有机化学反应机理解析

化学在人类发展过程中起到了不可忽视的促进作用，特别是在当前人类日益增长的对美好生活的追求过程中，新的化学规律和技术需要不断被掌握，就化学本身而言，其目的是创造和识别分子。化学科学的发展以及化学与相关科学的渗透与融合，使化学在生命、能源、材料、环境等领域的应用越来越广泛，化学已经成为新兴、朝阳科学发展的基础；化学科学研究成果的广泛应用，使化学渗透到了人类生活的每一个角落。

有机化学是化学学科的主要分支之一。有机化学家利用不同的有机反应合成不同用途的新材料和功能性的有机化合物。在合成新的有机化合物时，科学家必须预先对有机反应进行反应路线设计和反应条件预估，这种技能必然需要人们研究和掌握有机反应的机理。但是从现有的化学人才培养的角度出发，无论在中学还是大学阶段，有机化学的教学都仅仅停留在展示有机反应以及固定有机机理的层面上。鉴于人们对于有机反应机理认识手段的局限性，教学中很少展开对于有机反应机理的分析和预测，我们结合多年来从事有机化学研究和教学的实践，尝试从分子结构和元素电负性角度解析有机化学反应的机理，通过对若干有机反应机理的分析得出有机化学反应的规律，终为掌握有机反应提供一条切实可行的教学模式和学习路径。

“教”是为了终的“不教”，我们希望这本书能够让读者学会分析有机化合物的结构和预测有机化学反应的产物，并能根据有机反应的产物推测出反应的合理机理。

此外，我们也希望通过本书为参加高中奥林匹克化学竞赛的同学们提供一种切实可行的掌握有机化学反应机理的方法，让学生在奥林匹克化学竞赛的准备过程中少走弯路，减轻一点点学生在备考过程中的负担。同时，本书的编写能为大学生在学习有机化学时提供一种掌握有机反应的方法和思考模式，同时也希望能为大学有机化学教师和广大中学化学奥林匹克辅导教师提供一些化学教学方面的帮助，以期提高化学教学中有机化学的教学水平。本书也可以作为中学化学教师的培训进修教材，还可作为高等院校本科生的学习参考教材。

本书从编写到出版，历经艰辛，在此感谢“山西省服务产业创新学科群培育项目药用植物学科群”的大力支持。

本书在编写过程中参考了大量的文献，在此，对被引用文献的作者表示谢意。全书由扬州大学景崤壁、长治学院吴林韬和江苏省江都中学高峰共同编著，由景崤壁统稿。由于编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者提出批评意见。

景崤壁

2018年4月

章　有机化合物的结构概述/1

节 甲烷的结构 2

第二节 烯键的结构 5

第三节 炔键的结构 7

第四节 正碳和负碳离子的结构 9

第五节 苯环的结构 11

第二章　烷烃/14

节 烷烃的异构化反应 15

第二节 烷烃的裂化反应 17

第三节 甲烷的卤化反应 20

第三章　烯烃/23

节 烯烃的催化加氢反应 24

第二节 烯烃的亲电加成反应 26

第三节 烯烃的自由基加成反应 29

第四节 烯烃的α-氢取代反应 32

第五节 道尔顿反应 35

第四章　炔烃、多烯烃/39

节 涉及端炔酸性的反应 40

第二节 炔烃的亲电加成反应 42

第三节 炔烃的亲核加成反应 46

第四节 共轭二烯烃的加成反应 47

第五节 狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应 50

第六节 环烷烃的开环反应 54

第五章　单环芳烃/58

节 苯环的亲电取代反应和定位规则 59

第二节 傅-克烷基化反应 64

第三节 傅-克酰基化反应 67

第四节 瑞默-替曼(Reimer-Tiemann)反应 69

第六章　卤代烃/72

节 卤代烃的亲核取代反应 73

第二节 卤代烃的消除反应 76

第三节 格氏试剂的制备和伍兹反应 79

第四节 亲核取代反应(SN1,SN2)和消除反应(E1,E2)的机理比较 81

第七章　醇、酚、醚/85

节 醇和金属的反应 86

第二节 卢卡斯(Lucas)试剂 87

第三节 无机酸酯的生成反应 89

第四节 醇的成醚和成烯反应 92

第五节 醇和氯化亚砜的反应 94

第六节 盐的生成 96

第七节 威廉姆森醚的合成反应 98

第八节 醚键的断裂反应 101

第九节 环醚的酸碱开环反应 103

第十节 苯酚的酸性 105

第十一节 苯酚的硝化反应 107

第八章　醛、酮/109

节 醛酮的加成反应 110

第二节 醛酮α-氢的反应 113

第三节 卤仿反应 115

第四节 康尼扎罗(Cannizzaro)反应 118

第五节 安息香缩合反应 121

第九章　羧酸及衍生物/123

节 酯化反应 124

第二节 瑞弗马斯基(Reformatsky)反应 126

第三节 羧酸衍生物的生成和稳定性 129

第四节 不饱和羧酸的卤内酯化反应 133

第五节 克莱森(Claisen)反应和狄克曼(Dieckmann)反应 135

第六节 迈克尔加成(Michael addition)反应
137

第十章　含氮化合物/141

节 霍夫曼(Hofmann)规则 142

第二节 7,7-二氯[4,1,0]庚烷的合成 145

第三节 重氮盐 147

第四节 重氮甲烷的反应 149

第五节 盖特曼(Gattermann)反应 151

第六节 韦斯迈尔-赫克(Vilsmeier-Haack)反应 152

第十一章　缩合反应/156

节 Aldol缩合 157

第二节 普林斯(Prins)反应 159

第三节 布兰克(Blanc)反应 162

第四节 曼尼希(Mannich)反应 164

第五节 斯泰克(Strecker)反应 167

第六节 维替西(Wittig)反应 169

第七节 克脑文盖尔(Knoevenagel)反应 170

第八节 达森(Darzens)反应 173

第十二章　重排反应/175

节 Wagner-Meerwein重排 176

第二节 Pinacol重排 177

第三节 二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸重排 180

第四节 法维斯基(Favorskii)重排 182

第五节 伍尔夫(Wolff)重排 184

第六节 贝克曼(Beckmann)重排 186

第七节 霍夫曼(Hofmann)重排 188

第八节 科特斯(Curtius)重排 190

第九节 施密特(Schmidt)重排 192

第十节 拜尔-威利格(Baeyer-Villiger)重排 194

第十一节 斯蒂文(Stevens)重排 197

第十二节 Sommelet-Hauser重排 199

第十三节 维替格(Wittig)重排 201

第十四节 克莱森(Claisen)重排 203

第十五节 科普(Cope)重排 205

第十六节 费歇尔(Fischer)吲哚合成 206

第十三章　有机化学反应机理的归一/209

后记/212

参考文献/214