目录 8.20.3核磁共振谱 习题 9含氮化合物 9.1胺的命名、结构和制备 445) 9.2胺的性质 9.2.1碱性和成盐 (452) 9.2.2胺的烃基化和季铵盐的热反应 923表面活性剂和离子交换树脂……… (456) 9.2.4胺的酰基化反应 ……(458) 9.2.5和醛酮的反应……… 氧化反 2.7和亚硝酸的反应…… ………(461) 9.3重氮盐、偶氮化合物… 9.3.1取代反应……………… …(463) 9.3.2二聚反应 (465) 9.3.3偶合反应 (465) 9.3.4还原反应 (467) 4重氮甲烷…… 9.5芳香胺环上的取代反应 (469) 9.6胺甲基化反应… 9.7腩、异腈和它们的衍生物……………………… 9.7.1腈的制备和反应………………………… 异腈及其衍生物 …………………(474) 硝基化合物、叠氮化合物、胍 …………(475) 9.8.1硝基的结构和脂肪族硝基化合物………………………………………………(476) 9.8.2芳香族硝基化合物 (477) 9.8.3联苯胺重排… (479) 9.8.4叠氮化合物和胍、Y-芳香性 本 9.9染料… 9.10有机膦化合物… (482) 9.10.1结构特点和命名………… 9.10.2制备和反应………… 9.11一些重要的含氮化合物的波谱分析……… …(485) 9.11.1质谱……… 9.11.2红外光谱 9.11.3核磁共振谱 习题 (488) 10 10.1单糖的结构和表示方法… (492) 10.2单糖的化学性质… (498 氧化和还原反应 10.2.2成脉反应 ……(499)
目录 10.2.3递升和递降反应 (501) 10.2.4糖羟基的醚化和酯化 (502) 10.3几个重要的单糖化合物 (502 i0.4低聚糖 10.4.1麦芽糖和纤维二糖…… …(505) 10.4.2乳糖 (506) 10.4.3蔗糖… (506) 10.4.4棉子糖…… 10.5苷……… 0.6多糖 10.6.1淀粉 10.6.2纤维素 10.6.3多糖的生理功能 10.7甜味分子的结构理论和甜味剂 514) I0.8糖的波谱分析 (517) 10.8.1质谱 10.8.2红外光谱 (517) 10.8.3核磁共振谱… 习题 11氨基酸、肽和蛋白质、核酸 11.1氨基酸的分类、命名、结构及其生理活性… ………(522 11.2氨基酸的性质 11.3氨基酸的制备 肽 1.4.1肽结构的测定 (531) 11.4.2肽的合成 …(533) 11.5蛋白质 (535) 11.5.1蛋白质的四级结构 (535) 11.5.2蛋白质的性质 (539) 1.5.3蛋白质的生理功能和合成 (541) 11.6酶 11.7核酸 ……(546) 11.7.1核酸的结构 (546) 核酸的生物功能 ……(551) 11.7.3核酸和蛋白质的生源先后 ,,,, 8光合作用和代谢作用… 11.9生命起源和生命现象 (563) .10氨基酸、肽和蛋白质的波谱分析 11.10.1质谱 11.10.2红外光谱 (567) ll.10.3核磁共振谱………… (567)
部分习题参考谷案 571 主题词索引 (583) 西文(中文)人名索引 …(593) 西文符号与縮写 (596) Ms中常见的特征峰值…… iR中常见基团的特征吸收频率 (601) 有机化合物的H化学位移 …(604) 有机化合物的C化学位移
内容要点 本章内容涉及一些学习和研究 有机化学时经常会用到的基本知识 和基磁理论,要牢固掌握并能够 运用于实际问题。初学者可先在了 的上过节的学习有机化合物和有机化学 有机化合物的基本特点、有机 分子间的作用力、分子的Lews结 构和Keku结构表达式。 有机化合物的分类方法和分子 有机化合物泛指碳氢化合物及其衍生物,有机化学是 中的官能团、形式电荷、未成键电 研究有机化合物的制备、结构、性质及其应用的科学 子、孤对电子、未共享电子 有机化合结构理论的展,1.1有机化合物 经验式、分子式元素符号的排列。 共价键理论和分子轨道理论的 有机化合物( organic compounds)-般是指含碳原子 基本概念。原子轨道理论的电子分的化合物。但是,含碳原子的化合物并不全被认为是有机 布三定则,共价键的饱和性、方向化合物,如二氧化碳碳酸盐、氢氰酸等仍作为无机化合物 性,原子的八隅体电子构型,a键和 来看待。早期人们认为有机化合物只能从动植物等有机体 n健,轨道杂化理论,键长、键能、键 角、电负性、偶极矩。成键轨道、反 中产生,而且都与生命活动有关系,因而这些化合物与从尤 键轨道、节面,定域、高域或非定域 生命的矿物中得到的物质不同,被认为是“有机”的,以区别 电子占有轨道、未占轨道。 于“无机”物质。1828年, Wonder f在实验窒里从无机化 有机化合物的电子效应、立体 合物中得到了尿素这一有机化合物,使有机化合物的涵义 效应、主一客效应、导和共银,张发生了根本的变化。由于有机化合物都含有碳和氢这两种 力、溶剂的极性、分子的极性、溶元素,故有机化合物就是指碳氢化合物和它们的衍生物 化效应、键的均裂和异裂。酸碱质( derivative)。衍生物是指化合物中的某个原f(团)被其 子理论Lews酸碱理论、软硬酸碱 他原子(团)取代后衍生出来的那些化合物。 然而,有机化合物之所以和也含碳的无机化合物不同 有机化合物结构分析的一般方 除历史原因之外,更主要的是由其结构和性质有着白身很 法。有机反应的类型、人名反应、有 机反应方程式的特点、各类箭头符 明显的特性所决定的。 号的表示。有机化学的研究内容。 1.1.1有机化合物的特点 (1)数目庞大1999年12月,美国化学文摘收录的从 自然界得到的和用人T方法在实验室里合成制备的化合物 数目已经达到2230万个,其中90%可归于有机化合物。 而无机化合物虽然由多达100多种元素组成,但总数远不 IUPAC会标议会烷 能和有机化合物相比,两者差距十分悬殊 有机化合物之所以有如此庞大的数目,与碳原子能自 相结合成键密切相关。其形成的碳链可以是开链状的,也 可以是环状的,无论链状和环状还能相互交联,更有支链和
1.1.1有机化合物的特点 交叉链仔在;碳原子又可与其他原子如氢.氧、氮、硫、卤岽、等许多元素和金属成键。有机化合物 所含的碳原子数可以很多,即使分子量不大的分子,其原子间的组合键连方式也能有不同的形式。 有相同分子式但不是同一个化合物的现象普遍存在,即同分异构现象 根据不同的基团结构,有机化合物还可以分为许多族,这些族群自身有着可以识别和确认的特 殊的性质和反应。这种划分在无机化学中是没有的。 (2)结构复杂无机化合物多数只由几个原子所组成.面有机化合物则复杂得多。如维生素 L12的分子式为CaH1(1N,PCo;20世纪80年代从海洋生物中得到的一个沙海葵毒素(Paly xn)的分子式为CsH:O3N3·即便知道了这40多个原子之间是以怎样的次序相结合,但仅仅 由于原子在空间取向的不同就有可能形成2×10种立体异构体!这个数目几乎接近阿佛加德罗 常数,而其中只有一个才是该化合物的真正结构(其结构式如封面所示) (3〉可以燃娆有机化合物含有碳,氕等可燃元素故绝大部分的有机化合物都可以燃烧。有 些有机化合物本身是气体,有些挥发性很大,闪点低,这就要求我们在处理有机化合物时要注意消 防安全、同时,这个特点也使我们可以较简单地区别有机化合物和无机化合物,因为大多数无机化 合物不会燃烧,也不能烧尽·而有机化合物可以着火并最终烧完且不留或仅留有很少的残余物 (4)熔点低熔解是结晶的粒子从有规则排列变成无规则排列并呈现液体样流动特征的过 程。当温度上升到粒子的热运动能克服晶体内粒子之间的作用力时就出现了熔解现象,即到达了 塔点。无机化合物的结品是以离∫为结构单位排列而成的,依靠正负离子间的静电引力互相吸引, 这种静电引力非常强,只有在极高的温度下,才能克服这种强有力的静电引力。因此,无机物的熔 点般很高、而有机化合物组成晶体的单位是分子,分子之间的引力是比静电引力弱得多的分子 间作用力,所以有机化合物的熔点般都不高。熔点数值是有机化合物的非常重要的物理常数,纯 净的有机物有固定的熔点和很短的熔距、但也有少数有机化合物到达某一温度时会分解或碳化而 丧现不出固定的熔点、某些有机化合物则有一段处十液态和固态之间的液晶相。同样原因,有机 化合物的沸点也较低 自机化合物中分子间的作用力从本质上看也是正负电荷之间的一种静电引力,它主要包括下 面几种。 1)偶极-偶极作用( dipole-dipole interactions)。这是种极性分子之间的定向力和偶极之间 的相互作用,是一个极性分f的正端对另一极性分子的负端产生的吸引作用。可以简单地如图 -1表示。 图1-1偶极四极的相作用 2)氢键( hydrogen bond).氢键是一种特别强的偶极-偶极作用力,指和电负性较大的原子以 极性共价键结合的氢与另·个电负性大半径小的原子所产生的第二根键,这实际上也是一种静电 吸引力。常见的能与氢原子形成氢键的上要是氟、氧、氮二种原f。当氢原子与这些原子键相连 时电子云严重偏离氢原子,使氢原子核可以被第二个电负性较大的原子上的非共享电子所吸引 因为氢原子很小只能与两个电负性原子相结合,而且这两个电负性大的原子还相互分离越远越 好,故氢键有饱和性和方向性。氢键键长在形成氢键的两个凉予的范氏半径之和和共价半径之和 之间键能也介于共价键能和范氏作用力之间,约8~50k·mol-。分子内和分子间、同种分子之 间和异种分子之间都可以形成氢键。F的电负性最大,原子半径又很小,F一H…F是最强的氢 键。C-H键一般难以形成氢键,但在某些分子中也可观察到此类现象.如 C=N…H(≥=N,丙酮上的氧原子和氯仿中的氢原子之间也有氢键。氢键的存在对有机 化合物的性质和有机反应的进行都有重要的不可忽视的影响。它的形成不像共价键那样需要严格