17.4六元环化合物 423 1B】核酸和苷 462 17.4,1北观##+4+ 1象.4.2核酸的结构 454 7,42库装和张速雕 .426 19.4.3核酸的功能 466 17.5 嗜,膜吟及其生物 .42 466 习题 429 第二十童元表有机化合物 468 第十八章 碳水化合物 20.】义和分类. 468 181 431 20,2有机锂化合物 18.2单糖的结构4. 431 20.2.1别法 1惑2】单顺的拜能储构 20.2.2性质 .469 18之,2单轴的物时. 0.3有机铝化合物 471 18乙3单的环状结。变数光象和背 20.多.】烷基船的制法 471 138 20.3.2坡基铝的性所 172 13 单的反应 439 20,4有机化合物 473 1长.3.1氧化反应+ 439 20.1 173 1.气》还题后的 474 1以.生专与生样后向 2012经秦氧睡院、雕酵、校蓝正硅酸和 201,3有机硅高聚物: 475 20.5有机化合物 177 445 l8.4 2031 朝法和性质 477 二塘 444 20.5.2针立第: 478 18.4.1菱峡+ 。444 20.5,3植健岳反位 479 18.4.2菱芽糖 18.4.3纤糖 20.计立的酸化反应及经化反应 48 18.5多 205.5有制杀虫剂 446 185 定粉 20.6有机铁化介物 一一茂铁 43 20.6.1±布裤的制谁 185.2折领常 447 1线.53乐辅 448 20.?二茂铁的结构性质 习题 月题 485 第十九章氢基酸蛋白质核酸 选读材料1有机合成 487 19.1氢禁能: 【】台成步果设计: 1以1】氯酸的结构、分类和命名 1,1.1害木击骨探的构波+ .488 1912 氢基服的性 452 【1?在碳骨第台适的位置上引人所需的 19,3酸的制高 454 49g 19.2多放 113转用反克的择性。保护与向釜 *49 1头.31套散结物的侧定 【,1,立体化控制 +494 9.之多的合成 【.2多步合成举例 19.3蛋白质 458 选读材料慧周环反应. 499 1子1置白质的分类和功能 458 【】思环反应的特点和分子锁通对称守细 19.3.2置白质的时能 原事 499 1段.3.3暖白康的结相 11】箱海牧重理论 19.4核酸 462 【,1,2顺旋、对旋,对除允许和对称禁阳.50时 ·6
【.?电环化反应 .502选读材料W紫外光请. .516 】,3环相鼠反空+ N.1→电子联迁1,子丁二婚的紫外 1.1。健迁移反应 506 光.516 选读材料■质谱 .510 ,?其他不饱和烃和共多烯烃的紫外 【。1质满和质善仪 *510 【2分子两子罐,基础蜂,天然率度、 .3用→g电子跃迁.519 同位素离子好 .51 N,4芳香族化合物的紫外光请 .520 1.3分子离子的碎裂 中英名称对.522 1.4质请的皮用 .514 索引.530 7
第一章有机化合物的结构和性质 11有机化合物和有机化学 有机化学是化学的一个分支,它是研究有机化合物的化学。有机化合物的主要特征是它们 都含有碳原子,即都是碳化合物,因此有机化学就是研究碳化合物的化学。 作为一门单独学科,有机化学奠基于18世纪中叶、但直至19世纪初许多化学家还对有 机化学和有机化合物的涵义有不正确的理解,即认为有机化合物只能在有生机的生物体中制造 得到。生物是具有生命力的,因此生命力的存在是制造或合成有机物质的必要条件(生命力学 说)。1828年,载勒(F.W6hler)首先发现:可以由公认为无机物的氰酸铵(NH,OCN)在实 验室中制得原来只能从人体排漫物尿中取得的有机化合物尿素(NH,CONH),以后,许多化学 家也在实验室用简单的无机物质为原料,成功地合成了许多其他有机化合物。实践是检验真理 的唯一标准。在大量的科学事实面崩,化学家鼻弃了不科学的生命力学说的束缚,加强了有机 化合物的人工合成实践,促进了这门学科的发展。19世纪下半叶,有机合成研究工作取得了迅 猛的发展,在此基础上,于20世纪初开始建立了以煤焦油为原料,生产合成染料、药物和炸药 为主的有机化学工业,20世纪40年代开始的基本有机合成的研究又迅速地发展了以石油为主 要原料的有机化学工业,这些有机化学工业,特别是以生产合成纤维、合或橡胶、合成树脂和 塑料为主的有机合成材料工业,促进了现代工业和科学技术的迅速发展 今天,我们已清楚地知道,有机化合物的主要特征是它们都含有碳原子,即都是碳的化合 物。从历史上遗留下来的“有机化学”和“有机化合物”这些名词,现在虽仍采用者,可是它 的涵义已发生了变化。有机化合物就是碳化合物。有机化学就是碳化合物的化学。 绝大多数的有机化合物也都含有氢。从结构上看,所有的有机化合物都可以着作是碳氢化 合物以及从碳氢化合物衍生面得的化合物,因此,有机化学也就是碳氢化合物及其衍生物的化 学。这个提法,体现了所有有机化合物在结构上的相互联系,因此成为有机化学的又一定义, 12有机化合物的特点 组成有机化合物的元素并不多,绝大多数有视化合物只是由碳、氢、氧、氮、卤索、硫、碎 等少数元索组成、面且一个有机化合物分子中只含其中少数元素,但是,有机化合物的数量却 非常晓大,已知由合成或分离方法获得,并已确定其结构和性质的有机化合物估计在40万种 以上,远运超过无机化合物的总和(所有非碳元素的化合物估计只有几十万种),且每年又有数 以千计的新的有机化合物出现。除了数量特别多之外,有机化合物在结构和性能方面又有与 般无机化合物不同的特点,所以完全有必要把有机化学作为单独一门学科来研究。 。14
1.2】有机化合物结构上的主要特点一同分异构现象 有机化合物的数量如此之多首先是因为碳原子相互结合的能力很强。碳原子可以互相结合 成不同碳原子数目构成的碳链或碳环。一个有机化合物的分子中碳原子的数量少则仅一、二个 多则可达几干、几万甚至几十万个(有机高分子化合物),此外,即使是碳原子数目相同的分子, 由于碳原子间的连接方式有多种多样,因而又可以组成结构不同的许多化合物。分子式相同而 结构相异因而其性质也各异的不同化合物,称为同分异构体,这种现象叫做同分异构现象。同 分异构现象在有机化合物中普湖存在。例如分子式C,H,0就可代表乙醇和二甲醚两种不同结构 因而性质也不同的化合物,它们互为同分异构体。 H H-0 0-H H-C-O-CH HH 乙醉 二甲 又如C,H代表丁烧和异丁烷两种不同结构的同分异构体。 H H-C-H HHHH HH H-C C-H H- CC-C-H HHHH 日日由 丁使 显然,一个碳化合物含有的碳原子数和原子种类愈多,分子中原子间的可能排列方式也愈 多,它的同分异构体也愈多。例如,分子式为CH知的同分异构体数可达75个。从这些侧子可 以看出同分异构现象的存在是有机化合物所以众多的主要原因,而同分异构现象在无机化学中 是并不普適多见的。上例讨论的丁烷和异丁烧的异构现象,只是分子中各原子间相互结合的顺 序不同而引起的,这只是构造(constitution)不同而致的异构现象,又叫做构造异构现象(consti- tutional isomerism)。除此之外,有机化合物还可由于构型(configuration)和构象 (conformation)不同而造成异构现象(参见32.2和2.4). 在有机化学中,化合物的结构(structure)是指分子中原子间的排列次序、原子相互间的立 体位置、化学键的结合状态以及分子中电子的分布状态等各项内容在内的总称。这些都将在以 后陆续讨论 1.22有机化合物性质上的特点 与无机化合物,符别是与无机盐类相比较,有机化合物一般有如下的特点: ()大多数有机化合物都可以燃烧,有些有机化合物如汽油等很容易燃烧。 (2)一般有机化合物的热稳定性较整,易受热分解,许多有机化合物在200一300C时即逐 渐分解。 (3)许多有机化合物在常温下是气体、液体,常温下为固体的有机化合物,它们的培点 。2
般也很低,超过30C的有机化合物很少,这是因为有机化合物晶体一般是由较弱的分子间引力 维持所致。 (4)一般有机化合物的极性较弱或是完全没有极性,而水是极性强、介电常数很大的液体 因此一般有机化合物难溶或不溶于水。但一些极性较强的有机化合物,如低级酶、酸酸、磺酸 等也易溶于水,不溶于水的有机化合物往往可溶干某些有机溶剂,如装、乙醚、丙酮、石油醚等 (⑤)有机化合物的化学反应,多数不是离子反应,而是分子间的反应。除了某些反应(多 数为放热的自由基型反应)的反应速度极快外,大多数有机反应需要一定时间才能完成反应。为 了加速反应,往往需要以加热、加催化剂或光照等手段来增加分子动能、降低活化能或改变反 应历程来输短反应时间, (6)有机反应往往不是单一的反应、反应物之间同时并进若于不同的反应,可以得到几种 产物。一般把在某一特定反应条件下主要进行的一个反应叫做主反应,其他的反应叫做副反应 选择最有利的反应条件以减少副反应来提高主要产品的数量(得率)也是有机化学家的一项重 要任务。 13有机化合物中的共价键 有机化合物的性质取决于有机化合物的结构,要说明碳化合物的结构,必须首先讨论碳化 合物中普遍存在的共价 碳原子处在周期表中第NA族的首位、它的原于核对外层四个价电子有一定的控制能力。 当碳原子和其他元素形成化合物时,它不易获得或失去价电子①,而总是和其他元素各提供一个 电子而形成两个原子共有的电子对,即形成把两个原子结合在一起的化学键,叫做共价健。例 如、碳原子可以和四个氯原子形成四个共价键而生成甲烷。 H H ,C.+4H→H:C:H H-C-H H H 由一对共用电子的点来表示一个共价健的结构式、叫做路易斯结构式。如果这一对电子的 点改用一根短划来代表一个共价键,这样的结构式就叫做凯库莉结构式。共价健的数量代表了 这个原子在这个分子中的化合价。 按照量子化学中价健理论的观点,共价键是两个原子的未成对而又自旋相反的电子偶合配 对的结果,共价键的形成使体系的能量降低,形成稳定的结合。一个未成对电子既经配对成键。 就不能再与其他未成对电子偶合,所以共价键有饱和性。原子的未成对电子数,一般就是它的 化合价数或价键数。两个电子的配合成对也就是两个电子的原子轨道的重叠(或称交盖)。因此 也可以简单地理解为重叠部分越大,形成的共价健就越牢围 3