Organic Chemistry by Jonathan Clayden, Hóa Học Trung Cấp gồm 43 chương. Nội dung bạn đang xem gồm mục lục và giới thiệu.
Trang 2Hóa học hữu cơ
Hóa hữu cơ—hỗ trợ trực tuyến
Mỗi chương trong cuốn sách này được kèm theo một tập hợp các bài tập, được cung cấp miễn phí trên mạng Để truy cập chúng, hãy truy cập Trung tâm tài nguyên trực tuyến tại www.oxfordtextbooks.co.uk/
orc/clayden2e/ và nhập thông tin sau:
Tên đăng nhập: clayden2e
Mật khẩu: compound
Trang 3Trang này cố ý để trống
Trang 4HÓA HỌC
THỨ HAI
Jonathan Clayden Nick Greeves Stuart Warren
Đại học Manchester Đại học Liverpool Đại học Cambridge
1
Trang 5Đường Great Clarendon, Oxford OX2 6DP
Nhà xuất bản Đại học Oxford là một bộ phận của Đại học Oxford.
Nó thúc đẩy mục tiêu xuất sắc của trường đại học trong nghiên cứu, học bổng và giáo dục bằng cách xuất bản trên toàn thế giới trong
Oxford New York
Auckland Cape Town Dar es Salaam Hồng Kông KarachiKuala Lumpur Madrid Melbourne Thành phố Mexico Nairobi
New Delhi Thượng Hải Đài Bắc TorontoVới các văn phòng tại
Argentina Áo Brazil Chile Cộng hòa Séc Pháp Hy LạpGuatemala Hungary Ý Nhật Bản Ba Lan Bồ Đào Nha Singapore
Hàn Quốc Thụy Sĩ Thái Lan Thổ Nhĩ Kỳ Ukraine Việt NamOxford là thương hiệu đã đăng ký của Nhà xuất bản Đại học Oxford
ở Anh và ở một số quốc gia khácXuất bản tại Hoa Kỳ
bởi Oxford University Press Inc., New York© Jonathan Clayden, Nick Greeves và Stuart Warren 2012
Quyền nhân thân của tác giả đã được khẳng định
Tài liệu về Bản quyền của Crown được sao chép với sự cho phép của Đơn vị kiểm soát, HMSO (theo các điều khoản của giấy phép Sử dụng Nhấp chuột.)
Quyền cơ sở dữ liệu Nhà xuất bản Đại học Oxford (nhà sản xuất)Xuất bản lần đầu 2001
Đã đăng ký Bản quyền Không có phần nào của ấn phẩm này có thể được sao chép,được lưu trữ trong một hệ thống truy xuất, hoặc được truyền đi, dưới bất kỳ hình thức nào hoặc bằng bất kỳ phương tiện nào mà không có sự cho phép trước bằng văn bản của Nhà
xuất bản Đại học Oxford,
hoặc theo sự cho phép rõ ràng của pháp luật, hoặc theo các điều khoản đã thỏa thuận với tổ chức quyền sao chép thích hợp Các câu hỏi liên quan đến việc sao chép ngoài phạm vi trên nên được gửi đến Phòng Bản Quyền, Nhà xuất bản Đại học Oxford, theo địa chỉ trênBạn không được lưu hành cuốn sách này dưới bất kỳ bìa hoặc bìa nào khác và bạn phải
áp đặt điều kiện tương tự đối với bất kỳ người mua nàoBiên mục thư viện Anh trong dữ liệu xuất bản
Trang 6Các từ viết tắt xv
Lời tựa cho lần xuất bản thứ hai xvii
Hóa học hữu cơ và cuốn sách này xix
1 Hóa học hữu cơ là gì? 1
2 Cấu trúc hữu cơ 15
3 Xác định cấu trúc hữu cơ 43
4 Cấu trúc của các phân tử 80
5 Phản ứng hữu cơ 107
6 Phản ứng cộng nucleophilic vào nhóm carbonyl 125
7 Giải tỏa và liên hợp 141
25 Alkyl hóa enolate 584
26 Phản ứng của enolate với hợp chất carbonyl: phản ứng aldol và Claisen 614
27 Lưu huỳnh, silic và phốt pho trong hóa học hữu cơ 656
Trang 733 Chọn lọc lập thể dia 852
34 Phản ứng pericyclic 1: cộng đóng vòng 877
35 Phản ứng pericyclic 2: phản ứng sigmatropic và electrocyclic 909
36 Phản ứng nhóm kề tham gia, chuyển vị và phân mảnh 931
42 Hóa học hữu cơ của sự sống 1134
43 Hóa học hữu cơ ngày nay 1169
Bản quyền hình ảnh 1182
Bảng tuần hoàn các nguyên tố1184
Mục lục1187
Trang 8Mục lục
Các từ viết tắt
Lời tựa cho lần xuất bản thứ hai
Hóa học hữu cơ và cuốn sách này xix
Hóa học hữu cơ là gì?
Hóa học hữu cơ và bạnHợp chất hữu cơ
Hóa học hữu cơ và công nghiệpHóa hữu cơ và bảng tuần hoàn Hóa hữu cơ và cuốn sách này
43464850525657575963Khung hydrocarbon và các nhóm chức.
Vẽ phân tử
Khung hydrocacbonNhóm chức
Các nguyên tử carbon mang các nhóm chức có thể được phân loại theo mức độ oxy hóa
Gọi tên các hợp chất
Các nhà hóa học thực sự gọi các hợp chất là gì?Làm thế nào bạn nên đặt tên các hợp chất?Đọc thêm
Xác định cấu trúc hữu cơ
Giới thiệuKhối phổ
Khối phổ phát hiện đồng vị
Thành phần nguyên tử có thể được xác địnhbằng khối phổ phân giải cao
Cộng hưởng từ hạt nhânCác vùng của phổ 13C NMR
Các cách khác nhau để mô tả độ chuyển dịch hóa họcHướng dẫn về phổ 13C NMR của một số phân tử đơn giản
Phổ 1H NMRPhổ hồng ngoại
Phổ khối, NMR và IR được kết hợp giúp nhận dạng
Tương đương liên kết đôi giúp tìm kiếm cấu trúc 7478Mong chương 13 và 18
Cấu trúc của các phân tử
Giới thiệu
Electron chiếm obitan nguyên tử
Obitan phân tử—phân tử lưỡng nguyên tử Liên kết giữa các nguyên tử khác nhauSự lai hóa của các obitan nguyên tửQuay và độ cứng
Phần kết luậnTiếp theoĐọc thêm
Phản ứng cộng nucleophilic vào nhóm carbonyl
Các obitan phân tử giải thích khả năng phản ứng của nhóm carbonyl
Tấn công xyanua vào aldehyde và ketoneGóc của cuộc tấn công nucleophilic vào aldehyde và ketone
Tấn công nucleophilic bởi ‘hydride', trên aldehyde và ketone
Phản ứng cộng của chất phản ứng cơ kim vào aldehyde và ketone
Phản ứng cộng của nước vào aldehyde và ketoneHemiacetal từ phản ứng của ancol với aldehyde và ketone
Ketone cũng tạo thành hemiacetalsXúc tác axit và bazơ của sự hình thành hemiacetal và hydrat
Phản ứng cộng của các hợp chất bisulfiteĐọc thêm
Giải tỏa và liên hợp
Giới thiệu
Cấu trúc của ethene (ethylene, CH2 = CH2)
Các phân tử có nhiều hơn một liên kết đôi C = C 143
Trang 9
200205207214Sự liên hợp của hai liên kết π
Phổ UV và khả kiếnHệ allyl
Giải tỏa trên ba nguyên tử là một đặc trưng cấu trúc phổ biến
Tính thơmĐọc thêm
Acidity, basicity, and pKa
Các hợp chất hữu cơ hòa tan trong nước tốt hơn khi là các ion
Axit, bazơ và pKaTính axit
Định nghĩa của pKaXây dựng thang đo pKa
Các hợp chất nitơ như axit và bazơCác nhóm thế ảnh hưởng đến pKa
pKa axit carbon khi hoạt động, sự phát triển của thuốc cimetidine
Axit và bazơ của LewisĐọc thêm
Sử dụng chất phản ứng cơ kim để tạo liên kết C-C.
Giới thiệu
Các hợp chất cơ kim có chứa liên kết kim carbon
loại-Điều chế các hợp chất cơ kim
Sử dụng cơ kim để tạo ra các phân tử hữu cơQuá trình oxy hóa ancol
Tiếp theoĐọc thêm
Phản ứng thế nucleophilic tại nhóm carbonyl
Sản phẩm của cộng nucleophilic vào nhóm carbonyl không phải lúc nào cũng là một hợp chất bền
Các dẫn xuất axit carboxylic
Tại sao các trung gian tứ diện không bền?Không phải tất cả các dẫn xuất axit cacboxylic đều có khả năng phản ứng như nhau
Chất xúc tác axit làm tăng khả năng phản ứng của nhóm carbonyl
Axit clorua có thể tạo ra từ axit carboxylic sử dụng SOCl2 hoặc PCl5
Tạo ra các hợp chất khác bằng các phản ứng thế
216218Tạo ketone từ este: Bài tập
Tạo ketone từ este: Lời giải
Và để kết luận .Đọc thêm
Phản ứng thế nucleophilic tại C = O khi mất oxy carbonyl
Aldehyde có thể phản ứng với ancol để tạo hemiacetals 224229230238239
Acetal được hình thành từ aldehyde hoặc ketone cộng với ancol với sự có mặt của axitAmines phản ứng với các hợp chất carbonylImines là chất tương tự nitơ của các hợp chất carbonyl
Tóm tắtĐọc thêm
Cân bằng, tốc độ và cơ chế
Bao lâu và nhanh như thế nào?
Cách làm cho cân bằng thuận lợi cho sản phẩm bạn muốn
Entropy rất quan trọng trong việc xác định các hằng số cân bằng
Hằng số cân bằng thay đổi theo nhiệt độ Giới thiệu động học: Cách làm cho phản ứng đi nhanh hơn và sạch hơn
Phương trình tốc độ
Xúc tác trong các phản ứng thế carbonylCác sản phẩm động học so với nhiệt độngTóm tắt các cơ chế từ các chương 6 - 12Đọc thêm
1H NMR: Cộng hưởng từ hạt nhân Proton
Sự khác biệt giữa carbon và proton NMRTích phân cho chúng ta biết số lượng nguyên tử hydro trong mỗi peak
Ghép cặp trong phổ proton NMRĐến kết luận
Trang 10
360361362363365365366370374381Đồng phân lập thể dia là những đồng phân
lập thể không phải là đồng phân đối quang Các hợp chất bất đối không có trung tâm lập thể
Xem xét kỹ hơn về phản ứng SN1Xem xét kỹ hơn về phản ứng SN2Tương phản giữa SN1 và SN2
Nhóm tách loại trong phản ứng SN1 và SN2Nucleophile trong các phản ứng SN1Nucleophile trong phản ứng SN2
So sánh nucleophiles và các nhóm tách loạiTiếp theo: Phản ứng tách và chuyển vịĐọc thêm
Phân tích cấu dạng
Quay liên kết cho phép các chuỗi nguyên tử áp dụng một số cấu dạng
Cấu dạng và cấu hìnhRào cản quayCấu dạng của ethaneCấu dạng của propaneCấu dạng của butaneSức căng vòng
Xem xét kĩ hơn về cyclohexaneCyclohexanes thế
Kết luận .
Phản ứng tách và phản ứng thế 382384386388390391395Làm thế nào nucleophile ảnh hưởng đến
phản ứng tách với phản ứng thếCác cơ chế E1 và E2
Cấu trúc chất nền có thể cho phép E1Vai trò của nhóm tách loại
Phản ứng E1 có thể chọn lọc lập thểPhản ứng E2 có trạng thái chuyển tiếp anti-periplanar
Chọn lọc vị trí của phản ứng tách E2 398
Xem lại các phương pháp phổ
Có ba lý do cho chương nàyPhổ và hóa học carbonyl
Các dẫn xuất axit được phân biệt tốt nhất bởi phổ hồng ngoại
Những vòng nhỏ cho biến dạng bên trong vòng và đặc trưng s cao hơn bên ngoài nó
Tính toán đơn giản về tần dao động hóa trị C = O trong phổ IR
Phổ NMR của alkynes và vòng nhỏProton NMR phân biệt các proton axial và equatorial trong cyclohexanes
Tương tác giữa các hạt nhân khác nhau có thể tạo ra các hằng số ghép cặp nối rất lớnXác định sản phẩm bằng phổCác bảng
Độ dịch chuyển hóa học trong proton NMR dễ tính toán và nhiều thông tin hơn so với độ dịch chuyển hóa học trong carbon NMR
Đọc thêm
Phản ứng cộng electrophilic vào alkenes
Alkenes phản ứng với brom
Quá trình oxy hóa anken để tạo thành epoxitPhản ứng cộng electrophilic vào alkenes bất đối xứng là chọn lọc vị trí
Phản ứng cộng electrophilic vào dienesCác ion bromonium bất đối xứng mở vòng chọn lọc vị trí
Phản ứng cộng electrophilic vào alkenes có thể là đặc thù lập thể
Thêm hai nhóm hydroxyl: dihydroxyl hóaPhá vỡ một liên kết đôi hoàn toàn: phân cắt periodate và ozonolysis
Thêm một nhóm hydroxyl: Cách cộng nước vào liên kết đôi
Kết luận Một bản tóm tắt của các phản ứng cộng electrophilic
Đọc thêm
Sự hình thành và phản ứng của enols và enolates
Bạn sẽ chấp nhận một hỗn hợp các hợp chất như một chất nguyên chất?
Tautome hóa: hình thành enols bằng cách chuyển proton
Tại sao aldehyde và ketone đơn giản không tồn tại dưới dạng enols?
ix
Trang 11
DBDCPOZMWJFOPM
&OPMIØBÿԋ՛DYÞDUÈDCՙJBYJUWËCB[Ԋ
$IԼUUSVOHHJBOUSPOHQIԻO՞OHÿԋ՛DYÞDUÈDCՙJCB[ԊMËNՖUJPOFOPMBUF
)ՍRVԻD՝BFOPMIØB
1IԻO՞OHWJFOPMIPՅDFOPMBUFMËNDIԼUUSVOHHJBO
$ÈDMPԺJDIԼUUԋԊOHÿԋԊOHCՊOD՝BDÈDJPOFOPMBUF 1IԻO՞OHFOPMWËFOPMBUFUԺJPYZÿJՊVDIՉFUFFOPM 1IԻO՞OHD՝BFOPMFUF
Giới thiệu: enol và phenol
Benzen và phản ứng của nó với electrophiles Phản ứng thế electrophilic trên phenol
Một cặp electron đơn độc nitơ hoạt hóa mạnh mẽ hơn
Các ankyl benzen cũng phản ứng ở vị trí ortho và para
Nhóm thế hút điện tử cho sản phẩm metaCác halogen cho thấy bằng chứng về cả việc hút và cho điện tử
Hai hoặc nhiều nhóm thế có thể hợp tác hoặc cạnh tranh
Một số vấn đề và một số cơ hội
Một cái nhìn sâu hơn về hóa học Friedel–CraftsKhai thác tính chất hóa học của nhóm nitroTóm tắt
Phản ứng thế liên hợpNucleophilic epoxy hóa
Phản ứng thế nucleophilic vòng thơm Cơ chế cộng - tách
Cơ chế SN1 cho phản ứng thế nucleophilic vòng thơm: các hợp chất diazonium
528530Kết luận
Đọc thêm
Chọn lọc hóa học và các nhóm bảo vệ
Chọn lọcChất khử
534539541544546549Hydro như một chất khử: hydro hóa xúc tác
Chọn lọc vị trí
Giới thiệu
Chọn lọc vị trí trong phản ứng thế electrophilic vòng thơm
Tấn công electrophilic trên anken
Chọn lọc vị trí trong các phản ứng gốc tự doTấn công nucleophilic các hợp chất allylicTấn công electrophilic vào diene liên hợpcộng liên hợp
Chọn lọc vị trí trong hành độngĐọc thêm
Alkyl hóa enolate
Các nhóm carbonyl cho thấy khả năng phản ứng đa dạng
Một số cân nhắc quan trọng ảnh hưởng đến tất cả các phản ứng alkyl hóa
Nitriles và nitroalkanes có thể được alkyl hóaLựa chọn electrophile cho alkyl hóaLiti enolate của các hợp chất cacbonylAlkyl hóa của lithium enolate
Sử dụng các chất tương đương enol cụ thể để alkyl hóa aldehyde và ketone
Alkyl hóa các hợp chất β-dicarbonyl
Ketone alkyl hóa đặt ra một vấn đề trong tính chọn lọc vị trí
Enones cung cấp giải pháp cho các vấn đề về tính chọn lọc vị trí
Sử dụng chất nhận Michael làm electrophiles Kết luận .
Đọc thêm
Phản ứng của enolate với hợp chất carbonyl: phản ứng aldol và Claisen 614
614615Giới thiệu
Trang 12
694694695695Các chất tương đương enol cụ thể có thể được
sử dụng để kiểm soát các phản ứng aldol Làm thế nào để kiểm soát phản ứng aldol của este
Làm thế nào để kiểm soát phản ứng aldol của aldehyde
Cách kiểm soát phản ứng aldol của xeton Phản ứng aldol nội phân tử
Acyl hóa ở carbonNgưng tụ este chéo
Tóm tắt điều chế xeto-este bằng phản ứng Claisen
Kiểm soát quá trình acyl hóa bằng các chất tương đương enol cụ thể
Ngưng tụ este Claisen chéo nội phân tửHóa học cacbonyl—ở đâu tiếp theo?Đọc thêm
Lưu huỳnh, silic và phốt pho trong hóa học hữu cơ
Các nguyên tố phân nhóm chính hữu ích Lưu huỳnh: một nguyên tố mâu thuẫn Anion bền hóa lưu huỳnh
muối sulfoniumSulfonium ylidsSo sánh silic và cacbonAllyl silan như nucleophileTổng hợp chọn lọc anken
Tính chất của anken phụ thuộc vào dạng hình học của chúng
Khai thác hợp chất mạch vòngCân bằng của anken
Các anken E và Z có thể được tạo ra bằng cách cộng chọn lọc lập thể vào các ankin
Chủ yếu là các anken E có thể được hình thành bằng các phản ứng tách chọn lọc lập thể Phản ứng olefin hóa Julia mang tính đặc thù vị trí và có tính liên kết
Tách đặc hiệu lập thể có thể tạo ra các đồng phân đơn tinh khiết của anken
Có lẽ cách quan trọng nhất để tạo ra anken là phản ứng Wittig
Để kết luậnĐọc thêm
Phân tích tổng hợp ngược
Hóa học sáng tạo
Phân tích tổng hợp ngược: tổng hợp dật lùi"Cắt liên kết" phải tương ứng với các phản ứng đã biết, đáng tin cậy
Synthons là chất phản ứng lý tưởng hóaTổng hợp nhiều bước: tránh các vấn đề về tính
723724725732733735Chuyển hóa nhóm chức
"Cắt liên kết" hai nhóm tốt hơn "cắt liên kết" một nhóm
"Cắt liên kết" C–CChất đầu có sẵn
Synthons của chất cho và chất nhận"Cắt liên kết" hai nhóm C–C Quan hệ 1,5 giữa hai nhóm chức'Phản ứng tự nhiên' và 'umpolung'Kết luận .
Furan và thiophene là các chất tương tự oxy và lưu huỳnh của pyrrole
Thêm phản ứng của dị vòng năm 738740745Vòng năm có hai hoặc nhiều nguyên tử nitơ
Dị vòng hợp nhất với benzo
Đưa nhiều nguyên tử nitơ vào vòng sáu 748
758758Hợp nhất các vòng với pyridin: quinolines và isoquinolines 749 Dị vòng thơm có thể có nhiều nitơ
nhưng chỉ có một lưu huỳnh hoặc oxy trong bất kỳ vòng nào
Có hàng ngàn heterocycles ngoài kiaNhững cấu trúc dị vòng bạn nên tìm hiểu?Đọc thêm
Dị vòng thơm 2: tổng hợp
Nhiệt động lực học đứng về phía chúng taTrước tiên hãy ngắt kết nối các liên kết dị nguyên tử carbon
Pyrroles, thiophenes và furan từ các hợp chất
Cách tạo ra pyridin: tổng hợp pyridin của Hantzsch 763767Pyrazoles và pyridazines từ các hợp chất
hydrazine và dicarbonyl
Pyrimidine có thể được tạo ra từ các hợp
chất 1,3-dicarbonyl và amidine 770Các nucleophile bấ đối xứng dẫn đến các câu hỏi về tính chọn lọc
Isoxazoles được tạo ra từ hydroxylamine
hoặc bằng phản ứng cộng đóng vòng 772Tetrazoles và triazoles cũng được thực hiện bởi phản ứng cộng đóng vòng
Trang 13852Quinoline và isoquinoline
Nhiều nguyên tử dị tố hơn trong các vòng hợp nhất có nghĩa là có nhiều lựa chọn hơn trong quá trình tổng hợp
Tóm tắt: ba phương pháp chính để tổng hợp các dị vòng thơm
Hợp chất xoắn vòng
Phản ứng với chất trung gian vòng hoặc trạng thái chuyển tiếp vòng
Tóm tắt .Đọc thêm
Chọn lọc lập thể dia
Xem lạiTiền bất đối
Cộng vào các nhóm carbonyl có thể chọn lọc dia ngay cả khi không có vòng
Phản ứng chọn lọc lập thể của anken mạch hởPhản ứng Aldol có thể chọn lọc lập thể
Các đồng phân đối quang đơn lẻ từ các phản ứng chọn lọc chọn lọc lập thể dia
Tiếp theoĐọc thêm
Phản ứng pericyclic 1: cộng đóng vòng
Một loại phản ứng mới
Mô tả chung về phản ứng Diels–AlderMô tả obitan biên giới của phản ứng cộng đóng vòng
Tính chọn lọc vị trí trong phản ứng Diels–
931937940945949950950Mô tả của Woodward–Hoffmann về phản ứng
Bẫy các chất trung gian phản ứng bằng cách cộng đóng vòng
Các phản ứng cộng đóng vòng nhiệt khácPhản ứng cộng đóng vòng [2 + 2] quang hóaPhản ứng cộng đóng vòng [2 + 2] nhiệtTạo vòng năm cạnh: cộng đóng vòng lưỡng cực-1,3
Hai phản ứng tổng hợp rất quan trọng: phản ứng cộng đóng vòng của anken với osmium tetroxide và với ozone
Tóm tắt các phản ứng cộng đóng vòngĐọc thêm
Phản ứng pericyclic 2: phản ứng sigmatropic và electrocyclic
Chuyển vị Sigmatropic
Mô tả obitan của chuyển vị sigmatropic-[3,3] Hướng chuyển vị [3,3]-sigmatropic
Chuyển vị [2,3]-sigmatropicChuyển vị [1,5]-sigmatropicPhản ứng electrocyclic Đọc thêm
Phản ứng nhóm kề tham gia, chuyển vị và phân mảnh
Các nhóm lân cận có thể đẩy nhanh các phản ứng thế
Chuyển vị xảy ra khi một nhóm tham gia liên kết với một nguyên tử khác
Cacbohydrat dễ dàng sắp chuyển vịChuyển vị pinacol
Chuyển vị dienone-phenolChuyển vị axit benzilicChuyển vị Favourskii
Di trú đến oxy: phản ứng Baeyer–Villiger 953
Sự phân cực của liên kết C–C giúp phân mảnh 960Sự phân mảnh được kiểm soát hóa học lập thể 962Mở rộng vòng bằng cách phân mảnh 963965966969969
970Kiểm soát liên kết đôi bằng cách sử dụng phân mảnh
Sự tổng hợp của nootkatone: showcase phân mảnhTiếp theo