相对反应性103
3-1烷烃键的键强度：自由基104
3-2烷基自由基的结构：超共轭效应108
3-3石油加工：热解110
真实生活：可持续发展3-1可持续发展与21世纪的需求——绿色化学112
3-4甲烷的氯化：自由基链式机理113
3-5甲烷的其他自由基卤化反应119
3-6成功的关键：使用“已知”机理作为“未知”的模板122
3-7不错烷烃的氯化：相对反应性及选择性122
3-8自由基氟化和溴化反应的选择性126
3-9自由基卤化反应的合成应用128
真实生活：医药3-2氯化、氯醛和DDT——根除疟疾的探索130
3-10合成氯化物与平流层中的臭氧层130
3-11烷烃的燃烧及相对稳定性133
3-12解题练习：综合运用概念135
重要概念137
习题138
4环烷烃143
4-1环烷烃的命名和物理性质144
4-2环烷烃的结构和环张力147
4-3环己烷：无张力的环烷烃152
4-4取代环己烷157
4-5较大的环烷烃163
4-6多环烷烃163
4-7自然界中的碳环产物165
真实生活：材料4-1环己烷、金刚烷和类金刚石——金刚石“分子”165
真实生活：医药4-2胆固醇——怎么不好？有多不好？170
真实生活：医药4-3节育——从“避孕药”到RU-486再到男性避孕药171
4-8解题练习：综合运用概念173
重要概念176
习题177
5立体异构体183
5-1手性分子185
真实生活：自然5-1自然界中的手性物质188
5-2光学活性189
5-3绝对构型：R，S顺序规则192
5-4Fischer投影式197
5-5具有多个手性中心的分子：非对映异构体201
真实生活：自然5-2酒石酸的立体异构体203
5-6内消旋化合物205
5-7化学反应中的立体化学207
真实生活：医药5-3手性药物——消旋的还是对映体纯的？210
真实生活：医药5-4为什么自然界是“手性的”？215
5-8拆分：对映体的分离216
5-9解题练习：综合运用概念219
重要概念222
习题223
6卤代烷的性质和反应
双分子亲核取代反应229
6-1卤代烷的物理性质230
真实生活：医药6-1氟代药物232
6-2亲核取代反应232
6-3包含极性官能团的反应机理：使用“推电子”弯箭头236
6-4亲核取代反应机理的进一步研究：动力学238
6-5正面进攻还是背面进攻？SN2反应的立体化学241
6-6SN2反应中构型翻转的结果244
6-7结构和SN2反应的活性：离去基团247
6-8结构和SN2反应的活性：亲核试剂248
6-9成功的关键：从多个机理途径中选择254
6-10结构和SN2反应的活性：底物257
6-11SN2反应一览260
6-12解题练习：综合运用概念262
重要概念263
习题264
7卤代烷的其他反应
单分子取代反应和消除反应历程269
7-1三级卤代烷和二级卤代烷的溶剂解反应270
7-2单分子亲核取代反应271
7-3SN1反应的立体化学特征274
7-4SN1反应的影响因素：溶剂效应、离去基团的离去能力、亲核试剂的亲核性276
7-5SN1反应中的烷基效应：碳正离子的稳定性279
真实生活：医药7-1非比寻常的立体选择性SN1取代反应在抗癌药物合成中的应用282
7-6单分子消除反应：E1283
7-7双分子消除反应：E2286
7-8成功的关键：取代还是消除——结构决定功能290
7-9卤代烷反应性总结293
7-10解题练习：综合运用概念295
新反应297
重要概念298
习题298
8羟基官能团：醇
性质、制备以及合成策略305
8-1醇的命名306
8-2醇的结构和物理性质308
8-3醇的酸性和碱性310
8-4利用亲核取代反应合成醇313
8-5醇的合成：醇与羰基化合物之间的氧化还原关系315
真实生活：医药8-1身体中的氧化和还原反应316
真实生活：医药8-2不要酒后驾车——呼吸式酒精检测仪321
8-6金属有机试剂：醇合成中的亲核性碳的来源323
8-7利用金属有机试剂合成醇327
8-8成功的关键：合成策略简介329
真实生活：化学8-3镁不能完成但铜却可以——金属有机试剂的烷基化反应330
8-9解题练习：综合运用概念340
新反应343
重要概念347
习题347
9醇的其他反应和醚的化学353
9-1醇与碱的反应：烷氧基负离子的制备354
9-2醇和强酸的反应：醇的取代反应和消除反应中的烷基氧离子356
9-3碳正离子重排359
9-4醇生成酯以及卤代烷的合成366
9-5醚的命名和性质370
9-6Willamson醚合成法373
真实生活：自然9-11，2-二氧杂环丁烷的化学发光374
9-7醚的合成：醇与无机酸378
9-8醚的反应381
真实生活：医药9-2睾酮合成所用的保护基383
9-9氧杂环丙烷的反应383
真实生活：化学9-3氧杂环丙烷的水解动力学拆分387
9-10醇和醚的硫类似物389
9-11醇和醚的生理作用及应用392
9-12解题练习：综合运用概念396
新反应399
重要概念402
习题402
10利用核磁共振波谱解析结构411
10-1物理和化学测试412
10-2波谱的定义412
10-3氢核磁共振415
真实生活：波谱10-1记录一张NMR谱图419
10-4利用NMR分析分子结构：质子的化学位移420
10-5化学等价性的判定425
真实生活：医药10-2医学中的核磁共振成像（MRI）429
10-6NMR信号的积分429
10-7自旋-自旋裂分：非等价邻位氢的效应431
10-8自旋-自旋裂分：一些复杂因素440
真实生活：波谱10-3非对映异构位质子的非等价性442
10-913C的核磁共振447
真实生活：波谱10-4如何确定NMR中各原子的连接顺序454
真实生活：医药10-5天然和“非天然”产物的结构表征——葡萄籽中的抗氧化剂和草药中的假药456
10-10解题练习：综合运用概念458
重要概念461
习题462
11烯烃
红外光谱与质谱469
11-1烯烃的命名470
11-2乙烯的结构和化学键：π键476
11-3烯烃的物理性质479
11-4烯烃的核磁共振谱480
真实生活：医药11-1复杂化合物的核磁共振——前列腺素486
11-5烯烃的催化氢化反应：双键的相对稳定性487
11-6由卤代烷和烷基磺酸酯制备烯烃：重温双分子消除反应489
11-7由醇的脱水反应制备烯烃494
11-8红外光谱496
11-9测定有机化合物的分子量：质谱501
真实生活：医药11-2质谱检测兴奋剂类药物504
11-10有机分子的裂解模式505
11-11不饱和度：确定分子结构的另一种辅助手段510
11-12解题练习：综合运用概念513
新反应516
重要概念517
习题519
12烯烃的反应525
12-1加成反应的驱动力：热力学可行性526
12-2催化氢化反应527
12-3π键的碱性和亲核性：卤化氢的亲电加成反应531
12-4亲电水合反应合成醇：热力学控制535
12-5卤素对烯烃的亲电加成反应538
12-6亲电加成反应的通性540
12-7羟汞化-脱汞反应：一种特殊的亲电加成反应544
真实生活：医药12-1与虫媒疾病作斗争的保幼激素类似物546
12-8硼氢化-氧化反应：立体专一性的反马氏水合反应548
12-9重氮甲烷、卡宾以及环丙烷的合成551
12-10氧杂环丙烷衍生物（环氧化物）的合成：过氧羧酸的环氧化反应554
12-11利用四氧化锇的邻位顺式双羟基化反应556
真实生活：医药12-2抗肿瘤药物的合成——Sharpless对映选择性的氧杂环丙烷化（环氧化）和双羟基化反应557
12-12氧化断裂：臭氧化分解反应558
12-13自由基加成反应：反马氏产物的形成561
12-14烯烃的二聚、寡聚和聚合反应564
12-15聚合物的合成566
12-16乙烯：重要的工业原料568
12-17自然界中的烯烃：昆虫信息素569
真实生活：医药12-3烯烃末端交叉复分解反应——环的构建570
12-18解题练习：综合运用概念573
新反应575
重要概念578
习题579
13炔烃
碳-碳叁键589
13-1炔烃的命名590
13-2炔烃的性质和成键591
13-3炔烃的谱学特征594
13-4通过双消除反应制备炔烃599
13-5从炔基负离子制备炔烃化合物601
13-6炔烃的还原：两个π键的相对反应性603
13-7炔烃的亲电加成反应607
13-8叁键的反马氏加成611
13-9烯基卤化物的化学612
真实生活：合成13-1金属催化的Stille、Suzuki和Sonogashira偶联反应614
13-10作为工业原料的乙炔615
13-11自然界和药物中的炔烃617
13-12解题练习：综合运用概念620
新反应622
重要概念625
习题625
14离域的π体系
应用紫外-可见光谱进行研究633
14-1三个相邻p轨道的重叠：2-丙烯基(烯丙基)体系中电子的离域634
14-2烯丙基的自由基卤化反应637
14-3烯丙基卤化物的亲核取代反应：SN1和SN2639
14-4烯丙基金属有机试剂：有用的三碳亲核试剂641
14-5两个相邻的双键：共轭二烯642
14-6对共轭二烯的亲电进攻：动力学控制和热力学控制646
14-7两个以上π键间的离域作用：扩展的共轭体系和苯651
14-8共轭二烯的特殊转化：Diels-Alder环加成反应653
真实生活：材料14-1有机聚烯烃导电658
真实生活：可持续性14-2Diels-Alder反应是“绿色”的663
14-9电环化反应665
14-10共轭二烯的聚合：橡胶671
14-11电子光谱：紫外-可见光谱675
真实生活：谱学14-3红外光谱、质谱和紫外-可见光谱用于表征葡酚酮（viniferone）679
14-12解题练习：综合运用概念681
新反应684
重要概念686
习题686
幕间曲693
15苯和芳香性
芳香亲电取代反应699
15-1苯的命名701
15-2苯的结构和共振能：对芳香性的初步认识703
15-3苯的π分子轨道705
15-4苯环的谱学特征708
真实生活：材料15-1纯碳构成的化合物——石墨、石墨烯、金刚石（钻石）和富勒烯714
15-5多环芳烃716
15-6其他环状多烯：Hückel规则719
15-7Hückel规则和带电荷分子723
15-8苯衍生物的合成：芳香亲电取代反应726
15-9苯的卤化反应：需要催化剂728
15-10苯的硝化和磺化反应730
15-11Friedel-Crafts烷基化反应734
15-12Friedel-Crafts烷基化反应的局限性738
15-13Friedel-Crafts酰基化反应741
15-14解题练习：综合运用概念745
新反应748
重要概念748
习题750
16苯衍生物的亲电进攻
取代基控制区域选择性757
16-1取代基对苯环的活化或钝化作用758
16-2烷基的给电子定位效应761
16-3与苯环共轭的取代基的定位效应765
真实生活：材料16-1爆炸性硝基芳烃——TNT和苦味酸768
16-4双取代苯的亲电进攻773
16-5成功的关键：取代苯的合成策略777
16-6多环芳烃的反应性783
16-7多环芳烃与癌症786
16-8解题练习：综合运用概念789
新反应792
重要概念793
习题794
17醛和酮
羰基化合物801
17-1醛和酮的命名802
17-2羰基的结构805
17-3醛和酮的谱学特征806
17-4醛和酮的制备812
17-5羰基的反应性：加成反应机理814
17-6与水加成形成水合物817
17-7与醇加成形成半缩醛和缩醛819
17-8缩醛作为保护基822
17-9氨及其衍生物的亲核加成827
真实生活：生物化学17-1亚胺介导的氨基酸的生物化学829
17-10羰基的脱氧反应833
17-11与氰化氢加成形成氰醇835
17-12与磷叶立德加成：Wittig反应836
17-13过氧羧酸的氧化：Baeyer-Villiger氧化反应840
17-14醛的氧化反应试验841
17-15解题练习：综合运用概念843
新反应845
重要概念848
习题849
18烯醇、烯醇负离子和羟醛缩合反应
α，β-不饱和醛与酮859
18-1醛和酮的酸性：烯醇负离子860
18-2酮式-烯醇式平衡864
18-3醛和酮的卤代反应868
18-4醛和酮的烷基化反应870
18-5烯醇负离子对羰基的进攻：羟醛缩合反应873
真实生活：生物和医药18-1在自然界和实验室中的立体选择性羟醛缩合反应——有机小分子催化877
18-6交叉羟醛缩合反应878
18-7成功的关键：竞争性反应途径及分子内羟醛缩合反应880
真实生活：自然18-2不饱和醛吸收光子实现“可视化”882
18-8α，β-不饱和醛、酮的性质883
18-9α，β-不饱和醛、酮的共轭加成反应886
18-10与金属有机试剂的1，2-和1，4-加成888
18-11烯醇负离子的共轭加成：Michael加成反应和Robinson环化反应892
18-12解题练习：综合运用概念896
新反应899
重要概念901
习题902
19羧酸911
19-1羧酸的命名912
19-2羧酸的结构和物理性质915
19-3羧酸的光谱和质谱分析916
19-4羧酸的酸性和碱性920
19-5羧酸的工业合成923
19-6引入羧基官能团的方法924
19-7羧基碳上的取代反应：加成-消除机理927
19-8羧酸衍生物：酰卤和酸酐931
19-9羧酸衍生物：酯934
19-10羧酸衍生物：酰胺939
19-11羧酸通过氢化铝锂还原941
19-12羧基邻位的溴化反应：Hell-Volhard-Zelinsky反应942
19-13羧酸的生物活性943
真实生活：材料19-1由长链羧酸盐和磺酸盐制造肥皂和洗涤剂944
真实生活：健康19-2逐渐淘汰导致动脉阻塞的反式脂肪酸947
真实生活：材料19-3源于生物质羟基酯的绿色塑料、纤维和能源949
19-14解题练习：综合运用概念951
新反应954
重要概念957
习题957
20羧酸衍生物967
20-1羧酸衍生物的相对反应性、结构和谱学特征968
20-2酰卤的化学973
20-3酸酐的化学977
20-4酯的化学979
20-5自然界中的酯：蜡、脂肪、油和类脂986
真实生活：可持续性20-1远离石油——源于植物油的绿色燃料988
20-6酰胺：反应活性最小的羧酸衍生物989
真实生活：医药20-2杀死抗药性细菌——抗生素的战争992
20-7酰胺负离子和它们的卤代反应：Hofmann重排995
20-8烷基腈：一类特殊的羧酸衍生物998
20-9解题练习：综合运用概念1002
新反应1005
重要概念1009
习题1010
21胺及其衍生物
含氮官能团1017
21-1胺的命名1018
真实生活：医药21-1生理活性的胺和体重控制1020
21-2胺的结构和物理性质1022
21-3胺的谱学特征1024
21-4胺的酸性和碱性1028
21-5烷基化合成胺1032
21-6还原胺化法合成胺1035
21-7由酰胺合成胺1039
21-8季铵盐的反应：Hofmann消除反应1040
21-9Mannich反应：亚胺离子的烯醇烷基化反应1041
21-10胺的亚硝化反应1044
真实生活：医药21-2食品添加剂亚硝酸钠、N-亚硝基二烷基胺和癌症1045
真实生活：材料21-3胺在工业上的应用——尼龙，“神奇的纤维”1050
21-11解题练习：综合运用概念1053
新反应1056
重要概念1060
习题1061
22苯取代基的化学
烷基苯、苯酚和苯胺1067
22-1苯甲基（苄基）碳的反应性：苄基的共振稳定性1068
22-2取代苯的氧化和还原1072
22-3酚的命名和性质1077
真实生活：医药22-1新闻中的两种酚——双酚A和白藜芦醇1078
22-4酚的制备：芳香亲核取代反应1081
22-5酚的醇化学1092
真实生活：医药22-2阿司匹林——一种神奇的药物1094
22-6酚的亲电取代反应1095
22-7苯环的电环化反应：Claisen重排1099
22-8酚的氧化：苯醌1103
真实生活：生物22-3自然界中的化学战争——庞巴迪（炮手）甲虫1104
22-9自然界中的氧化还原过程1105
22-10芳基重氮盐1110
22-11芳基重氮盐的亲电取代：重氮偶联反应1113
22-12解题练习：综合运用概念1116
新反应1118
重要概念1123
习题1124
23烯醇酯和Claisen缩合
β-二羰基化合物的合成；酰基负离子等价体1131
23-1β-二羰基化合物：Claisen缩合1132
真实生活：自然23-1Claisen缩合反应组装生物分子1138
23-2作为合成中间体的β-二羰基化合物1141
23-3β-二羰基负离子化学：Michael加成反应1147
23-4酰基负离子等价体：α-羟基酮的制备1150
真实生活：自然23-2硫胺素：一种天然的、有代谢活性的噻唑盐1154
23-5解题练习：综合运用概念1157
新反应1160
重要概念1162
习题1162
24碳水化合物
自然界中的多官能团化合物1169
24-1碳水化合物的命名和结构1170
24-2糖的构象和环状形式1174
24-3单糖的端基异构体：葡萄糖的变旋作用1179
24-4糖多官能团的化学：氧化成羧酸1181
24-5糖的氧化断裂1183
24-6单糖还原为糖醇1185
24-7羰基和胺衍生物缩合1186
24-8酯和醚的形成：糖苷1187
24-9糖的逐步构建和降解1190
真实生活：自然24-1糖的生物合成1192
24-10醛糖的相对构型：结构测定练习1194
24-11自然界中复杂的糖：二糖1197
真实生活：食品化学24-2控制我们的甜食1200
24-12自然界中的多糖和其他糖1202
真实生活：医药24-3唾液酸、“禽流感”和合理药物设计1208
24-13解题练习：综合运用概念1210
新反应1213
重要概念1215
习题1216
25杂环
环状有机化合物中的杂原子1221
25-1杂环的命名1224
25-2非芳香杂环1225
真实生活：医药25-1吸烟、尼古丁、癌症和药物化学1228
25-3芳香杂环戊二烯的结构和性质1230
25-4芳香杂环戊二烯的反应1234
25-5吡啶（氮杂苯）的结构和制备1238
25-6吡啶的反应1243
真实生活：生物化学25-2自然界中氧化还原活性吡啶盐的实例——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）、二氢吡啶（NADH）及其合成1244
25-7喹啉和异喹啉：苯并吡啶1247
真实生活：生物学25-3叶酸、维生素D、胆固醇和你的肤色1249
25-8生物碱：自然界中具有有效生理活性的氮杂环化合物1250
真实生活：自然25-4大自然并非总是“绿色的”——天然杀虫剂1252
25-9解题练习：综合运用概念1255
新反应1258
重要概念1260
习题1261
26氨基酸、肽、蛋白质和核酸
自然界中的含氮聚合物1271
26-1氨基酸的结构和性质1272
真实生活：医药26-1生物化学和医学中的精氨酸和一氧化氮1277
26-2氨基酸的合成：胺化学与羧酸化学的结合1279
26-3对映体纯的氨基酸的合成1282
真实生活：化学26-2对映选择性合成光学纯氨基酸——相转移催化1284
26-4肽和蛋白质：氨基酸的寡聚体和多聚体1285
26-5一级结构的确定：氨基酸测序1293
26-6多肽的合成：对保护基应用的挑战1298
26-7Merrifield固相法合成肽1302
26-8自然界中的多肽：肌红蛋白和血红蛋白的输氧作用1304
26-9蛋白质的生物合成：核酸1306
真实生活：医药26-3医药中合成的核酸碱基和核苷1309
26-10通过RNA合成蛋白质1312
26-11DNA测序和合成：基因工程的奠基石1314
真实生活：自然26-4法医DNA指纹识别1322
26-12解题练习：综合运用概念1325
新反应1328
重要概念1330
习题1331
练习答案1337
索引1411