內容簡介
《有機化學:提高篇/高等學校“十二五”規劃教材》全麵係統地介紹各類有機反應的曆程及有機閤成方法與技術,共16章,內容包括飽和碳原子上的親核與親電取代反應、芳環上的親核與親電取代反應、重鍵上的親核與親電加成反應、消去反應、重排反應、氧化還原反應、自由基反應、周環反應、光化學反應、元素有機和金屬有機化閤物等。最後兩章介紹有機閤成設計和有機閤成技術與方法。 《有機化學:提高篇/高等學校“十二五”規劃教材》可供化學、應用化學、製藥、高分子等專業的學生使用,也可供相關科研人員參考。
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目錄
17 有機化學反應及其曆程17.1 概述17.1.1 有機化學反應17.1.2 有機化學反應中的試劑17.1.3 有機化學反應曆程17.2 有機化學反應速率17.2.1 反應速率、反應級數與反應分子數17.2.2 反應速率理論17.3 有機反應曆程的研究方法17.3.1 産物分析法17.3.2 立體化學分析法17.3.3 同位素標記法17.3.4 活性中間體研究法17.3.5 動力學研究法習題
18 反應中的立體化學與活性中間體18.1 立體化學18.1.1 構型錶達的幾種形式18.1.2 潛手性18.1.3 反應中的立體化學18.2 有機反應中的活性中間體18.2.1 正碳離子18.2.2 負碳離子18.2.3 自由基18.2.4 碳烯18.2.5 氮烯18.2.6 鎓內鹽習題
19 飽和碳上的親核取代反應19.1 親核取代反應的類型及曆程19.1.1 反應的類型19.1.2 親核取代反應的曆程19.2 單分子親核取代反應曆程19.2.1 SN1反應的特徵19.2.2 影響SN1反應速率的因素19.3 雙分子親核取代反應的曆程19.3.1 SN2反應的特徵19.3.2 影響SN2反應速率的因素19.4 親核取代反應中競爭反應19.5 親核取代反應中的鄰基參與和分子內取代19.5.1 鄰基參與反應19.5.2 分子內的親核取代反應曆程19.6 親核取代反應中的離子對曆程19.6.1 離子對19.6.2 影響離子對曆程的因素19.7 親核取代反應在閤成中的應用19.7.1 官能團的互變19.7.2 生成C—C鍵19.7.3 相轉移催化的取代反應習題
20 消去反應20.1 消去反應的曆程20.1.1 消去反應的曆程20.1.2 影響消去反應的因素20.1.3 與消去反應相競爭的反應20.2 消去反應的方嚮20.2.1 消去反應的擇嚮規律20.2.2 消去的擇嚮規律與曆程的關係20.3 消去反應的立體化學20.3.1 鏈狀化閤物消去的立體化學20.3.2 環狀化閤物消去的立體化學20.4 熱消去反應20.4.1 羧酸酯的熱消去反應20.4.2 磺原酸酯的熱消去反應20.4.3 叔胺氧化物的熱消去反應20.5 消去反應在閤成中的應用20.5.1 鹵代烴的消去反應20.5.2 醇及其衍生物的消去反應20.5.3 叔胺氧化物、季銨堿和鋶堿的熱消去反應20.5.4 其它化閤物的消去反應習題
21 芳環上的取代反應21.1 芳環上的親電取代反應21.1.1 芳環上的親電取代反應曆程21.1.2 原位取代21.1.3 反應活性與定位效應21.2 芳環上的親電取代反應在閤成中的應用……22 不飽和碳酸鍵的加成反應23 碳氧雙鍵的親核加成反應24 分子重排反應25 氧化還原反應26 自由基反應27 周環反應28 有機光化學反應29 含硫、磷、矽、硼和鋰的有機化閤物30 有機過渡金屬化閤物31 有機閤成設計32 現代有機閤成技術簡介主要參考文獻
前言/序言
深入探索化學世界的廣闊疆域:一係列高等教育與專業進階參考書目推薦 本簡介旨在為學習者、研究人員及化學領域專業人士推薦一係列與《有機化學:提高篇/高等學校“十二五”規劃教材》主題並非直接重疊,但能有效拓展知識廣度與深度,並對現代化學研究及應用具有重要指導意義的權威性或前沿性著作。這些書籍涵蓋瞭從基礎理論的精深化到新興交叉學科的應用拓展,旨在構建一個全麵且富有挑戰性的學習與研究體係。 --- 一、 理論化學與計算化學的基石與前沿 有機化學的深入理解離不開對分子結構、反應機理的精確描述,這依賴於紮實的理論基礎和日益強大的計算工具。 1. 《量子化學原理與應用》(Principles and Applications of Quantum Chemistry) 內容聚焦: 本書超越瞭有機化學對分子軌道理論的初步介紹,深入探討瞭薛定諤方程的精確與近似解法,包括Hartree-Fock方法、密度泛函理論(DFT)的基礎框架及其在描述化學鍵閤、激發態和非絕熱過程中的具體應用。它詳細闡述瞭基組的選擇、電子相關效應的處理,並結閤具體實例展示如何利用計算化學預測分子構象、反應過渡態和光譜性質。 適用性: 為希望從第一性原理層麵理解有機反應和分子設計的讀者提供堅實的基礎。 2. 《計算有機化學導論》(Introduction to Computational Organic Chemistry) 內容聚焦: 本書是一本高度實用的指南,重點在於如何將理論計算應用於解決實際的有機化學問題。內容包括分子力學(MM)的應用範圍、如何設置和優化反應路徑(如內稟反應坐標IRC計算)、如何解釋計算得到的波函數信息,以及如何使用商業或開源軟件進行有效的化學模擬。重點強調瞭計算結果的可靠性評估與實驗數據的驗證。 價值: 彌閤瞭純理論與實驗操作之間的鴻溝,是現代閤成化學傢必備的技能。 二、 反應機理與閤成策略的精深拓展 在掌握瞭基礎反應的基礎上,進階學習需要關注更復雜、更精細的催化體係和立體控製策略。 3. 《過渡金屬催化有機反應機理》(Mechanisms of Transition Metal Catalyzed Organic Reactions) 內容聚焦: 本書係統性地梳理瞭當代理論化學的核心領域——過渡金屬催化。詳細解析瞭氧化加成、還原消除、插入、轉金屬化等關鍵步驟的電子效應與空間要求。重點涵蓋瞭鈀催化的交叉偶聯反應(Suzuki, Heck, Sonogashira等)的最新發展、C-H鍵活化策略的最新進展,以及銠、銥、釕等金屬在不對稱催化中的應用。 區彆於基礎教材: 相比於介紹性的章節,本書深入探討瞭配體設計對催化效率和選擇性的影響,以及催化循環中非經典中間體的分離與錶徵。 4. 《不對稱催化與立體選擇性閤成》(Asymmetric Catalysis and Stereoselective Synthesis) 內容聚焦: 專注於如何精確控製生成的手性中心數量和空間排布。內容包括但不限於: 有機小分子催化(Organocatalysis): 脯氨酸催化、硫脲催化、手性布朗斯特酸/路易斯酸催化等。 金屬催化的不對稱反應: 手性膦配體、BOX、Salen配體設計。 動力學拆分(Kinetic Resolution) 與動態動力學拆分(Dynamic Kinetic Resolution) 的理論基礎與工程實現。 價值: 為藥物化學和天然産物全閤成提供瞭最核心的工具箱。 三、 跨學科領域:化學生物學與材料化學的交匯 有機化學的應用早已超越瞭傳統的有機閤成範疇,與生命科學和材料科學緊密融閤。 5. 《化學生物學導論》(Introduction to Chemical Biology) 內容聚焦: 本書探討如何利用有機化學閤成工具和方法來研究、調控和理解生物係統。核心內容包括: 生物正交化學(Bioorthogonal Chemistry): 例如Click化學、Tetragonal環加成等在活細胞標記和成像中的應用。 探針分子設計: 閤成具有特定熒光、順磁性或放射性的分子,用於追蹤蛋白質功能和信號通路。 化學遺傳學(Chemical Genetics): 利用小分子化閤物進行功能篩選與調控。 定位: 適閤有誌於從事藥物發現、生物成像或蛋白質工程研究的讀者。 6. 《功能性有機材料的閤成與性能》(Synthesis and Properties of Functional Organic Materials) 內容聚焦: 關注具有特定電子、光學或物理性質的共軛分子和聚閤物的分子設計。重點闡述瞭如何通過調控分子骨架的π共軛長度、引入給電子/吸電子基團來“定製”材料的能級結構。具體涵蓋瞭有機發光二極管(OLEDs)中的主體和客體材料、有機太陽能電池(OSCs)中的給體/受體材料,以及有機半導體晶體管(OTFTs)的構建。 強調: 分子結構與宏觀電子性能之間的定量關係。 四、 分析化學的進階手段:結構確證的深度解析 任何高級的有機化學研究都離不開對産物結構的精確、無二義性的確認。 7. 《核磁共振波譜學高級應用》(Advanced Applications in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) 內容聚焦: 區彆於基礎教材對 $^1 ext{H}$ 和 $^{13} ext{C}$ NMR 的初步介紹,本書側重於二維、三維及高場譜學的復雜解讀。詳細講解瞭COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMBC 等脈衝序列的原理,並深入探討瞭: 結構解析中的立體化學判定: 如何利用耦閤常數 ($J$ 值) 和 NOE 效應確定環構象和分子間距離。 動態NMR: 研究分子內部的快速重排、異構化平衡。 固體NMR: 在催化劑和高分子材料研究中的應用。 8. 《高分辨質譜與色譜聯用技術》(High-Resolution Mass Spectrometry and Chromatographic Coupling Techniques) 內容聚焦: 講解液相色譜-高分辨質譜(LC-HRMS)在復雜體係分析中的地位。重點在於: 準確質量的計算與分子式推斷: 如何利用高分辨數據確定未知雜環或天然産物的精確結構。 碎裂(Fragmentation)機製的深入理解: 結閤電子轟擊(EI)和軟電離技術(ESI, APCI)的碎裂模式分析。 定量分析: 內標法、同位素稀釋法在痕量分析中的精確操作流程。 --- 通過研讀上述書籍,學習者將能夠超越基礎有機化學的範疇,進入理論計算、精密催化、生物應用和尖端分析的交叉前沿,為未來的科研和工業應用打下更堅實、更廣闊的知識基礎。