现代物理有机化学
作者: 计国桢,佟振合等
出版时间:2009-09-25
出版社:高等教育出版社
- 高等教育出版社
- 9787040263596
- 1版
- 167174
- 46254391-9
- 平装
- 大大16开
- 2009-09-25
- 2000
- 1073
- 理学
- 化学
- O621.16
- 化学类
- 研究生及以上
本书是21世纪的第一本物理有机化学教科书,除了完全覆盖物理有机化学核心内容——结构和机理——之外,还明确建立了物理有机化学和许多相关学科,如有机金属化学、材料化学、生物有机化学和生物化学之间的联系,如对非共价相互作用的介绍,以及它们在分子识别、超分子化学和生物学中的作用。还包括具有新颖结构特点的新材料的发展、计算方法的应用等内容。
本书可作为有机化学、生物化学、医学、药学和材料科学等专业大学高年级学生和研究生第一年的一年课程的教科书,也可为本领域各类课题的短训班所采用。对现代研究人员它也可作为新的里程碑式的参考书和许多更加先进课题的介绍资料。
前辅文
第一部分 分子的结构与热力学
第1章 导论:分子结构和化学键模型
内容与目的
1.1 化学键的基本概念
1.1.1 量子数和原子轨道
1.1.2 电子构型和电子结构图
1.1.3 Lewis结构
1.1.4 形式电荷
1.1.5 价电子对互斥规则
1.1.6 杂化
1.1.7 化学键的价键/分子轨道混合模型
定域化的σ 键和π 键
1.1.8 极性共价键
电负性
静电势能面
诱导效应
基团电负性
杂化效应
1.1.9 键偶极、分子偶极和四极矩
键偶极
分子偶极矩
分子四极矩
1.1.10 共振
1.1.11 键长
1.1.12 极化率
1.1.13 总结:关于有机结构的简单化学键模型中用到的概念
1.2 更加现代的关于有机结构的化学键理论
1.2.1 分子轨道理论
1.2.2 一种QMOT 方法
1.2.3 关于甲基(CH3)的详细讨论
平面形甲基
Walsh示意图:角锥形甲基
角锥形甲基的“基团轨道”
为MH3 体系填充电子
1.2.4 关于亚甲基(CH2)的详细讨论
Walsh示意图和基团轨道
为MH2 体系填充电子
1.3 轨道的组合———构建更大的分子
1.3.1 使用基团轨道来构建乙烷
1.3.2 使用基团轨道来构建乙烯
1.3.3 杂原子的影响———甲醛
1.3.4 更复杂的烷烃
1.3.5 三个从基团轨道构建较大分子的实例
丙烯
氯代甲烷
丁二烯
1.3.6 典型π 体系的基团轨道:苯、苄基和烯丙基
1.3.7 把常见官能团看作是烯丙基的衍生结构
1.3.8 三中心二电子键
1.3.9 第二种化学键模型中的概念小结
1.4 反应中间体的化学键和结构
1.4.1 碳正离子
经典碳正离子
与非经典碳正离子的关系
非经典碳正离子
1.4.2 碳负离子
1.4.3 自由基
1.4.4 碳烯(卡宾)
1.5 金属有机化合物和无机化合物中的化学键简述
总结与展望
习题
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第2章 张力和稳定性
内容与目的
2.1 稳定分子的热力学
2.1.1 内部张力和相对稳定性
2.1.2 能量的类型
Gibbs自由能
焓
熵
2.1.3 键解离能
使用BDE 预测反应的放热性和吸热性
2.1.4 势能函数和势能面简介———键伸缩
红外光谱
2.1.5 生成热和燃烧热
2.1.6 基团加和法
2.1.7 张力能
2.2 反应中间体的热化学
2.2.1 稳定性和持久性
2.2.2 自由基
使用BDE 来衡量稳定性
自由基的持久性
自由基的基团贡献
2.2.3 碳正离子
用氢负离子的亲和性来衡量稳定性
碳正离子的寿命
2.2.4 碳负离子
2.2.5 总结
2.3 结构与能量之间的关系:基本的构象分析
2.3.1 非环体系:扭转角的势能面
乙烷
丁烷:邻交叉构象中的相互作用
能垒高度
能垒多重度
四烷基乙烷
g+g戊烷作用
烯丙基(A1,3)张力
2.3.2 基本的环形体系
环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
更大的环系:跨环作用
环系中基团加和法的校正
环系的扭转模式
双环体系
环烯烃和Bredt规则
构象分析以及构象与张力之间联系的总结
2.4 电子效应
2.4.1 涉及π 体系的作用
烯烃上的取代基
取代烯烃的构象
共轭效应
芳香性
反芳香性:一种不寻常的减稳定化效应
NMR 化学位移
稠环芳香烃
轮烯
2.4.2 多个杂原子产生的影响
键长效应
轨道效应
2.5 高张力的分子
2.5.1 超常的键长和键角
2.5.2 小环
2.5.3 非常大的旋转能垒
2.6 分子力学
2.6.1 分子力学模型
键的伸缩
键角的弯折
二面角的扭曲
非键相互作用
交叉项
静电相互作用
氢键
参数的导出
生成热和张力能
2.6.2 对分子力学的评价
2.6.3 分子力学应用于生物大分子和非天然聚合物———分子模拟
2.6.4 分子力学在研究有机反应方面的应用
总结与展望
习题
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第3章 溶液和非共价键结合力
内容与目的
3.1 溶剂和溶液性质
3.1.1 自然界憎恶真空
3.1.2 溶剂标度
介电常数
其他溶剂标度
汽化热
表面张力和润湿
水
3.1.3 溶解性
概述
形状
使用“相似相溶”范语
3.1.4 溶质流动性
扩散
Fick扩散定律
相关时间
3.1.5 溶液热力学
化学势
反应热力学
计算Δ犎■ 和Δ犛■
3.2 结合力
3.2.1 离子对相互作用
盐桥
3.2.2 涉及偶极的静电作用
离子偶极相互作用
离子溶剂化的简单模型———Born方程
偶极偶极相互作用
3.2.3 氢键
几何性
普通氢键的强度
i. 溶剂化效应
ii. 电负性效应
iii. 共振协助的氢键
iv. 极化增强的氢键
v. 氢键体系中的二级相互作用
vi. 氢键中的协同性
氢键的振动性质
短强氢键
3.2.4 π 效应
正离子π 相互作用
极性π 相互作用
芳环芳环相互作用(π 堆积)
芳烃全氟芳烃相互作用
π 供体受体相互作用
3.2.5 诱导偶极相互作用
离子诱导偶极作用
偶极诱导偶极作用
诱导偶极诱导偶极作用
单极、偶极和诱导偶极结合力:总结
3.2.6 疏水效应
有机物的簇集
疏水效应的起源
3.3 溶剂化的计算建模
3.3.1 连续溶剂化模型
3.3.2 真实溶剂化模型
3.3.3 MonteCarlo方法
3.3.4 分子力学
3.3.5 统计微扰理论/自由能微扰
总结与展望
习题
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第4章 分子识别和超分子化学
内容与目的
4.1 结合现象的热力学分析
4.1.1 结合的总体热力学
标准态的关联
热容变化的影响
协同性
焓熵补偿
4.1.2 结合等温线
4.1.3 实验方法
UV/vis或荧光方法
NMR 方法
等温量热法
4.2 分子识别
4.2.1 互补性和预组织
冠醚、穴醚和球苑———具有大的离子偶极作用的
分子识别
分子镊和分子夹
4.2.2 基于离子对的分子识别
4.2.3 基于大的氢键组分的分子识别
代表性结构
水相中基于氢键的分子识别
4.2.4 疏水作用驱动的分子识别
环糊精
环番
水中疏水作用促进的分子识别总结
4.2.5 π 作用力介质的分子识别
正离子π 相互作用
极性π 效应和相关效应
4.2.6 总结
4.3 超分子化学
4.3.1 复杂结构的超分子自组装
通过配位化合物的自组装
基于氢键的自组装
4.3.2 新的超分子结构———索烃、轮烷和分子结
纳米技术
4.3.3 容器化合物———分子内的分子
总结与展望
习题
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第5章 酸碱化学
内容与目的
5.1 犅狉狀狊狋犲犱酸碱化学
5.2 水溶液
5.2.1 p犓a
5.2.2 pH
5.2.3 拉平效应
5.2.4 活度与浓度
5.2.5 酸度函数:高浓度酸溶液的酸度尺度
5.2.6 超酸
5.3 非水体系
5.3.1 酶的活性位点的p犓a 值变动
5.3.2 溶液相对气相
5.4 预测溶液中的酸性强度
5.4.1 测量弱酸强度的方法
5.4.2 预测相对酸性的两个指导原则
5.4.3 电负性和诱导效应
5.4.4 共振效应
5.4.5 键的强度
5.4.6 静电效应
5.4.7 杂化效应
5.4.8 芳香性
5.4.9 溶剂化
5.4.10 正离子有机结构
5.5 具有生物学意义的酸和碱
5.6 犔犲狑犻狊酸/碱和亲电体/亲核体
5.6.1 硬软酸碱概念,Lewis酸碱相互作用的一般认识,及相对亲核性和亲电性
总结与展望
习题
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第6章 立体化学
内容与目的
6.1 立体生成性和立体异构
6.1.1 基本概念和术语
经典术语
更多的现代术语
6.1.2 立体化学描述符
犚,犛体系
犈,犣体系
D 和L
赤式和苏式
螺旋描述符:犕和犘
多立体中心异构(犲狀狋)和差向异构(犲狆犻)
使用描述符来比较结构
6.1.3 区分对映异构体
光学活性和手性
为什么平面偏振光被手性介质旋转
圆二色性
X 射线晶体学
6.2 对称性和立体化学
6.2.1 基本的对称性操作
6.2.2 手性和对称性
6.2.3 对称论据
6.2.4 聚焦碳原子
6.3 局部关系
6.3.1 同位的、对映异位的和非对映异位的
6.3.2 局部的描述符———pro 犚/pro 犛和犚犲/犛犻
6.3.3 手性位
6.4 反应立体化学:立体选择性和立体专一性
6.4.1 反应立体化学的简单指导规则
6.4.2 立体专一性和立体选择性的反应
6.5 对称性和时间标尺
6.6 拓扑和超分子的立体化学
6.6.1 圈和结
6.6.2 拓扑手性
6.6.3 非平面图
6.6.4 拓扑学和超分子立体化学的进展
6.7 聚合物化学中的立体化学问题
6.8 化学生物学中的立体化学问题
6.8.1 蛋白质、核酸和多糖中的连接
蛋白质
核酸
多糖
6.8.2 螺旋性
合成的螺旋形聚合物
6.8.3 自然界的手性起源
6.9 立体化学术语
总结与展望
习题
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第二部分 反应活性、动力学和机理
第7章 位能面和动力学分析
内容与目的
7.1 位能面和相关概念
7.1.1 位能面
7.1.2 反应坐标图
7.1.3 活化络合物/过渡态的本质
7.1.4 速率和速率常数
7.1.5 反应级数和速率定律
7.2 过渡态理论及相关主题
7.2.1 过渡态理论的数学内容
7.2.2 与Arrhenius速率定律的关系
7.2.3 Boltzmann分布和温度依赖性
7.2.4 再议“什么是活化络合物的本质”以及为什么TST 可行
7.2.5 活化参数和Arrhenius参数的实验测定
7.2.6 活化参数及其解释的例子
7.2.7 TST 是完全正确的吗?有机活泼中间体的动态行为
7.3 与动力学分析相关的假定和原则
7.3.1 Hammond假定
7.3.2 反应活性选择性相关性原则
7.3.3 Curtin Hammett原理
7.3.4 微观可逆性原理
7.3.5 动力学控制与热力学控制之间的比较
7.4 动力学实验
7.4.1 怎样进行动力学实验
7.4.2 对简单机理的动力学分析
一级反应动力学
二级反应动力学
假一级反应动力学
平衡动力学
初始速率动力学
为一系列常见的动力学情景列表
7.5 复杂反应———破译反应机理
7.5.1 稳态动力学
7.5.2 利用SSA 原理预言动力学级数的变化
7.5.3 饱和动力学
7.5.4 预先快速平衡
7.6 跟踪动力学的方法
7.6.1 半衰期大于几秒的反应
7.6.2 快速动力学方法
流动技术
闪光分解
脉冲辐射分解
7.6.3 弛豫法
7.6.4 动力学分析的总结
7.7 计算速率常数
7.7.1 Marcus理论
7.7.2 Marcus理论应用于电子转移
7.8 考虑多维反应坐标
7.8.1 一系列相关反应过渡态结构的变化———取代反应实例
7.8.2 MoreO’Ferrall Jencks图
7.8.3 振动状态在反应坐标上的变化———第三坐标与
熵的关系
总结与展望
习题
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第8章 热力学和动力学的相关实验
内容与目的
8.1 同位素效应
8.1.1 实验部分
8.1.2 一级动力学同位素效应的起源
反应坐标图和同位素效应
线形过渡态的一级动力学同位素效应作为
放热性和吸热性的函数
线形和非线形过渡态同位素效应的对比
8.1.3 二级动力学同位素效应的由来
杂化的改变
空间同位素效应
8.1.4 平衡同位素效应
平衡的同位素扰动———在碳正离子
方面的应用
8.1.5 穿隧效应
8.1.6 溶剂同位素效应
分馏系数
质子盘点
8.1.7 重原子的同位素效应
8.1.8 小结
8.2 取代基效应
8.2.1 取代基效应的起源
场效应
诱导效应
共振效应
极化效应
位阻效应
溶剂化效应
8.3 犎犪犿犿犲狋狋曲线———最普遍的线性自由能关系(犔犉犈犚)。在反应中检测电荷改变的一种通用方法
8.3.1 σ 值
8.3.2 ρ 值
8.3.3 Hammett图在解释机理方面的作用
8.3.4 线性偏差
8.3.5 把共振效应与诱导效应分开
8.4 其他线性自由能关系
8.4.1 位阻和极性效应———Taft参数
8.4.2 溶剂效应———Grunwald Winstein图
8.4.3 Schleyer适应
8.4.4 亲核性和离核性
酸碱性
溶剂化
极化性、碱性和溶剂化三者之间的相互作用
形状
8.4.5 Swain Scott参数———亲核性参数
8.4.6 Edwards和Ritchie修正
8.5 与酸碱有关的效应———犅狉狀狊狋犲犱关系
8.5.1 βNuc
8.5.2 βLG
8.5.3 酸碱催化
8.6 为什么线性自由能关系能够成立?
8.6.1 LFER 的一般数学
8.6.2 建立LFER 的条件
8.6.3 等动力学温度或等平衡温度
8.6.4 为什么会发生焓熵补偿?
位阻效应
溶剂化效应
8.7 线性自由能关系总结
8.8 研究机理的各类实验
8.8.1 产物的鉴定
8.8.2 改变反应物结构以转变或捕获预想的中间体
8.8.3 捕获实验和竞争实验
8.8.4 核对共同中间体
8.8.5 交叉实验
8.8.6 立体化学分析
8.8.7 同位素置乱
8.8.8 研究自由基的技术:探针和捕获剂
8.8.9 中间体的直接分离和表征
8.8.10 瞬态光谱法
8.8.11 稳定的介质
总结与展望
习题
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第9章 催化
内容与目的
9.1 催化的基本原理
9.1.1 与过渡态的结合作用优于基态
9.1.2 热力学循环分析
9.1.3 空间的瞬间靠近
9.2 催化的形式
9.2.1 “结合作用”类似于溶剂化
9.2.2 邻近效应作为一种结合现象
9.2.3 亲电催化
静电相互作用
金属离子催化
9.2.4 酸碱催化
9.2.5 亲核催化
9.2.6 共价催化
9.2.7 张力和扭曲
9.2.8 相转移催化
9.3 犅狉狀狊狋犲犱酸碱催化
9.3.1 特殊催化
特殊催化的数学原理
动力学图
9.3.2 一般催化
一般催化的数学原理
动力学图
9.3.3 动力学等价
9.3.4 协同的或序列的一般酸一般碱催化作用
9.3.5 Brnsted催化定律及其分支
线性自由能关系
α 和β 的意义
α +β = 1
偏离线性
9.3.6 一般酸或一般碱催化作用的预测
Libido法则
势能面控制一般催化或特殊催化作用
9.3.7 质子转移的动力学
Marcus分析
9.4 酶催化
9.4.1 Michaelis Menten 动力学
9.4.2 犓M ,犽cat和犽cat/犓M 的意义
9.4.3 酶活性部位
9.4.4 [S]对犓M ———反应坐标图
9.4.5 超分子相互作用
总结与展望
习题
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第10章 有机反应机理,第1部分:加成和消除反应
内容与目的
10.1 预测有机化学反应性
10.1.1 极性反应
亲核试剂和亲电试剂
Lewis酸和Lewis碱
给体受体轨道相互作用
10.1.2 预测自由基反应性
10.1.3 下面章节的准备 517加成反应
10.2 羰基的水合作用
10.2.1 酸碱催化
10.2.2 偕二醇和半缩醛形成的热力学
10.3 水对烯烃和炔烃的亲电加成反应:水合反应
10.3.1 电子推动
10.3.2 酸催化水溶液的水合反应
10.3.3 区域化学
10.3.4 炔烃的水合反应
10.4 卤化氢对烯烃和炔烃的亲电加成
10.4.1 电子推动
10.4.2 与区域化学和立体化学有关的实验观察
10.4.3 炔烃的加成
10.5 卤素和烯烃的亲电加成
10.5.1 电子推动
10.5.2 立体化学
10.5.3 支持σ 络合物的其他证据
10.5.4 机理的变种
10.5.5 炔烃的加成
10.6 硼氢化
10.6.1 电子推动
10.6.2 实验观察
10.7 环氧化
10.7.1 电子推动
10.7.2 实验观察
10.8 羰基化合物的亲核加成
10.8.1 几个亲核加成反应的电子推动
10.8.2 氰醇形成的实验观察
10.8.3 Grignard反应的实验观察
10.8.4 氢化铝锂还原反应的实验观察
10.8.5 轨道的考虑
Bürgi Dunitz角
轨道混合
10.8.6 羰基加成的构象效应
10.8.7 亲核加成的立体化学
10.9 烯烃的亲核加成
10.9.1 电子推动
10.9.2 实验观察
10.9.3 加成的区域化学
10.9.4 Baldwin规则
10.10 不饱和体系的自由基加成
10.10.1 自由基加成的电子推动
10.10.2 自由基引发剂
10.10.3 链转移和聚合
10.10.4 链终止
10.10.5 自由基加成的区域化学
10.11 卡宾加成和插入 ʌ
10.11.1 卡宾反应的电子推动
10.11.2 卡宾的产生
10.11.3 卡宾反应的实验观察
消除反应
10.12 消除形成羰基或“类羰基”中间体
10.12.1 电子推动
10.12.2 立体化学和同位素标记证据
10.12.3 缩醛水解催化
10.12.4 立体电子效应
10.12.5 CrO3 氧化———Jones试剂
电子推动
几个实验观察
10.13 脂肪族化合物的消除反应———形成烯烃
10.13.1 电子推动和定义
10.13.2 E2和E1反应的实验观察
10.13.3 消除反应和取代反应的对比
10.13.4 其他可能发生的机理———E1cB
10.13.5 E1cB的动力学和实验观察
10.13.6 对比E2,E1和E1cB
10.13.7 消除反应的区域化学
10.13.8 消除反应的立体化学———轨道的考虑
10.13.9 脱水反应
电子推动
其他反应机理的可能性
10.13.10 热消除
10.14 从自由基中间体消除
加成和消除反应的组合(在狊狆2 中心上的取代)
10.15 氮亲核试剂对羰基的加成消除
10.15.1 电子推动
10.15.2 酸碱催化
10.16 碳亲核试剂加成消除———犠犻狋狋犻犵反应
10.16.1 电子推动
10.17 酰基迁移
10.17.1 通用电子推动图式
10.17.2 同位素交换
10.17.3 预测酯的酰基迁移的断裂位置
10.17.4 催化
10.18 芳香族亲电取代
10.18.1 芳香族亲电取代的电子推动
10.18.2 动力学和同位素效应
10.18.3 中间体络合物
10.18.4 芳香族取代的区域化学和相对速率
10.19 芳香族亲核取代
10.19.1 芳香族亲核取代的电子推动
10.19.2 实验观察
10.20 涉及苯炔的反应
10.20.1 苯炔的电子推动
10.20.2 实验观察
10.20.3 取代基效应
10.21 芳香环上的犛犚犖1反应
10.21.1 电子推动
10.21.2 实验观察
10.22 芳香族自由基取代
10.22.1 电子推动
10.22.2 同位素效应
10.22.3 区域化学
总结与展望
习题
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第11章 有机反应机理,第2部分:脂肪族中心上的取代反应和热异构化/重排
内容与目的
羰基的α 位取代:烯醇和烯醇化物化学
11.1 互变异构化
11.1.1 酮和烯醇的互变异构化的电子推动
11.1.2 烯醇形成的热力学
11.1.3 烯醇化的催化
11.1.4 在烯醇化物和烯醇形成中的动力学和
热力学控制
11.2 α 卤化
11.2.1 电子推动
11.2.2 实验观察
11.3 α 烷基化
11.3.1 电子推动
11.3.2 立体化学:构象的影响
11.4 醛醇缩合反应
11.4.1 电子推动
11.4.2 构象对醛醇缩合反应的影响
脂肪族中心上的取代
11.5 脂肪族亲核取代反应
11.5.1 SN1和SN2电子推动的例子
11.5.2 动力学
11.5.3 竞争实验和产物分析
11.5.4 立体化学
11.5.5 轨道思考
11.5.6 溶剂效应
11.5.7 同位素效应数据
11.5.8 SN2和SN1反应的一个整体的描述
11.5.9 亲核试剂的结构性能关系
11.5.10 离去基团的结构性能关系
11.5.11 R 基团的结构性能关系
R 基团结构对SN2反应的影响
R 基团结构对SN1反应的影响
11.5.12 碳正离子重排
11.5.13 SN1反应中的邻位促进
11.5.14 涉及非经典碳正离子的SN1反应
降冰片基正离子
环丙基甲基碳正离子
11.5.15 在各种反应中碳正离子稳定性的总结
11.5.16 取代和消除间的相互影响
11.6 取代反应,自由基,亲核性
11.6.1 单电子转移反应———电子推动
11.6.2 在一个单电子转移机理中中间体的本质
11.6.3 作为证据的自由基重排
11.6.4 离去基团的结构性能关系
11.6.5 SRN1反应———电子推动
11.7 自由基脂肪族取代反应
11.7.1 电子推动
11.7.2 反应热
11.7.3 自由基卤代的区域化学
11.7.4 自氧化:O2 对C—H 键的加成
自氧化电子推动
异构化和重排
11.8 向亲电性碳的迁移
11.8.1 频哪醇重排的电子推动
11.8.2 二苯基乙醇酸重排的电子推动
11.8.3 频哪醇重排中的迁移倾向
11.8.4 频哪醇重排中的立体电子和立体化学因素
11.8.5 在二苯基乙醇酸重排中观察到的一些实验现象
11.9 向亲电杂原子的迁移
11.9.1 Beckmann重排的电子推动
11.9.2 Hofmann重排的电子推动
11.9.3 Schmidt重排的电子推动
11.9.4 Baeyer Villiger氧化的电子推动
11.9.5 在Beckmann重排中观察到的一些实验现象
11.9.6 在Schmidt重排中观察到的一些实验现象
11.9.7 在Baeyer Villiger氧化中观察到的一些
实验现象
11.10 犉犪狏狅狉狊犽犻犻重排及其他碳负离子重排
11.10.1 电子推动
11.10.2 其他碳负离子重排
11.11 涉及自由基的重排
11.11.1 氢迁移
11.11.2 芳基和乙烯基迁移
11.11.3 开环反应
11.12 双自由基的重排和异构化
11.12.1 涉及双自由基的电子推动
11.12.2 四亚甲基
11.12.3 三亚甲基
11.12.4 三亚甲基甲烷
总结与展望
习题
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第12章 有机过渡金属反应机理和催化
内容与目的
12.1 有机金属络合物的基础知识
12.1.1 电子数和氧化态
电子计数方法
氧化态
d电子数
不确定性
12.1.2 18电子规则
12.1.3 标准几何构型
12.1.4 术语
12.1.5 有机金属结构中的电子指向
12.1.6 d轨道裂分模式
12.1.7 活泼配体的稳定
12.2 常见的金属有机反应
12.2.1 配体交换反应
反应类型
动力学
金属的构效关系
配体的构效关系
其他配体的取代反应
12.2.2 氧化加成
金属络合物的立体化学
动力学
R 基团的立体化学
R 基团的构效关系
配体的构效关系
sp2 中心的氧化加成
氧化加成机理总结
12.2.3 还原消除
R 基团和配体的构效关系
金属中心的立体化学
其他机理
还原消除机理总结
12.2.4 α 和β 消除
α 和β 消除的一般趋势
动力学
β 氢消除的立体化学
12.2.5 迁移插入
动力学
一氧化碳迁移插入机理研究
其他的立体化学考虑
12.2.6 对配体的亲电加成
反应类型
从立体化学分析推导的普遍机理
12.2.7 对配体的亲核加成
反应类型
立体化学和区域化学分析
12.3 将单个的反应结合成总体的转化和循环
12.3.1 金属有机催化本质———改变机理
12.3.2 Monsanto醋酸合成
12.3.3 氢甲酰化
12.3.4 水气转换反应
12.3.5 烯烃氧化———Wacker氧化
12.3.6 钯偶联反应
12.3.7 烯丙基烷基化
12.3.8 烯烃复分解
总结与展望
习题
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第13章 有机聚合物和材料化学
内容与目的
13.1 材料化学的结构问题
13.1.1 聚合物的分子量分析
数均分子量和重均分子量———犕狀和犕狑
13.1.2 热转变———热塑性塑料和弹性体
13.1.3 高分子拓扑学基础
13.1.4 聚合物聚合物相行为
13.1.5 聚合物加工
13.1.6 新型拓扑结构———树枝状大分子和超支化聚合物
树枝状大分子
超支化聚合物
13.1.7 液晶
13.1.8 富勒烯和碳纳米管
13.2 常见的聚合机理
13.2.1 一般问题
13.2.2 聚合反应动力学
逐步聚合反应动力学
自由基链式聚合
活性聚合
1_礅$g_ 聚合反应热力学
13.2.3 缩合聚合
13.2.4 自由基聚合
13.2.5 负离子聚合
13.2.6 正离子聚合
13.2.7 Ziegler Natta及相关聚合
单活性中心催化剂
13.2.8 开环聚合
13.2.9 基团转移聚合
总结与展望
习题
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第三部分 电子结构:理论和应用
第14章 电子结构理论新概念
内容与目的
14.1 量子力学导论
14.1.1 波函数的性质
14.1.2 Schrdinger方程
14.1.3 Hamiltonian函数
14.1.4
Δ2 算符的本质
14.1.5 键产生的原因
14.2 复杂体系的犛犮犺狉犱犻狀犵犲狉方程的计算方法
14.2.1 从头计算(abinitio)分子轨道理论
Born Oppenheimer近似
轨道近似
自旋
Pauli原理和行列式波函数
Hartree Fock方程和变分原理
自洽场(SCF)理论
原子轨道线性组合为分子轨道法(LCAO
MO 方法)
普通基组———模拟原子轨道
HF的延伸———相关能
溶剂化
总的考虑
总结
14.2.2 久期行列式———连接从头计算法、半经验/近似方法和微扰分子轨道理论方法的桥梁
有关“两个轨道组合”的问题
书写任意分子的久期方程和行列式
14.2.3 半经验和近似方法
忽略微分重叠的方法(NOD)
扩展的Hückel理论(ETH)
Hückel分子轨道理论(HMOT)
14.2.4 计算量子力学的一些基本评价
14.2.5 密度泛函理论
14.3 犎ü犮犽犲犾分子轨道理论的运行与结果的概述
14.3.1 Hückel分子轨道理论的运行
14.3.2 环状π 体系的Hückel分子轨道理论
14.3.3 线性π 体系的Hückel分子轨道理论
14.3.4 交替碳氢化合物
14.4 微扰理论———轨道杂化规则
14.4.1 简并轨道杂化———一级扰动
14.4.2 非简并轨道杂化———二级扰动
14.5 分子轨道理论对一些有机化学主题的重要见解
14.5.1 芳烃:芳香性和非芳香性
14.5.2 环丙烷和环丙基甲基———Walsh轨道
环状三轨道混合问题
环丙烷的MO
14.5.3 平面甲烷
14.5.4 通过键的偶合
14.5.5 正离子的独特成键能力———非经典离子和超价键碳
过渡态结构的计算方法
从头计算法对碳正离子的应用
碳正离子的核磁位移
降冰片基碳正离子
14.5.6 自旋取向
弱相互作用的双电子体系:氢分子和碳
原子
14.6 有机金属化合物
14.6.1 金属原子的轨道群
14.6.2 同瓣相似
14.6.3 利用有机群轨道构造有机金属化合物
总结与展望
习题
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第15章 热周环反应
内容与目的
15.1 背景
15.2 两个简单环加成反应的详细分析
15.2.1 轨道对称图
[2+2]
[4+2]
15.2.2 状态相关图
[2+2]
[4+2]
15.2.3 前线分子轨道(FMO)理论
[2+2]和[4+2]的对比
15.2.4 芳香性过渡态理论及拓扑结构
15.2.5 轨道对称性一般规则
15.2.6 关于“禁阻”和“允许”的反应
15.2.7 光化学周环反应
15.2.8 对几种方法的总结
15.3 环加成反应
15.3.1 [2+2]环加成反应允许的几何构型
15.3.2 对环加成反应的总结
15.3.3 周环反应的一般特征
15.3.4 Diels Alder反应的立体化学和区域化学
用分子轨道方法预测反应的区域选择性
内向效应
15.3.5 [2+2]环加成反应的实例
15.3.6 1,3 偶极环加成反应的实例
15.3.7 逆环加成反应
15.4 电环化反应
15.4.1 术语
15.4.2 理论分析
15.4.3 关于立体化学的实验验证
15.4.4 扭转选择性
15.5 σ 迁移重排
15.5.1 理论
15.5.2 实验观察:聚焦立体化学
15.5.3 Cope重排的机理
15.5.4 Claisen重排
在合成中的应用
机理研究
15.5.5 Ene反应
15.6 螯变反应
15.6.1 理论分析
15.6.2 卡宾加成
15.7 总结———周环反应分析规则的应用
总结与展望
习题
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第16章 光化学
内容与目的
16.1 光物理过程———犑犪犫犾狅狀狊犽犻图
16.1.1 电磁辐射
多重势能面的存在
16.1.2 吸收
16.1.3 非辐射振动弛豫
16.1.4 荧光
16.1.5 内转换
16.1.6 系间窜跃
16.1.7 磷光
16.1.8 量子产率
16.1.9 光物理过程总结
16.2 双分子光物理过程
16.2.1 概述
16.2.2 猝灭、激基缔合物和激基复合物
猝灭
激基缔合物和激基复合物
光诱导电子转移
16.2.3 能量传递Ⅰ:Dexter机理———敏化
16.2.4 能量传递Ⅱ:Frster机理
16.2.5 FRET
16.2.6 能量汇集
16.2.7 双分子光物理过程的总结
16.3 光化学反应
16.3.1 理论考虑———“漏斗”
非绝热光化学反应
其他机理
16.3.2 酸碱化学
16.3.3 烯烃的异构化
16.3.4 光化学周环反应选择性的规则
16.3.5 光环化加成反应
合成高张力环体系
破坏芳香性
16.3.6 二π 甲烷重排
16.3.7 羰基化合物的反应Ⅰ:Norrish Ⅰ型光化学反应
16.3.8 羰基化合物的反应Ⅱ:光还原和Norrish Ⅱ型光化学反应
16.3.9 硝基苄基化合物的光化学:封端化合物
16.3.10 氮分子的消除:偶氮化合物,重氮化合物,重氮环丙烷化合物,叠氮化合物
烷基偶氮化合物(1,2 二氮烯)
重氮化合物,重氮环丙烷化合物
叠氮化合物
16.4 化学发光
16.4.1 化学发光反应的势能面
16.4.2 经典的化学发光反应
16.4.3 二氧环丁烷的热分解
16.5 单重态氧
总结与展望
习题
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第17章 有机电子材料
内容与目的
17.1 理论
17.1.1 无限π 体系———能带结构概述
17.1.2 Peierls形变
17.1.3 掺杂
17.2 导电聚合物
17.2.1 电导率
17.2.2 聚乙炔
17.2.3 聚芳烃和聚芳基乙烯
17.2.4 聚苯胺
17.3 有机磁性物质
17.3.1 磁性
17.3.2 制备有机磁性物质的分子策略
17.3.3 有机磁性材料的聚合物策略———特高自旋有机分子
17.4 超导
17.4.1 有机金属/合成金属
17.5 非线性光学(犖犔犗)
17.6 光刻胶
17.6.1 光学制板
17.6.2 负性光刻胶
17.6.3 正性光刻胶
总结与展望
习题
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附录1 转换因子和其他有用的数据
附录2 代表性有机分子的静电势能面
附录3 常见官能团的基团轨道:利用简单分子的代表性例子
附录4 生物学中的有机结构
附录5 电子推动
A5.1 电子推动入门
A5.2 二电子移动的电子源和电子穴
A5.3 怎样表示共振结构
A5.4 常见电子推动的错误
电子推动方向错误
箭号数量不足
没有检查八隅体规则
没有检查氢原子和孤对电子
电子源选择不合适
混淆介质的错误
箭号过多———贪图捷径
A5.5 复杂反应———画出化学上合理的机理
A5.6 反应机理预测的两则案例
A5.7 自由基反应的电子推动
电子推动的习题
附录6 反应机理命名
中英文索引
英中文索引