第1章概論 001

1.1有機化學的發展 001

1.2有機化學中的結構理論 001

1.2.1原子軌道 001

1.2.2離子鍵 002

1.2.3共價鍵 002

1.2.4雜化 002

1.2.5共價鍵的極性、電負性和偶極矩 006

1.3有機化學中的酸堿理論 007

1.3.1布朗斯德-勞瑞酸堿 007

1.3.2路易斯酸堿 008

1.4官能團和有機化合物的分類 009

拓展閱讀：萊納斯·卡爾·鮑林 011

習題 014



第2章烷烴 015

2.1烴類簡介 015

2.2烷烴的命名 016

2.2.1直鏈烷基命名法 017

2.2.2支鏈烷烴命名法 017

2.2.3支鏈烷基命名法 019

2.2.4氫原子的分類 019

2.3烷烴的結構和構像 020

2.3.1甲烷的結構 020

2.3.2乙烷的結構 020

2.3.3碳碳單鍵的自由旋轉、構像及扭轉張力 021

2.3.4丙烷和丁烷 022

2.3.5正丁烷的構像和範德華排斥力 023

2.4烷烴的物理性質 024

2.4.1沸點 024

2.4.2熔點 025

2.4.3水中的溶解度 025

2.5烷烴的化學性質 026

2.5.1烷烴的燃燒 026

2.5.2烷烴的熱解：裂解 027

2.5.3烷烴的鹵化 028

2.6烷烴的生產與用途 035

2.6.1烷烴的來源 035

2.6.2石油精煉 035

2.6.3裂解 036

拓展閱讀：雅可比·亨利克·範特霍夫 036

習題 037



第3章烯烴 039

3.1烯烴的結構 039

3.2烯烴的命名和幾何異構 040

3.2.1烯烴的命名 040

3.2.2烯烴的幾何異構及其命名 040

3.3烯烴的物理性質 041

3.4烯烴的制備和應用 042

3.4.1醇脫水 042

3.4.2脫鹵化氫 042

3.4.3裂化 043

3.4.4烯烴的應用 043

3.5烯烴的化學性質 044

3.5.1催化加氫反應 044

3.5.2烯烴的親電加成 044

3.5.3溴化氫自由基加成反應 048

3.5.4硼氫化反應 049

3.5.5氧化反應 049

3.5.6α-H的反應 052

3.6聚合物和塑料 053

拓展閱讀：海葵毒素的合成 055

習題 056



第4章共軛二烯烴 058

4.1二烯烴的命名 058

4.2共軛二烯烴的結構和穩定性 059

4.2.1共軛效應 059

4.2.21,3-丁二烯的分子軌道 059

4.3共軛二烯烴的化學性質 061

4.3.1親電加成 061

4.3.2狄爾斯-阿爾德反應 062

4.4橡膠 063

拓展閱讀1：奧托·保羅·赫爾曼·狄爾斯 065

拓展閱讀2：柯特·阿爾德 065

習題 066



第5章環烷烴 068

5.1環烷烴的命名 068

5.1.1單環烷烴的命名 068

5.1.2多環烷烴的命名 069

5.2環烷烴的穩定性 070

5.3環烷烴的結構和構像 072

5.3.1環丙烷和環丁烷的結構和構像 072

5.3.2環戊烷的結構和構像 073

5.3.3環己烷的結構和構像 073

5.3.4更高碳數環烷烴的構像 074

5.3.5取代環己烷的構像 075

5.4環烷烴的化學性質 078

拓展閱讀：德裡克·哈羅德·理查德·巴頓 079

習題 080



第6章炔烴 083

6.1炔烴的結構 083

6.2炔烴的命名 084

6.3炔烴的物理性質 084

6.4炔烴的制備和應用 085

6.4.1乙炔制備 085

6.4.2消去反應制備炔烴 085

6.5炔烴的化學性質 085

6.5.1末端炔烴的酸性 085

6.5.2親電加成 087

6.5.3硼氫化/氧化反應 088

6.5.4炔烴的還原 089

6.5.5炔烴的氧化反應 090

6.5.6親核加成 090

6.6乙炔的發現 090

習題 091



第7章立體化學 093

7.1對映異構體和手性 093

7.2平面偏振光、光學活性和比旋光度 096

7.3費歇爾（Fischer）投影式 097

7.4構型表示方法 097

7.4.1R/S構型表示法 098

7.4.2D/L相對構型表示法 098

7.5非對映異構體 099

7.6外消旋體的拆分 099

拓展閱讀：不對稱合成 100

習題 102



第8章鹵代烴 104

8.1鹵代烴的分類和命名 104

8.2鹵代烴的結構 104

8.3鹵代烴的物理性質 105

8.4鹵代烴的化學性質 106

8.4.1親核取代反應 106

8.4.2消去反應 109

8.4.3金屬有機化合物及其反應 110

8.5親核取代反應的機理及影響因素 112

8.5.1SN2反應機理 112

8.5.2SN1反應機理 113

8.5.3影響SN1和SN2反應的因素 115

8.6消去反應機理 121

8.6.1雙分子消去反應：E2反應 121

8.6.2單分子消去反應：E1反應 121

8.7取代反應與消去反應的比較 123

8.7.1SN2和E2的比較 123

8.7.2SN1和E1的比較：叔鹵化物 124

8.8鹵代烯烴 125

8.8.1乙烯型鹵代烯烴 125

8.8.2烯丙型鹵代烯烴 126

8.9常用鹵代烴 126

拓展閱讀：保羅·瓦爾登 127

習題 128



第9章苯及芳香化學 130

9.1苯和芳香族化合物的結構 130

9.1.1苯的凱庫勒結構式 130

9.1.2苯的共振雜化理論 131

9.1.3苯的穩定性 132

9.1.4苯的分子軌道理論 132

9.2苯及其衍生物的命名 133

9.3苯及其衍生物的物理性質 135

9.4苯及其衍生物的化學性質 135

9.4.1還原反應 135

9.4.2氧化反應 136

9.4.3烷基苯的鹵代反應 136

9.5苯的親電取代反應 137

9.5.1鄰、對位定位基團 141

9.5.2間位定位基團 146

9.6多環芳香化合物 148

9.6.1非稠環芳烴 148

9.6.2稠環芳烴 148

9.7非苯芳烴 152

9.7.1休克爾規則 152

9.7.2環丁二烯和環辛四烯 153

9.7.3輪烯 153

9.7.4環戊二烯負離子和環庚三烯正離子 153

拓展閱讀：苯的發現和苯分子結構學說 154

習題 155



第10章醇、酚、醚 158

10.1醇、酚、醚的結構 158

10.1.1醇的結構 158

10.1.2酚的結構 158

10.1.3醚的結構 159

10.2醇、酚、醚的命名 159

10.2.1醇的命名 159

10.2.2酚的命名 160

10.2.3醚的命名 160

10.3醇、酚、醚的物理性質 161

10.3.1醇的物理性質 161

10.3.2酚的物理性質 161

10.3.3醚的物理性質 162

10.4醇的制備和用途 162

10.4.1烯烴水合 162

10.4.2羰基的加成 163

10.4.3含羰基化合物的還原 164

10.5醇的化學性質 165

10.5.1醇的酸性 165

10.5.2生成鹵代烴 166

10.5.3醇的脫水 167

10.5.4醇的酯化 168

10.5.5醇的氧化 169

10.6酚的制備和用途 170

10.6.1實驗室合成 170

10.6.2工業合成 170

10.7酚的化學性質 171

10.7.1酚的酸性 171

10.7.2酚羥基的其他反應 172

10.7.3酚苯環上的取代反應 173

10.8醚的制備 175

10.8.1酸催化縮合 175

10.8.2Williamson醚合成法 175

10.9醚的化學性質 176

10.9.1氧鹽的形成 176

10.9.2酸催化醚鍵斷裂 176

10.9.3自動氧化 177

10.10硫醇、硫醚和二硫醚 177

拓展閱讀：維克多·格利雅 178

習題 179



第11章核磁共振波譜 181

11.1核磁共振的原理 181

11.1.1核磁共振現像的發現 181

11.1.2原子核的自旋現像 181

11.1.3核磁共振產生的原因 181

11.2化學位移 182

11.2.1化學位移的定義 182

11.2.2屏蔽效應 183

11.2.3化學位移的表示 183

11.2.4影響化學位移的因素 184

11.3典型質子的1H-NMR 化學位移 186

11.4積分曲線和峰面積 187

11.5自旋耦合 188

11.5.1自旋耦合產生的原因 188

11.5.2耦合常數 189

11.5.3耦合裂分的規律 189

11.5.4圖譜分析 190

11.6核磁共振儀 192

11.7核磁共振碳譜（13C-NMR） 193

拓展閱讀1：保羅·勞特布爾 194

拓展閱讀2：彼得·曼斯菲爾德 195

習題 195



第12章紅外光譜 199

12.1理論背景 199

12.1.1紅外光譜概述 199

12.1.2紅外吸收光譜的產生條件 200

12.1.3分子振動 200

12.1.4分子的振動形式 201

12.2紅外光譜儀 202

12.3基團頻率 203

12.3.1官能團區和指紋區 203

12.3.2紅外特征吸收帶 204

12.3.3吸收帶的強度 204

12.3.4烷、鹵代烷、烯、苯和醇的紅外光譜 205

12.4紅外光譜圖解析 207

拓展閱讀：“科學家的神奇眼睛”光譜儀的發明者—本生和基希霍夫 208

習題 209



第13章醛和酮 214

13.1醛、酮的結構和命名 214

13.1.1結構和成鍵 214

13.1.2醛、酮的命名 214

13.1.3物理性質 215

13.2醛、酮的制備 215

13.2.1醇的氧化（脫氫） 216

13.2.2烯烴的氧化（臭氧分解） 217

13.2.3同碳二鹵化物水解 217

13.2.4炔烴水合 217

13.2.5傅瑞德爾-克拉夫茨酰基化反應 217

13.2.6直鏈α-烯烴的羰基合成 218

13.2.7芳烴側鏈的氧化 218

13.3醛、酮的反應 218

13.3.1親核加成反應 218

13.3.2醛和酮α-H的活性 223

13.3.3氧化反應 227

13.3.4還原反應 228

13.4α, β-不飽和羰基化合物 229

拓展閱讀：黃鳴龍 230

習題 230



第14章羧酸及其衍生物 233

14.1羧酸及其衍生物的命名 233

14.1.1羧酸的命名 233

14.1.2羧酸衍生物的命名 236

14.2羧酸及其衍生物的結構和物理性質 238

14.2.1羧酸及其衍生物的結構 238

14.2.2羧酸及其衍生物的物理性質 240

14.3羧酸的制備 241

14.3.1由氧化反應制備 241

14.3.2由羧酸衍生物水解制備 242

14.3.3由有機金屬化合物與二氧化碳反應制備 243

14.3.4其他方法 243

14.4羧酸的酸性 244

14.5生成酰鹵和酸酐 246

14.5.1生成酰鹵 246

14.5.2生成酸酐 247

14.6羧酸衍生物與水的親核取代反應 249

14.6.1水解 249

14.6.2水解反應機理 249

14.7羧酸衍生物的醇解反應 251

14.7.1酰基化反應 251

14.7.2酯交換反應 253

14.7.3酯化反應機理 253

14.8羧酸衍生物的氨解反應 255

14.8.1羧酸衍生物與胺反應 255

14.8.2胺的親核取代反應機理 256

14.9羧酸衍生物與金屬試劑反應 256

14.9.1和金屬鎂試劑反應 256

14.9.2和金屬鋰試劑反應 257

14.9.3和金屬銅鋰試劑反應 258

14.9.4和金屬鎘試劑反應 258

14.10羧酸及其衍生物的還原 258

14.10.1羧酸的還原 258

14.10.2酰鹵的還原 259

14.10.3酯的還原 259

14.10.4酰胺的還原 260

14.10.5腈的還原 260

14.11羧酸及其衍生物的其他反應 261

14.11.1脫羧反應 261

14.11.2α-取代羧酸及其衍生物 263

14.11.3酯的消除反應 264

14.11.4酰胺的霍夫曼降級反應 265

14.12內酯 265

14.13油脂、蠟 266

14.14碳酸衍生物 267

14.15表面活性劑和肥皂 268

拓展閱讀1：奧格斯特·威廉·馮·霍夫曼 269

拓展閱讀2：阿司匹林（乙酰水楊酸） 270

習題 271



第15章雙官能團化合物 276

15.1羥基醛和羥基酮 276

15.1.1結構與性質 276

15.1.2制備 277

15.1.3反應 277

15.2羥基酸 277

15.2.1羥基酸的性質 277

15.2.2羥基酸的制備 278

15.2.3羥基酸的脫水反應 278

15.3二羧酸 279

15.3.1性質與反應 279

15.3.2二羧酸的酸性 280

15.4二羰基化合物 280

15.4.1β-二羰基化合物的酸性和烯醇負離子的穩定性 280

15.4.2丙二酸二乙酯 281

15.4.3乙酰乙酸乙酯 282

15.4.4Michael加成反應 283

15.5小結 284

拓展閱讀：白色污染的替代品—乳酸聚合物 285

習題 285



第16章胺及其他含氮化合物 289

16.1胺 289

16.1.1胺的命名 289

16.1.2胺的結構和物理性質 290

16.1.3胺的制備 291

16.1.4胺的化學性質 294

16.2硝基化合物 301

16.3腈 303

16.3.1腈的命名 303

16.3.2腈的物理性質 303

16.3.3腈的制備 303

16.3.4腈的反應 304

拓展閱讀：硝酸甘油的前世今生 305

習題 305



第17章雜環化合物 308

17.1雜環體繫 308

17.2雜環化合物的分類和命名法 309

17.3雜環化合物的結構及芳香性 310

17.不飽和雜環 311

17.4.1呋喃 311

17.4.2噻吩 312

17.4.3吡咯 313

17.4.4吲哚 314

17.雜環化合物——吡啶 315

17.6喹啉和異喹啉 317

17.6.1喹啉 317

17.6.2異喹啉 318

拓展閱讀：屠呦呦與青蒿素 318

習題 319



第18章碳水化合物 321

18.1單糖的結構 321

18.1.1D-L標記法 321

18.1.2醛糖的結構 322

18.1.3酮糖的結構 323

18.2單糖的環狀結構 324

18.3單糖反應 326

18.3.1還原 326

18.3.2氧化 327

18.3.3成脎反應 328

18.3.4生成酯 328

18.3.5鏈的增長 329

18.3.6鏈的縮短 329

18.4二糖 330

18.5多糖 332

拓展閱讀：赫爾曼·埃米爾·費歇爾 334

習題 335



第19章氨基酸、多肽、蛋白質和核酸 337

19.1氨基酸 337

19.1.1氨基酸的命名 337

19.1.2氨基酸的物理性質 339

19.1.3氨基酸的酸堿性 339

19.1.4氨基酸的反應 341

19.1.5氨基酸的合成 343

19.2多肽和蛋白質 344

19.2.1肽的命名 345

19.2.2多肽和蛋白質的合成 345

19.2.3多肽結構的測定 349

19.2.4蛋白質的等級結構 354

19.3酶 356

19.4核酸 357

拓展閱讀：人類基因組計劃 360

習題 360



第20章金屬有機化合物 362

20.1金屬有機化合物的制備 362

20.1.1有機鋰化合物的制備 362

20.1.2有機鎂化合物的制備 363

20.1.3有機銅化合物的制備 363

20.1.4有機鋅化合物的制備 364

20.2金屬有機化合物的主要反應 364

20.2.1金屬有機化合物作為布朗斯特堿 364

20.2.2金屬有機化合物作為親核試劑 365

拓展閱讀：有機化學家戴立信院士 367

習題 368



第21章周環反應 372

21.1周環反應的理論發展 372

21.2前線軌道理論 373

21.3電環化反應 374

21.4環加成反應 376

21.4.1烯烴的光化學二聚反應 376

21.4.2狄爾斯-阿爾德反應 376

21.4.3環加成反應的立體選擇性 377

21.5σ重排 377

21.5.1σ重排的命名 377

21.5.2σ重排的前線軌道理論 378

拓展閱讀：羅伯特·伯恩斯·伍德沃德 379

習題 380



參考文獻 382

前言

有機化學研究有機化合物的組成、結構、性質、合成、應用及相關問題，是一門面向化學類、化工與制藥類、材料類、藥學類、食品科學與工程類、生物工程類、環境科學與工程類等諸多專業，理論性和實踐性並重的專業基礎課。當前，我國與海外高校和科研機構交流合作、深入開展國際化合作辦學，已成為常態。因此，更新有機化學內容，進行有機化學中文版和英文版雙語教材的建設，既是對有機化學教學體繫的改進與完善，也是對既有教學成果的繼承與創新。本書為中文版，相應的英文版正在編寫中，不久後也將正式出版。

本書參考了國外一些原版教材，按照我們的教學實踐、教學經驗和國內的實際情況進行編寫。在新時代生態文明建設背景下，本教材立足於有機化學學科特點，以“立德樹人”為宗旨，在所有章節之後添加了有機化學家事跡、化學史趣聞軼事、學科前沿成果等內容，以實現塑造正確價值觀、傳授科學知識、培養職業能力三位一體的教育目的。

全書共21章，南京工業大學劉睿和朱紅軍編寫第1、2、21章，宋廣亮編寫第5、18章，韓國志編寫第6章，解沛忠編寫第7章，何廣科編寫第8章，嶽燕妮編寫第10章，程夏民、鹿永娜編寫第13章，王建強編寫第14章，朱森強編寫第15章，瀋志良編寫第20章，常州大學黃海編寫第11、19章，上海理工大學李鈺皓編寫第3章，青島大學姜鵬編寫第4章，山東理工大學楚慶岩編寫第9章，東南大學成賢學院黃誠編寫第12、16章，南京科技職業學院馮美麗編寫第17章。全書由劉睿統稿，南京工業大學瀋志良、趙愷、王亞輝、胡緒紅等老師參與了全書的修訂工作。

本書可作為各專業本科生有機化學課程教材及研究生課程教材，也可作為有關工礦企業和研究院所科研人員的參考書。由於編者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，希望各位讀者給予批評指正。



編者        

2022年5月20日









版前言

有機化學雙語教學已經成為目前有機化學教學改革的一個重要舉措，國內許多學校均做了有關的嘗試，但一般都是選用國外原版教材，由於與國內教材不匹配，教師授課和學生學習時都頗為不便，使效果受到極大的影響。所以我們針對這一情況分別編寫了《有機化學》中文版和英文版，以作為雙語教學使用，本書為中文版。

本書以國外原版教材近10套作為參考，結合我們的教學實踐、教學經驗和國內的實際情況進行內容組織，著重吸收了國外名優教材的優點、有機化學新成果，同時還在每章的後面介紹了一些著名的有機化學家的事跡，以幫助學生們繼承他們獻身科學的敬業精神。書後編制了索引，和國際教材接軌，方便教材的使用。全書共22章，朱紅軍編寫了第1、7、20、21、22章，王興湧編寫了第10、16章，郭成編寫了第18、19章，汪海波編寫了第13、17章，關建寧編寫了第3、4章，陳靜編寫了第11、12章，馬鴻飛編寫了第8章，萬嶸編寫了第2、5章，肖濤編寫了第9章，韓國志編寫了第6章，宋廣亮編寫了第14章，徐浩編寫了第15章，李玉峰和徐斌也參加了部分章節的編寫。王錦堂教授主審了本書的全部內容。

本書是有關雙語教材的首次嘗試，希望能對提高國內有機化學雙語教學水平和改善雙語教學效果有一定的幫助。本書可作為各專業有機化學課程的教材，也可供有關工礦企業和研究院所的科研人員參考。

由於編者水平所限和時間倉促，本書還存在著很多值得改進的地方，希望各位讀者對本書的不足之處給予指正。



編者    

2007年11月