有機化學（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

章節概要

全書共31章，另有位於第18章與第19章之間的一篇簡短預覽文字、四個附錄和一份答案集。每章都以「Why This Chapter?」（為什麼學這一章）這一小段開頭，以 Chemistry Matters 短文、Key Terms（關鍵術語）、Summary（小結）和習題結尾；反應較多的章節還附有 Summary of Reactions（反應彙總）。序言稱，這是一部面向兩學期入門有機化學課程的教材，按官能團組織內容，併為選課學生中大量的生物和醫學預科專業學生補充了生物學例項。

第1–2章：結構與成鍵；極性共價鍵、酸和鹼

複習原子軌道、電子構型、價鍵理論與分子軌道理論的描述、sp³、sp² 與 sp 混成，以及縮寫結構式和鍵線式的畫法。第2章加入鍵的極性、形式電荷、共振式、布朗斯特–勞里酸與路易斯酸、依據 pKa 預測酸鹼反應，以及非共價相互作用。

第3–5章：有機化合物：烷烴及其立體化學；有機化合物：環烷烴及其立體化學；四面體中心的立體化學

以烷烴引入官能團、異構物、IUPAC 命名和構形（紐曼投影式）。第4章轉向環：順反異構、環張力，以及椅式環己烷中的直立鍵和平伏鍵。第5章全面討論掌性：R/S 標記、非鏡像異構物、內消旋化合物、外消旋體拆分和前掌性。

第6–9章：有機反應概述；烯烴：結構與反應性；烯烴：反應與合成；炔烴：有機合成入門

第6章為全書其餘部分搭起框架：反應類型、極性機理與自由基機理、彎箭頭、自由能、能量圖、過渡態與中間體。第7章講烯烴的結構、E/Z 標記、親電加成、馬氏規則和哈蒙德假說。第8章概述烯烴反應（鹵化、羥汞化或硼氫化實現的水合、氫化、環氧化、斷裂、卡賓）。第9章借炔烴初步介紹合成路線的設計。

第10–11章：有機鹵化物；鹵代烷的反應：親核取代與消除

第10章涉及鹵代烷的製備、格氏試劑、偶聯反應以及氧化與還原。第11章是上半部分在機理上的核心：SN2、SN1、E2、E1 和 E1cB，它們在生物體內的對應反應，以及說明各條途徑在何時更可能發生的 11.12 節。

第12–14章：結構測定：質譜與紅外光譜；結構測定：核磁共振光譜；共軛化合物與紫外光譜

質譜與紅外光譜（第12章），以及包括 DEPT 在內的 ¹H 與 ¹³C 核磁共振（第13章），構成一個自成體系的光譜單元。第14章回到反應性，講共軛二烯、動力學控制與熱力學控制、狄爾斯–阿爾德反應、二烯聚合物和紫外光譜。

第15–16章：苯與芳香性；苯的化學：親電芳香取代

先講芳香性與休克爾 4n + 2 規則，再講親電取代（溴化、硝化、傅–克反應）、取代基效應、親核芳香取代、苯炔，以及多取代苯的合成。

第17–18章：醇和酚；醚和環氧化物、硫醇和硫醚

涉及醇（還原、格氏加成、氧化、保護）、酚、醚、環氧化物開環、硫醇與硫醚，每章都有光譜學一節。隨後一篇簡短的「Preview of Carbonyl Chemistry」（羰基化學預覽）在接下來的五章之前介紹羰基化合物的種類及其一般反應。

第19–23章：醛和酮：親核加成反應；羧酸和腈；羧酸衍生物：親核醯基取代反應；羰基的α-取代反應；羰基縮合反應

這是羰基部分。各章小結把它們視為羰基反應的四種基本類型，預覽文字則相當於一張地圖。第19章包括亞胺、縮醛、維蒂希反應和共軛加成；第22–23章涉及烯醇、烯醇陰離子，以及羥醛、克萊森、邁克爾和魯賓遜反應。

第24章：胺和雜環化合物

胺、芳胺和雜環胺的命名、鹼性、合成與反應。

第25–29章：生物分子：碳水化合物；生物分子：胺基酸、肽和蛋白質；生物分子：脂質；生物分子：核酸；代謝途徑的有機化學

這幾章涉及端基異構物、肽的測序與合成、甾體、複製與 PCR，隨後用普通的有機反應機理來說明糖酵解、檸檬酸循環和 β-氧化。

第30–31章：軌道與有機化學：週環反應；合成聚合物

講電環化反應、環加成和 σ 遷移重排，以及支配其立體化學的軌道規則，隨後是連鎖聚合物與逐步聚合物、齊格勒–納塔催化劑和烯烴複分解。

核心概念

第1–5章：成鍵、酸鹼與分子形狀

• 混成與 σ 鍵、π 鍵：碳依據形成單鍵、雙鍵還是三鍵，分別使用 sp³、sp² 或 sp 軌道。
• 共振與 pKa：僅電子位置不同的結構，以及利用 pKa 值預測酸鹼反應。
• 構形與環張力：交錯式與重疊式排布，無張力的椅式環己烷。
• 掌性中心與 R/S 構型：鏡像異構物、非鏡像異構物與內消旋化合物的來源。

第6–11章：反應機理

• 彎箭頭機理：電子由親核試劑流向親電試劑。
• 自由能與過渡態：ΔG、活化能與反應能量圖。
• 馬氏規則與哈蒙德假說：為什麼生成較穩定的碳陽離子中間體。
• SN2、SN1、E2、E1、E1cB：以動力學、立體化學和反應條件區分的五條途徑。

第12–16章：光譜學與芳香化學

• 化學位移與自旋–自旋裂分：¹H 核磁共振譜所提供的資訊。
• 狄爾斯–阿爾德反應：二烯與親二烯體的環加成。
• 芳香性（4n + 2）以及親電芳香取代中的取代基效應。

第17–24章：官能團與羰基化學

• 親核醯基取代：醯鹵、酸酐、酯和醯胺共有的反應途徑。
• 烯醇陰離子：烷基化和縮合反應背後的親核試劑。
• 羥醛、克萊森與邁克爾反應：形成碳–碳鍵的縮合反應。
• 胺的鹼性，以及芳基取代如何使其降低。

第25–31章：生物分子、週環反應與聚合物

• 碳水化合物中的端基異構物與費雪投影式；肽鍵與梅里菲爾德合成。
• 伍德沃德–霍夫曼規則：軌道對稱性決定週環反應的立體化學。
• 連鎖聚合物與逐步聚合物。

評析

優點

• **按官能團組織，便於查詢。**經過五章基礎內容和一章反應原理之後，全書按官能團逐類展開（烯烴、炔烴、鹵化物、芳香化合物、醇、羰基化合物、胺），學生可以按所涉官能團查詢反應。序言說明，官能團路線和目錄沿襲自此前各版。
• **機理先於使用而講授。**第6章在任何具體反應之前就引入彎箭頭、能量圖以及極性與自由基途徑；第11章結尾一節用一道預測產物的例題，把五條取代與消除途徑聯繫起來。
• **習題數量大、種類多。**序言統計正文和章末習題共計1,800多道，其中有給出策略和解答的例題、Visualizing Chemistry 習題和機理習題；許多章節以 Summary of Reactions 收尾。
• 有生物學背景。「Why This Chapter?」的開頭段落和生物分子各章適合生物類和健康類專業的學生。
• **免費且可改編。**本書以 CC BY-NC-SA 許可釋出；序言稱學習指南（Study Guide）與學生解答手冊（Student Solutions Manual）現已單獨成冊，並以開放許可提供數位版。

局限

• **篇幅。**PDF 共1,245頁、31章，兩學期的課程必須取捨；末尾的週環反應與聚合物兩章是自然的刪減對象。
• **章末習題的答案不在書中。**書末的答案集（Answer Key）對應的是章內習題；對於附加習題，序言指向另行出版的學生解答手冊。
• **反應按官能團而非按機理類型歸類。**相似的步驟在不同章節中反覆出現，學生需要自己歸納機理規律；各章小結和 11.12 節對此有所幫助。
• **沒有專門講合成設計的章節。**合成在第9章引入，並在 16.10 節就取代苯再次討論，但目錄中沒有逆合成分析一章。

書中的應用

每章以一篇簡短的 Chemistry Matters 短文收尾，話題取自日常或工業，例如有機食品與風險、汽油、掌性藥物、乙醇、維生素C、β-內醯胺類抗生素、史他汀類藥物和可降解聚合物。

在課程中的定位

在本書單中，麥克默里是兩學期入門課程的主教材，並且可以線上免費閱讀。Clayden、Greeves 與 Warren 的 Organic Chemistry 篇幅更大（1,234頁，43章），出版社稱其建立在解釋性、機理性和基於證據三項原則之上；它的章節順序更多地依照思想和反應類型，而不是官能團（第6章講羰基加成，第7章講離域，第28章講逆合成），因此可作為同一門課程的第二種視角。David Klein 的 Organic Chemistry as a Second Language 是第一學期練習用的配套讀物，設計上與麥克默里這樣的完整教材搭配使用；Graham Patrick 的 Organic Chemistry: A Very Short Introduction 則是一部簡明概覽，而非課程教材。

Carey 等人的 Advanced Organic Chemistry: Part A 和 Anslyn、Dougherty 的 Modern Physical Organic Chemistry 是研究生水平的結構與機理教材。

如何使用本書

第1章提到「你可能在普通化學課上學過」的內容，因此需要讀者具備普通化學基礎；第1–2章是複習，對成鍵和酸鹼概念已很熟悉的學生可以快速瀏覽。序言面向的是一門兩學期的課程，選課學生中有許多生物和醫學預科專業的學生。

一個可行的安排：按順序讀第1–11章，作為第一學期的基礎；課程講到結構測定時再讀第12–13章（光譜學）；隨後讀第14–18章。後半部分的第19–24章最好在讀過「羰基化學預覽」之後再開始。第25–29章適合偏重生物化學的課程，第30–31章為選讀。每章先讀「Why This Chapter?」和小結，隨即做章內習題（答案集對應這些習題），把附加習題和 Visualizing Chemistry 習題留作複習，並對照免費的學習指南和學生解答手冊檢查。機理要親手重新畫一遍。

版本與來源

本導讀依據 OpenStax 的免費版本 Organic Chemistry: A Tenth Edition（CC BY-NC-SA 4.0），所讀為 https://openstax.org/details/books/organic-chemistry 所連結的官方 PDF。所讀內容包括獻詞與序言、完整目錄、31章各自的「Why This Chapter?」開頭、各節標題、Chemistry Matters 短文標題、關鍵術語與小結、羰基化學預覽和答案集，其中 1.1–1.2 節與 11.12 節通讀了全文。