有机化学（McMurry）

引用

McMurry, J. E. (2023). Organic Chemistry: A Tenth Edition. OpenStax, Rice University. Free official edition: https://openstax.org/details/books/organic-chemistry

章节概要

全书共31章，另有位于第18章与第19章之间的一篇简短预览文字、四个附录和一份答案集。每章都以“Why This Chapter?”（为什么学这一章）这一小段开头，以 Chemistry Matters 短文、Key Terms（关键术语）、Summary（小结）和习题结尾；反应较多的章节还附有 Summary of Reactions（反应汇总）。序言称，这是一部面向两学期入门有机化学课程的教材，按官能团组织内容，并为选课学生中大量的生物和医学预科专业学生补充了生物学实例。

第1–2章：结构与成键；极性共价键、酸和碱

复习原子轨道、电子构型、价键理论与分子轨道理论的描述、sp³、sp² 与 sp 杂化，以及缩写结构式和键线式的画法。第2章加入键的极性、形式电荷、共振式、布朗斯特–劳里酸与路易斯酸、依据 pKa 预测酸碱反应，以及非共价相互作用。

第3–5章：有机化合物：烷烃及其立体化学；有机化合物：环烷烃及其立体化学；四面体中心的立体化学

以烷烃引入官能团、异构体、IUPAC 命名和构象（纽曼投影式）。第4章转向环：顺反异构、环张力，以及椅式环己烷中的直立键和平伏键。第5章全面讨论手性：R/S 标记、非对映异构体、内消旋化合物、外消旋体拆分和前手性。

第6–9章：有机反应概述；烯烃：结构与反应性；烯烃：反应与合成；炔烃：有机合成入门

第6章为全书其余部分搭起框架：反应类型、极性机理与自由基机理、弯箭头、自由能、能量图、过渡态与中间体。第7章讲烯烃的结构、E/Z 标记、亲电加成、马氏规则和哈蒙德假说。第8章概述烯烃反应（卤化、羟汞化或硼氢化实现的水合、氢化、环氧化、断裂、卡宾）。第9章借炔烃初步介绍合成路线的设计。

第10–11章：有机卤化物；卤代烷的反应：亲核取代与消除

第10章涉及卤代烷的制备、格氏试剂、偶联反应以及氧化与还原。第11章是上半部分在机理上的核心：SN2、SN1、E2、E1 和 E1cB，它们在生物体内的对应反应，以及说明各条途径在何时更可能发生的 11.12 节。

第12–14章：结构测定：质谱与红外光谱；结构测定：核磁共振波谱；共轭化合物与紫外光谱

质谱与红外光谱（第12章），以及包括 DEPT 在内的 ¹H 与 ¹³C 核磁共振（第13章），构成一个自成体系的波谱单元。第14章回到反应性，讲共轭二烯、动力学控制与热力学控制、狄尔斯–阿尔德反应、二烯聚合物和紫外光谱。

第15–16章：苯与芳香性；苯的化学：亲电芳香取代

先讲芳香性与休克尔 4n + 2 规则，再讲亲电取代（溴化、硝化、傅–克反应）、取代基效应、亲核芳香取代、苯炔，以及多取代苯的合成。

第17–18章：醇和酚；醚和环氧化物、硫醇和硫醚

涉及醇（还原、格氏加成、氧化、保护）、酚、醚、环氧化物开环、硫醇与硫醚，每章都有波谱学一节。随后一篇简短的“Preview of Carbonyl Chemistry”（羰基化学预览）在接下来的五章之前介绍羰基化合物的种类及其一般反应。

第19–23章：醛和酮：亲核加成反应；羧酸和腈；羧酸衍生物：亲核酰基取代反应；羰基的α-取代反应；羰基缩合反应

这是羰基部分。各章小结把它们视为羰基反应的四种基本类型，预览文字则相当于一张地图。第19章包括亚胺、缩醛、维蒂希反应和共轭加成；第22–23章涉及烯醇、烯醇负离子，以及羟醛、克莱森、迈克尔和鲁宾逊反应。

第24章：胺和杂环化合物

胺、芳胺和杂环胺的命名、碱性、合成与反应。

第25–29章：生物分子：碳水化合物；生物分子：氨基酸、肽和蛋白质；生物分子：脂质；生物分子：核酸；代谢途径的有机化学

这几章涉及异头物、肽的测序与合成、甾体、复制与 PCR，随后用普通的有机反应机理来说明糖酵解、柠檬酸循环和 β-氧化。

第30–31章：轨道与有机化学：周环反应；合成聚合物

讲电环化反应、环加成和 σ 迁移重排，以及支配其立体化学的轨道规则，随后是连锁聚合物与逐步聚合物、齐格勒–纳塔催化剂和烯烃复分解。

核心概念

第1–5章：成键、酸碱与分子形状

• 杂化与 σ 键、π 键：碳依据形成单键、双键还是三键，分别使用 sp³、sp² 或 sp 轨道。
• 共振与 pKa：仅电子位置不同的结构，以及利用 pKa 值预测酸碱反应。
• 构象与环张力：交错式与重叠式排布，无张力的椅式环己烷。
• 手性中心与 R/S 构型：对映异构体、非对映异构体与内消旋化合物的来源。

第6–11章：反应机理

• 弯箭头机理：电子由亲核试剂流向亲电试剂。
• 自由能与过渡态：ΔG、活化能与反应能量图。
• 马氏规则与哈蒙德假说：为什么生成较稳定的碳正离子中间体。
• SN2、SN1、E2、E1、E1cB：以动力学、立体化学和反应条件区分的五条途径。

第12–16章：波谱学与芳香化学

• 化学位移与自旋–自旋裂分：¹H 核磁共振谱所提供的信息。
• 狄尔斯–阿尔德反应：二烯与亲二烯体的环加成。
• 芳香性（4n + 2）以及亲电芳香取代中的取代基效应。

第17–24章：官能团与羰基化学

• 亲核酰基取代：酰卤、酸酐、酯和酰胺共有的反应途径。
• 烯醇负离子：烷基化和缩合反应背后的亲核试剂。
• 羟醛、克莱森与迈克尔反应：形成碳–碳键的缩合反应。
• 胺的碱性，以及芳基取代如何使其降低。

第25–31章：生物分子、周环反应与聚合物

• 碳水化合物中的异头物与费歇尔投影式；肽键与梅里菲尔德合成。
• 伍德沃德–霍夫曼规则：轨道对称性决定周环反应的立体化学。
• 连锁聚合物与逐步聚合物。

评析

优点

• **按官能团组织，便于查找。**经过五章基础内容和一章反应原理之后，全书按官能团逐类展开（烯烃、炔烃、卤化物、芳香化合物、醇、羰基化合物、胺），学生可以按所涉官能团查找反应。序言说明，官能团路线和目录沿袭自此前各版。
• **机理先于使用而讲授。**第6章在任何具体反应之前就引入弯箭头、能量图以及极性与自由基途径；第11章结尾一节用一道预测产物的例题，把五条取代与消除途径联系起来。
• **习题数量大、种类多。**序言统计正文和章末习题共计1,800多道，其中有给出策略和解答的例题、Visualizing Chemistry 习题和机理习题；许多章节以 Summary of Reactions 收尾。
• 有生物学背景。“Why This Chapter?”的开头段落和生物分子各章适合生物类和健康类专业的学生。
• **免费且可改编。**本书以 CC BY-NC-SA 许可发布；序言称学习指导（Study Guide）与学生解答手册（Student Solutions Manual）现已单独成册，并以开放许可提供数字版。

局限

• **篇幅。**PDF 共1,245页、31章，两学期的课程必须取舍；末尾的周环反应与聚合物两章是自然的删减对象。
• **章末习题的答案不在书中。**书末的答案集（Answer Key）对应的是章内习题；对于附加习题，序言指向另行出版的学生解答手册。
• **反应按官能团而非按机理类型归类。**相似的步骤在不同章节中反复出现，学生需要自己归纳机理规律；各章小结和 11.12 节对此有所帮助。
• **没有专门讲合成设计的章节。**合成在第9章引入，并在 16.10 节就取代苯再次讨论，但目录中没有逆合成分析一章。

书中的应用

每章以一篇简短的 Chemistry Matters 短文收尾，话题取自日常或工业，例如有机食品与风险、汽油、手性药物、乙醇、维生素C、β-内酰胺类抗生素、他汀类药物和可降解聚合物。

在课程中的定位

在本书单中，麦克默里是两学期入门课程的主教材，并且可以在线免费阅读。Clayden、Greeves 与 Warren 的 Organic Chemistry 篇幅更大（1,234页，43章），出版社称其建立在解释性、机理性和基于证据三项原则之上；它的章节顺序更多地依照思想和反应类型，而不是官能团（第6章讲羰基加成，第7章讲离域，第28章讲逆合成），因此可作为同一门课程的第二种视角。David Klein 的 Organic Chemistry as a Second Language 是第一学期练习用的配套读物，设计上与麦克默里这样的完整教材搭配使用；Graham Patrick 的 Organic Chemistry: A Very Short Introduction 则是一部简明概览，而非课程教材。

Carey 等人的 Advanced Organic Chemistry: Part A 和 Anslyn、Dougherty 的 Modern Physical Organic Chemistry 是研究生水平的结构与机理教材。

如何使用本书

第1章提到“你可能在普通化学课上学过”的内容，因此需要读者具备普通化学基础；第1–2章是复习，对成键和酸碱概念已很熟悉的学生可以快速浏览。序言面向的是一门两学期的课程，选课学生中有许多生物和医学预科专业的学生。

一个可行的安排：按顺序读第1–11章，作为第一学期的基础；课程讲到结构测定时再读第12–13章（波谱学）；随后读第14–18章。后半部分的第19–24章最好在读过“羰基化学预览”之后再开始。第25–29章适合偏重生物化学的课程，第30–31章为选读。每章先读“Why This Chapter?”和小结，随即做章内习题（答案集对应这些习题），把附加习题和 Visualizing Chemistry 习题留作复习，并对照免费的学习指导和学生解答手册检查。机理要亲手重新画一遍。

版本与来源

本导读依据 OpenStax 的免费版本 Organic Chemistry: A Tenth Edition（CC BY-NC-SA 4.0），所读为 https://openstax.org/details/books/organic-chemistry 所链接的官方 PDF。所读内容包括献词与序言、完整目录、31章各自的“Why This Chapter?”开头、各节标题、Chemistry Matters 短文标题、关键术语与小结、羰基化学预览和答案集，其中 1.1–1.2 节与 11.12 节通读了全文。