有机化学入门
Organic ChemistryThe Chemistry of Carbon
碳——能形成 4 个共价键、长链、环、双键三键——构成了千万种有机物。本卷带你走进有机化学的语言、结构和反应。
碳的
无限可能
烷烃 C-C
烯烃 C=C
炔烃 C≡C
-Cl, -Br
亲核取代
消除反应
醇 -OH
醛/酮 C=O
羧酸 -COOH
结构异构
E/Z 顺反
光学手性
💡 核心：有机化学有三大支柱——命名（怎么叫）、结构（长什么样）、反应（怎么变）。掌握这三个，你就有了有机化学的基本功。
有机物的
家谱
定义：相差 CH₂ 的化合物系列。
通式：烷烃 CₙH₂ₙ₊₂、烯烃 CₙH₂ₙ
特点：化学性质相似，物理性质有规律变化
烷烃前 5 个：
CH₄ 甲烷 · C₂H₆ 乙烷 · C₃H₈ 丙烷
C₄H₁₀ 丁烷 · C₅H₁₂ 戊烷
① 找最长碳链→母体（甲乙丙丁戊己庚辛壬癸）
② 给碳原子编号→取代基编号最小
③ 按字母排列取代基名称
= 2-甲基丁烷
→ 编号从靠近取代基的一端开始。
💡 CIE 必考：① 给结构写名字；② 给名字画结构。记住甲=1, 乙=2, 丙=3, 丁=4, 戊=5。编号原则："最低位次规则"——取编号和最小的方案。
烷烃：
饱和的碳氢链
通式：CₙH₂ₙ₊₂
只有 C-C 单键和 C-H 键
饱和：不能再加氢
化学性质不活泼（常温下）
① 燃烧（完全氧化）：
② 自由基取代（与 Cl₂/UV光）：
(uv, 室温)
⚠ 烷烃不能使溴水褪色——这是区分烷烃/烯烃的关键！
💡 取代 vs 加成：烷烃发生取代（一个 H 被一个 Cl 换掉），烯烃发生加成（双键打开加入新原子）。这是 AS 必考区分。
甲烷氯代的
三步机理
UV 光打断 Cl-Cl 键：
→ 产生两个自由基（带未配对电子）
Cl· 夺取 H：
·CH₃ 攻击 Cl₂：
→ Cl· 再生→链式反应
自由基互相结合：
·CH₃ + Cl· → CH₃Cl
·CH₃ + ·CH₃ → C₂H₆
→ 自由基消耗殆尽→反应停止
💡 CIE 考点：① 必须用半箭头（鱼钩箭头 ⨳）表示单电子移动；② 增长步骤有两步，Cl· 在第二步再生是"链式"的关键；③ 产物 CH₃Cl 可继续被取代→CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄。
烯烃：
不饱和的双键
通式：CₙH₂ₙ
含 C=C 双键（一个 σ + 一个 π）
不饱和→可以发生加成反应
π 键电子暴露→易受亲电试剂攻击
① 加 H₂（催化加氢）：
② 加 Br₂（溴水褪色测试！）：
③ 加 H₂O（水合→醇）：
④ 加 HCl：
💡 溴水测试：烯烃使红棕色溴水迅速褪色→生成无色二溴代物。烷烃不能。这是 CIE 必考的区分饱和/不饱和的实验方法。
双键怎么
打开
第1步：Br₂ 靠近 C=C，π 电子吸引 Br₂→
π 键打开，一个 Br 连上碳→形成碳正离子中间体
第2步：Br⁻ 从另一侧攻击碳正离子→
最终两个 Br 在相邻碳上（反式加成）
→ 用弯箭头表示电子对移动：π→Br, Br-Br键→Br
不对称烯烃加 HX 时：
H 加到 H 多的碳上
→ CH₃-CHBr-CH₃ (2-溴丙烷)
而非 CH₃-CH₂-CH₂Br
→ 原因：形成更稳定的二级碳正离子。
💡 碳正离子稳定性：三级 > 二级 > 一级 > 甲基（烷基给电子→稳定正电荷）。这解释了 Markovnikov 规则。
同分子
不同结构
① 碳链异构：碳骨架排列不同
vs 2-甲基丙烷 CH₃CH(CH₃)CH₃
② 位置异构：官能团位置不同
vs 2-丙醇 CH₃CH(OH)CH₃
③ 官能团异构：不同官能团
(分子式都是 C₂H₆O)
① E/Z 顺反异构（需要 C=C）
条件：每个双键碳上有2 个不同基团
CIP 规则判断 E/Z：
按原子序排列优先级
高优先级在同侧= Z（顺式）
高优先级在异侧= E（反式）
Z-异构（顺式）：两个Cl在同侧
E-异构（反式）：两个Cl在异侧
② 光学异构：手性碳（4个不同基团）→ 有旋光性
💡 E/Z 判断口诀：每个双键 C 上找原子序最高的基团；两个最高优先基团在同侧→Z（zusammen，在一起），在异侧→E（entgegen，对面）。
碳-卤键
的反应
C-X 键（X = F, Cl, Br, I）
C-X 键极性：C 带 δ⁺，X 带 δ⁻
→ C 容易受亲核试剂（Nu⁻）攻击
键强度：C-F > C-Cl > C-Br > C-I
→ 反应活性：C-I > C-Br > C-Cl > C-F（键越弱越活泼）
① 亲核取代 SN（OH⁻ 取代 Br）：
(在水/乙醇溶液中, 加热)
机理：OH⁻ 的孤对电子攻击 δ⁺C→C-Br 键断裂→Br⁻ 离去
② 消除（生成烯烃）：
⚠ 取代用水溶液，消除用乙醇——溶剂不同决定产物不同！
💡 CIE 考点：① 画亲核取代的弯箭头机理；② 区分取代条件（OH⁻ 水溶液）vs 消除条件（KOH 乙醇，加热）；③ 反应活性 C-I > C-Br > C-Cl。
醇：
-OH 官能团
一级醇（1°）：-OH 连在1个C上
二级醇（2°）：-OH 连在2个C上
三级醇（3°）：-OH 连在3个C上
氧化剂：K₂Cr₂O₇/H₂SO₄（橙色→绿色）
一级醇→醛→羧酸：
乙醇 → 乙醛 → 乙酸
二级醇→酮（不再氧化）：
2-丙醇 → 丙酮
三级醇→不被氧化（没有 α-H）
💡 氧化序列记忆：1°醇→醛→酸；2°醇→酮（终）；3°醇→不动。区分醛和酮：Fehling/银镜测试——醛阳性，酮阴性。
羰基
C=O
醛 R-CHO：C=O 在链端（至少一个 H 连在 C=O 上）
酮 R-CO-R'：C=O 在链中间（两边都是 C）
→ 区分关键：醛有 C-H 键→可被继续氧化；酮没有→不被氧化。
① Tollens 试剂（银镜测试）：
醛→银镜（Ag⁺→Ag）✓
酮→无反应 ✗
② Fehling 溶液：
醛→蓝色→砖红色沉淀（Cu₂O）✓
酮→无变化 ✗
③ 2,4-DNPH：
醛和酮→橙色沉淀✓（不区分醛酮）
→ Tollens/Fehling 区分醛酮；2,4-DNPH 确认有羰基。
💡 CIE 必考：① 醛的 Tollens 反应方程式；② 醛→羧酸的氧化方程式 [O]；③ 酮不被氧化的原因（无 α-H 在 C=O 上可供氧化）。
羧酸 -COOH
与酯 -COO-
-COOH：弱酸性（pKa ≈ 4-5）
与金属/碱反应产生 H₂/盐：
CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
羧酸 + 醇 → 酯 + 水（可逆）：
(H⁺催化, 加热回流)
产物：乙酸乙酯（有果香味）
机理：酸提供 -OH，醇提供 -H→脱水成酯
⚠ 酯水解（逆反应）：酸催化→可逆；碱催化→不可逆（皂化）。
💡 CIE 考点：① 写酯化方程式（注意可逆符号⇌）；② 酯的命名"某酸某酯"（如乙酸乙酯）；③ 酯的水解条件（酸催化 vs 碱催化）。
AS 有机化学
官能团速查
CₙH₂ₙ₊₂
取代（Cl₂/uv）
不活泼
CₙH₂ₙ
加成（Br₂, H₂, H₂O）
亲电加成机理
-Cl, -Br
亲核取代（OH⁻）
消除（KOH/乙醇）
1°→醛→酸
2°→酮
3°→不被氧化
醛：Tollens✓ Fehling✓
酮：均✗
2,4-DNPH 均✓
弱酸性
+醇→酯+水（酯化）
酸碱反应
💡 核心规律：每种官能团有特征反应→可用于鉴定和合成。记住"Br₂褪色=不饱和"、"Tollens银镜=醛"、"酸碱=羧酸"三大测试。
有机反应
四种类型
一个原子/基团被另一个替换。
自由基取代（烷烃+Cl₂）
亲核取代（卤代烃+OH⁻）
两个分子合成一个，打开不饱和键。
亲电加成（烯烃+Br₂）
催化剂加氢（烯烃+H₂/Ni）
从分子中脱去一个小分子（如 HBr、H₂O）。
醇脱水（H₂SO₄，170°C）
缩合：两个分子结合，脱去 H₂O。
水解：加水断裂键。
CIE 有机
必考点
IUPAC规则、最长链、最低编号。
E/Z判断（CIP规则）、手性碳。
取代、加成、消除、酯化+条件。
自由基3步、亲电加成弯箭头、亲核取代。
Br₂水（不饱和）、Tollens（醛）、Fehling。
1°→醛→酸；2°→酮；3°→不动。K₂Cr₂O₇。
你能答出
这些吗
命名 CH₃CH(CH₃)CH₂CH₂OH。
画丁-2-烯的 E 和 Z 异构。
写出丙烯与 Br₂ 反应的方程式和产物名。
丙烷与 Cl₂（uv）的机理三步骤是什么？
某化合物使溴水褪色且有银镜反应，它可能含什么官能团？
写出乙醇→乙醛→乙酸的完整氧化方程式。
如何区分 1-丙醇和 2-丙醇？（提示：氧化产物不同）
酯化反应中，是酸的-OH还是醇的-OH失去了？
💡 答题技巧：① 机理必须画弯箭头；② 方程式必须写条件和催化剂；③ 命名必须标编号。
CIE 风格
真题
Compound X, C₄H₈, decolourises bromine water. When X reacts with HBr, the major product is 2-bromobutane. Identify X and explain.
答案：X 是 丁-1-烯（but-1-ene），CH₂=CHCH₂CH₃。
① 使溴水褪色→含 C=C 不饱和键。
② 与 HBr 加成后主产物是 2-bromobutane→H 加在末端 C上→Br 加在C2上→形成更稳定的二级碳正离子中间体（Markovnikov）。
③ 如果 X 是丁-2-烯，加 HBr 只能得到 2-bromobutane（对称分子），但丁-1-烯也行（Markovnikov 方向）→需进一步信息区分。
有机化学
怎么学
① 画结构：每个分子都画出结构式。
② 官能团表：做一张表对比所有官能团。
③ 反应流程图：把醇→醛→酸→酯画成流程。
④ 机理卡片：每种机理单独一张卡片。
① 条件必写：催化剂、温度、溶剂。
② 弯箭头：机理题必须用弯箭头。
③ 结构式：不写分子式，要画结构。
④ E/Z：标明哪个基团优先级高。
💡 核心：有机化学不是背——而是理解官能团→预测反应。会画结构、会写机理、会判断异构，你就掌握了 AS 有机化学。
A2 Level
化学进阶
AS 有机化学讲基础，A2 深入苯环化学、含氮化合物、聚合、合成路线、分析化学（NMR/质谱）。
有机反应
一张图全记
💡 有机合成的主线：alkene is the central hub. 从alkene可以到alcohol(alcohol to aldehyde to acid to ester)。记住这张表=记住AS有机化学全部反应。
从乙烯到
乙酸乙酯
CH2=CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
CH3COOC2H5
Step 2: CH3CH2OH + [O] to CH3CHO + H2O (K2Cr2O7/H+, distill)
Step 3: CH3CHO + [O] to CH3COOH (K2Cr2O7/H+, reflux)
Step 4: CH3COOH + C2H5OH to CH3COOC2H5 + H2O (H+, reflux)
💡 合成题技巧：① 从目标分子倒推；② 每步写清试剂+条件；③ 注意Step 2用蒸馏停在醛，Step 3用回流得到酸。
有机化学入门
完成！
💡 碳是生命的元素——四键、链、环、双键三键构成了有机化学的无限世界。掌握了官能团→反应→机理的逻辑链，你就有了化学家的思维方式。
Cambridge AS & A Level Chemistry Coursebook · Lawrie Ryan & Roger Norris · CIE 9701
Ch 14-18: 有机化学基础、烃、卤代烃、醇/酯/羧酸、羰基化合物