有机化学（第二版）（李小瑞）

前言

本教材是国家精品课程配套教材。版自2016年出版发行以来，受到了读者的认可和专家的好评，并荣获2017年中国石油和化学工业优秀出版物奖·教材奖一等奖。

2017年12月，中国化学会正式发布了《有机化合物命名原则2017》。为此，应化学工业出版社要求，我们决定按照新公布的命名原则对有机化合物的命名进行修订，同时对部分章节内容也做一些调整和修订，形成第二版。

2017版命名原则的基本设想是：中文有机化合物的命名在基本原则上应与当前国际命名规则一致。其主要的改变有：以母体氢化物(parent hydride)的名称统一处理碳氢化物和其他杂原子氢化物的命名；选择长碳链而不是重键数多的碳链作为主链，原子和基团位次(locant of atoms and groups)的标明一律采用位次数字插入代表它们的名称之前；命名有机物时，以特性基团(characteristic group)代替官能团(functionalgroup)；将取代基的名称按照英文字母先后顺序，而不是按照CIP顺序排列。为了好教易学，使学生能够一目了然地理解化合物中文名称中取代基的排列顺序，以及中文名称的表达格式，本书在有关化合物的分类和命名章节，均给出了化合物的英文名称；在行文过程中，为了增加熟悉、掌握新规则的机会，也适当给出了反应式中反应物或产物的中文命名。这样就使得全书关于命名部分的篇幅略有增加，因此，我们对其他内容进行了删减和简写，使全书篇幅不再增加。

还有一些化合物，如高分子化合物、表面活性剂、硅烷偶联剂、轻化工助剂以及研发它们时经常使用的某些原料、试剂、中间体等，其在行业中习惯使用的名称已经被高度接受认可。对这类化合物，我们除了尽量按新规则命名外，也同时给出了其习惯名或曾用名。限于编者水平，个别不好用新规则命名的化合物，我们只好仍然采用其传统名称。

本教材第二版继续保持版的编写风格，注重基础、强化应用、突出重点、关注前沿。每章节围绕重点内容配插题、内容拓展和小结；关键问题解释直接标注在插图或反应式中，力求用简单、直观方法，尽量用图示、三维动画来阐述有机化学。每章末除习题外，仍然附有内容重点、相关化合物的制备及化学性质小结，以便于学生快速浏览，增强记忆，熟悉反应。

在版的使用过程中，有任课教师建议将波谱分析尽量提前讲解，这样可以使学生有更多的机会熟练掌握这部分知识，而且不会与其他章节内容冲突。因此，第二版将波谱分析由第8章提前至第5章，并替换了版中由老旧仪器测得的那些不太规范的波谱图。在更新教材内容方面，第二版增加了网络课堂与化学信息资源的扼要介绍，并对烯烃复分解反应和Buchwald-Hartwig偶联反应进行了简单介绍。

因工作量较大，我们增加力量，抓紧时间，力求高质量完成工作。在第二版的编写过程中，第1～11章的有机物命名修订由李小瑞、张金负责，第12～16章的有机物命名修订由李小瑞、赵艳娜负责，第17～20章的有机物命名修订由李小瑞、姚团利负责；姚团利教授还负责全书英文名称的审核和文献查新工作；“网络课堂和化学信息资源”由张金编写；李小瑞、赵艳娜还负责对全书进行统稿、内容调整、修订等工作。

特别感谢化学工业出版社编辑的鼓励和支持!特别感谢刘保健老师为本教材部分核磁共振谱图的测定提供了技术保障!感谢安秋凤教授认真审阅了“高分子有机硅简介”和“硅烷偶联剂”两小节，并给出了充分肯定性结论和建设性意见!感谢赵艳娜、张金、张昌辉、来水利、刘保健、刘淑玲、马然、李翔、张晓斐、姚团利、牛育华等老师参与了课件完善及课后习题答案制作!

限于编者水平，特别是在较短时间内很难对命名新规则准确理解到位，书中难免存在不妥和不慎遗漏之处。真心希望得到兄弟学校有关教师和各位读者的批评指正。

李小瑞

E-mail：yjhxjc@sust.edu.cn

陕西科技大学，西安

2018年3月8日

版前言

致任课教师

本教材是*精品课程“有机化学”配套使用教材，适宜用作应用化学、化学工程与工艺、材料工程、轻化工程、食品工程等专业“有机化学”课程的教材，也可用作其他化学化工类专业的教材或教学参考书。

在教材体系上，本书以官能团为主线，采用脂肪族化合物和芳香族化合物合编体系，按照官能团来介绍各类有机化合物的结构、物理和化学性质、制备、重要的反应机理等。全书共20章，打“*”的章节为选学内容，可由任课教师自行决定是否讲授。

在内容方面，本书删去或精简了一些比较陈旧的、用化学法鉴定有机化合物结构的反应，强化了波谱方法在有机化合物结构鉴定中的应用；精简了小分子有机硅的部分内容，增加了更加具有实用价值的高分子有机硅和有机硅偶联剂的简介。在系统、完整地介绍有机化学知识体系的同时，本书尽量联系有机化学的前沿进展，将Heck反应、杯芳烃、石墨烯、青蒿素、碳酸二甲酯的应用、不对称手性合成、有机磷手性配体、人类基因组计划等内容分散在有关章节中叙述讨论或简要介绍，将立体化学、绿色化学的基本概念贯穿于全书之中。

根据编者执教34年的教学经验和体会，工科有机化学课程学时较少，内容取舍上更加注重应用，课堂讨论和讲解难以深入，学生感到有机反应太多，太难记。“打开书什么都会，合起书什么都不记得，做题时不知从何下手，一不小心就写错”是大多数同学学习有机化学时的困惑。针对这种情况，本书在每章的末尾，除了本章习题外，还有本章的知识重点、相关化合物的制备及化学性质小结，并对个别反应较多的章节进行小结，以便于学生不断回顾已学过的内容，快速浏览，增强记忆，熟悉反应。

本书的另一特点是在讨论问题时，尽可能多地在相关的图中或反应式中的关键位置进行标注，以求达到更加直观、切中要害的效果；对抽象难懂的文字内容也尽量附加图示，力求用更加简单、更加直接的方式来描述有机化合物和有机化学。

限于编者的水平，书中的疏漏和不妥之处，敬请兄弟院校有关教师和各位读者批评指正。

致学生

有机化学是化学学科中极为重要的一个分支，也是极具魅力、有实用性的基础学科。有机化学课程是化学、化工类专业重要的专业基础课之一。为了帮助大家学好这门课，我想在这里谈谈学习方法。

很多同学在学习有机化学这门课程时，喜欢沿用中学时期的学习方法，像背英语单词那样“背反应”。而对中学时期没有接触过的内容，如有机化合物中电子云的分布及有机化学反应过程中电子云的转移等，则有畏难、厌学甚至是抵触情绪，造成的结果就是大家觉得“有机反应多而乱、不规律、不好记”。虽然在学习有机化学的过程中，必要的记忆是不可或缺的，但光靠死记硬背是肯定不能学好有机化学的，我们应该在理解的基础上来记反应。一些看似复杂的人名反应和重排反应，在理解了它的反应的原理和详细过程后，就会变得容易记住了。

在理解有机化合物的化学反应时，掌握有机化合物中电子云的分布及反应过程中电子云的转移情况是至关重要的。根据反应物的结构、电子云分布状况及反应试剂、反应条件等，我们可以判断反应的类型和产物的结构。例如，离子型反应总是发生在极性键上，键的极性越强，就越容易发生离子型反应；亲电试剂总是进攻反应物分子中带有部分负电荷或电子云密度较大的位置，而亲核试剂却总是进攻反应物分子中带有部分正电荷或电子云密度较小的位置等，这样的例子还有很多。因此，我们经常强调，有机化合物结构与性能的关系是有机化学的核心。

尽管有机化学反应众多，内容庞杂，但始终有一条主线贯穿，这就是稳定性原理。稳定性包括各类基本反应的活性中间体，如自由基、碳正离子、碳负离子等，以及异构现象。例如，亲电加成反应中的Markovnikov规则、烯烃自由基加成时的过氧化物效应、烷烃及烯烃自由基取代的选择性、消除反应中的Saytzeff规则、苯环的芳香性(易亲电取代而不易加成、氧化的性质)等，都可以用稳定性原理解释。通过稳定性原理，可以把有机化合物的结构和性能的关系辩证地统一起来，将体系的稳定性大小和能量高低、电子效应、立体效应以及反应活性、反应规律联系起来，那些内容庞杂的知识点也就变得容易理解和记忆了。

学好有机化学的前提是要走进有机化学，喜欢有机化学，并且愿意为学习有机化学付出时间和精力。以下的技术性措施可供参考：①课前预习，课后复习按时完成作业；②学会听课，及时发问，提高学习效率；③提纲挈领，把握结构与性能的关系；④不断回顾已学过的内容，学会归纳总结，学会整体阅读；⑤必要的记忆，如命名原则、某些重要的反应等。通过必要的记忆，可以熟悉反应，发现规律，活跃思维，提高兴趣。

学好有机化学必须重视实验。有机化学是一门以实验为基础的学科，它的规律和理论大都是在总结大量实验事实的基础上发现的。有机化学的教学由课堂教学、实验教学、课后习题三大块内容构成，它们并非是各自独立的，而是相互影响，相互渗透的。通过实验，我们不仅能够学会正确的实验操作技能，还能够获得对许多有机反应的感性认识和更深刻的理解。

毫无疑问，阅读本书的学生人数要比教师人数多得多。我十分乐意得到由你们反馈的信息，供我在今后的教学以及本教材的修改工作中参考。

致谢

感谢首届教学名师、大连理工大学高占先教授和华东理工大学荣国斌教授在百忙中对拙作进行了认真的审阅! 他们付出了艰辛的劳动，提出了非常重要的意见，使我有机会将原来的不完善之处减至程度。

感谢化学工业出版社的热情约稿和具体帮助！感谢我的教学团队! 特别是赵艳娜、刘保健两位老师，他们替我分担了本学年的本科生教学工作，使我能够专心致志地从事本教材的编写。感谢阎河、赵艳娜、赖小娟、张金、吴金、李慧、费贵强、王海花、王磊、杨晓武、李培枝、王小荣、黄文欢、赵宁等老师参与了本书配套课件、动画、扫一扫二维码的制作！

感谢陕西科技大学沈一丁教授审阅了部分内容并提出了一些中肯的意见。

感谢参考文献中的各位作者! 在本书的编写过程中，我参考了他们的教材或著作，从中受到启发，学到了很多知识，并引用了其中的一些图和反应式。

感谢每一位为本书的编著、出版提供帮助和支持的朋友!

李小瑞

Email：yjhxjc@sust.edu.cn

陕西科技大学，西安

2016年3月

第1章　绪论 1

1.1 有机化学发展简史 1

1.2 有机化合物的特性 2

1.2.1 组成特点 2

1.2.2 结构特点 2

1.2.3 性质 2

1.3 有机化合物的分子结构和结构式 3

1.4 有机化合物中的共价键 4

1.4.1 共价键的形成 4

1.4.2 共价键的基本属性 8

1.4.3 共价键的断裂方式与有机反应的类型 10

1.5 分子间相互作用力 11

1.5.1 偶极-偶极相互作用 11

1.5.2 色散力 12

1.5.3 氢键 12

1.6 有机化学中的酸碱理论 13

1.6.1 Brnsted酸碱理论 13

1.6.2 Lewis酸碱理论 15

1.6.3 软硬酸碱理论 15

1.7 有机化合物的分类 16

1.7.1 按碳架分类 16

1.7.2 按官能团分类 17

1.8 有机化合物系统命名概要 17

本章精要速览 20

习题 20

第2章　烷烃和环烷烃 22

2.1 烷烃和环烷烃的构造异构 22

2.2 烷烃和环烷烃的命名 23

2.2.1 伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢 23

2.2.2 烷基和叉基 23

2.2.3 烷烃的命名 24

2.2.4 环烷烃的命名 26

2.3 烷烃和环烷烃的结构 27

2.3.1 σ键的形成及其特性 27

2.3.2 环烷烃的结构与环的稳定性 28

2.4 烷烃和环烷烃的构象 30

2.4.1 乙烷的构象 30

2.4.2 丁烷的构象 31

2.4.3 环己烷的构象 31

2.4.4 取代环己烷的构象 33

2.5 烷烃和环烷烃的物理性质 34

2.5.1 沸点 35

2.5.2 熔点 35

2.5.3 相对密度 36

2.5.4 溶解度 36

2.5.5 折射率 36

2.6 烷烃和环烷烃的化学性质 36

2.6.1 自由基取代反应 36

2.6.2 氧化反应 41

2.6.3 异构化反应 41

2.6.4 裂化反应 42

2.6.5 小环环烷烃的加成反应 42

2.7 烷烃和环烷烃的主要来源及代表性烷烃 43

2.7.1 烷烃和环烷烃的主要来源 43

2.7.2 代表性烷烃和烷烃混合物 44

本章精要速览 45

习题 46

第3章　烯烃和炔烃 48

3.1 烯烃和炔烃的结构 48

3.1.1 烯烃的结构 48

3.1.2 炔烃的结构 50

3.1.3 π键的特性 51

3.2 烯烃和炔烃的同分异构 51

3.3 烯烃和炔烃的命名 52

3.3.1 烯基、炔基和亚基 52

3.3.2 烯烃和炔烃的系统命名 53

3.3.3 烯烃顺反异构体的命名 54

3.3.4 烯炔的命名 55

3.4 烯烃和炔烃的物理性质 56

3.5 烯烃和炔烃的化学性质 57

3.5.1 催化加氢反应 57

3.5.2 离子型加成反应 59

3.5.3 自由基加成反应 68

3.5.4 协同加成反应 70

3.5.5 催化氧化反应 73

3.5.6 聚合反应 74

3.5.7 α-氢原子的反应 75

3.5.8 烯烃的复分解反应 76

3.5.9 炔烃的活泼氢反应 78

3.6 烯烃和炔烃的工业生产及制法 79

3.6.1 低级烯烃的工业生产 79

3.6.2 乙炔的工业生产 80

3.6.3 烯烃的实验室制法 80

3.6.4 炔烃的实验室制法 81

本章精要速览 81

烯烃的化学性质小结 83

炔烃的化学性质小结 84

习题 85

第4章　二烯烃　共轭体系 89

4.1 二烯烃的分类和命名 89

4.1.1 二烯烃的分类 89

4.1.2 二烯烃的命名 89

4.2 二烯烃的结构 90

4.2.1 丙二烯的结构 90

4.2.2 丁-1,3-二烯的结构 90

4.3 电子离域与共轭体系 92

4.3.1 π-π共轭 92

4.3.2 p-π共轭 93

4.3.3 超共轭 94

4.4 共振论 96

4.4.1 共振论的基本概念 96

4.4.2 共振极限结构式 96

4.4.3 书写极限结构式遵循的基本原则 97