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出版者:高教分社

作者:林国强

出品人:

页数:577

译者:

出版时间:2005-2

价格:55.00元

装帧:

isbn号码:9787030145338

丛书系列:

图书标签:

• 有机合成
• 教材
• 手性合成
• 不对称合成
• 有机化学
• 催化
• 立体选择性
• 药物合成
• 天然产物合成
• 手性拆分
• 手性试剂
• 有机金属化学

《结构化学基础与应用》 内容概要： 本书深入探讨了化学键的本质、分子结构的三维构型及其对物质性质的决定性影响。全书涵盖了从原子轨道理论到复杂分子间相互作用的多个层面，旨在为化学、材料科学、药学等相关领域的研究人员和高年级学生提供坚实的理论框架和实践指导。 第一部分：原子结构与化学键的电子基础 第一章：量子力学基础与原子轨道理论 本章首先回顾了经典物理学在描述微观粒子时的局限性，引入了波粒二象性、海森堡不确定性原理和薛定谔方程的基本概念。重点阐述了电子在原子核周围的概率分布，即原子轨道（s, p, d, f）的数学描述及其空间形态。详细讨论了电子的四个量子数（主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数）的物理意义，以及泡利不相容原理和洪特规则在电子排布中的应用。通过具体实例，如氢原子和类氢离子，展示了如何利用量子力学来精确预测原子的能级结构。 第二章：化学键的形成与本质 本章系统比较了离子键、共价键和金属键的形成机制和特性。在共价键部分，深入剖析了价层电子对互斥理论（VSEPR）在预测分子几何构型中的应用，并详细介绍了杂化轨道理论——包括 $ ext{sp}$, $ ext{sp}^2$, $ ext{sp}^3$ 杂化的几何构型及其键角差异。引入了分子轨道理论（MO理论），解释了成键、反键和非键轨道的概念，通过构造双原子分子（如 $ ext{H}_2$, $ ext{O}_2$）的分子轨道图，计算键级，并解释了磁性的来源。对比了价键理论（VB理论）与分子轨道理论在描述共轭体系和芳香性方面的优劣。 第三章：极性和分子间作用力 本章聚焦于分子结构如何决定宏观性质。首先定义了电负性和偶极矩，分析了分子内电荷分布的不均匀性。随后，系统梳理了主要的分子间作用力（IMF）：范德华力（色散力、偶极-偶极力）和氢键。详细分析了氢键的强度、取向依赖性及其在生物大分子和材料科学中的重要作用。讨论了分子形状、极性与物质溶解性、熔沸点、蒸气压等物理性质之间的内在联系。 第二部分：分子几何构型与立体化学 第四章：构象分析与柔性分子 本章专门研究具有单键旋转的柔性分子，尤其是链状化合物的构象异构。以烷烃为例，详细分析了碳-碳单键旋转时的能量变化，区分了对位（anti）和邻位（gauche）构象，并讨论了交叉式和船式构象在环烷烃中的能量差异。引入了动力学和热力学平衡的概念，解释了如何通过光谱技术（如核磁共振的峰形分析）来研究构象的转化速率和优势构象。特别关注了环己烷的“椅式-椅式”翻转机制及其能量垒。 第五章：基础立体化学原理与异构体 本章奠定了理解分子三维结构的基础。核心内容包括对非对映异构体和对映异构体的严格定义与区分。详细阐述了手性中心（立体中心）的识别标准，并介绍了Cahn-Ingold-Prelog (CIP) 优先规则在确定绝对构型（R/S 构型）中的应用流程。通过具体的双取代或多取代体系，演示了如何系统地命名和区分所有可能的立体异构体。同时，探讨了手性分子与平面偏振光相互作用的现象——旋光性，并定义了比旋度。 第六章：复杂体系的立体化学问题 本章将立体化学的概念扩展到更复杂的分子体系。深入讨论了非对映异构体在合成和分离中的重要性，包括它们具有不同的物理性质（如熔点、溶解度），这为分离提供了可能。详细分析了顺反异构（或称几何异构）在烯烃、环烷烃和环状化合物中的体现，并利用分子力学原理解释了顺式和反式结构之间的能量差异。讨论了轴手性、面手性和螺旋手性等非经典手性特征，例如联苯类化合物的轴手性以及螺环化合物的立体化学。 第三部分：结构与性质的定量关联 第七章：光谱学在结构确证中的应用 本章聚焦于现代化学分析技术如何解析分子结构。重点介绍红外光谱（IR）如何提供官能团信息，以及核磁共振波谱法（NMR）在确定分子骨架和原子连接顺序中的关键作用。详细解析了 $^1 ext{H}$ NMR 和 $^{13} ext{C}$ NMR 的化学位移、峰裂分（耦合常数）和积分面积的物理意义。通过实例展示如何结合 IR 和 NMR 数据来推断未知化合物的完整结构。简要介绍了质谱（MS）在确定分子量和碎片模式方面的作用。 第八章：晶体结构与固态化学 本章探讨分子在固态下的排列规律。介绍了晶体学基础概念，如晶胞、晶格点、布拉维晶系。详细阐述了不同类型的晶体结构——离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体——的构成单元、作用力和典型性质。重点分析了晶体堆积效率及其对材料密度和稳定性的影响。讨论了晶体缺陷对材料宏观电学和光学性质的调控作用。 第九章：分子结构与反应活性 本章联系结构与反应性。探讨了空间位阻如何影响反应速率和产物选择性，例如在取代反应和消除反应中，位阻大的反应物倾向于生成热力学控制的产物。分析了电子效应（如诱导效应和共轭效应）对分子反应中心电荷密度的影响，进而预测亲电性或亲核性的强弱。通过对特定反应机理（如 $ ext{S}_{ ext{N}}1$/$ ext{S}_{ ext{N}}2$）的结构解析，说明了过渡态结构和反应路径的选择性是如何由起始反应物的几何和电子结构决定的。 总结与展望： 本书最后总结了理解分子结构（从电子云分布到三维拓扑）是掌握化学科学一切分支的基础。强调了结构信息在药物设计、新材料开发和催化剂优化中的不可替代的作用。本书旨在培养读者运用量子理论和几何模型来预测和解释化学现象的能力，为后续深入学习有机合成、物理化学和材料科学打下坚实基础。

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这本书的内容广度与深度达到了一个近乎完美的平衡点。作为一本专著，它没有仅仅停留在经典反应的罗列上，而是大胆地将前沿的研究进展融入到基础理论的讲解之中。我尤其欣赏它对“为什么”的探讨，而不是仅仅停留在“是什么”。例如，在讨论过渡金属催化剂的配体效应时，它详尽地分析了不同电子供体和空间位阻基团如何从量子化学层面影响中间体的稳定性与反应能垒，这种层次感的剖析，对于希望真正掌握反应机理而非仅仅记忆反应的读者来说，价值是不可估量的。更难得的是，它在介绍新方法时，还能巧妙地追溯到历史上的奠基性工作，使得读者能够建立起一个完整的知识谱系，清晰地看到化学方法学是如何一步步演进和迭代的。书中对每一种方法的局限性和适用范围的剖析也极为坦诚，没有过度美化任何一种技术，而是客观地指出了它们在实际应用中可能遇到的“陷阱”，这对于指导研究生开展创新性工作至关重要。

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这本书的行文风格，说实话，一开始让我有些摸不着头脑，但深入阅读后，才体会到其中蕴含的深意。它不像很多同行著作那样，上来就用过于生硬的术语堆砌，试图用“专业性”压倒一切。相反，作者采取了一种近乎于“娓娓道来”的叙事方式，像是经验丰富的大师在手把手地指导你的实验思路。它的逻辑推进非常自然，每一个新章节的引入，都紧密地衔接上一个章节遗留的疑问，形成一个完美的知识闭环。举个例子，当它讲解到一个关键的催化剂选择性问题时，作者并没有直接给出标准答案，而是先回顾了早期几种失败的尝试及其背后的原理缺陷，这种“先破后立”的叙述策略，极大地增强了读者的代入感和批判性思维。读这本书的过程，与其说是学习知识，不如说是在参与一场与作者的深度对话，它不断地抛出问题，引导你去思考，而不是简单地喂给你现成的结论。这种互动性极强的写作手法，让原本枯燥的理论知识变得鲜活起来，我甚至好几次因为理解了某个微妙的立体化学控制点而感到由衷的兴奋。

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如果说有什么地方需要改进，那可能就是它对某些特定底物范围的覆盖略显保守。诚然，这本书的重点在于构建普适性的理论框架和核心方法论，因此它所展示的那些经典案例都具有极高的代表性。然而，对于一些新兴的、具有高度官能团耐受性的复杂天然产物片段的合成，内容相对较少，或者说，介绍得不够深入。我期待未来增订版能够在保留现有严谨性的基础上，增加更多关于超分子催化、光氧化还原催化在立体选择性合成中应用的实例。另外，考虑到它面向的读者群体可能跨越本科高年级到资深研究员，书中某些过于基础的化学背景知识点（比如一些基础的分子轨道理论回顾）可以适当压缩或后置，以便让更资深的读者能更高效地直达核心内容。尽管如此，这本书在整体学术价值和教学实用性上依然无可匹敌，它为我构建了坚实的知识地基，让我能以更高的视角去审视这个领域。

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这本书的案例选择和图谱展示简直是神来之笔。它收录了大量来自近十年顶级期刊的具有里程碑意义的合成实例，这些案例绝非随便摘抄，而是经过精心挑选，用以阐明特定概念或技术突破的关键节点。最让我印象深刻的是，对于每一个复杂的合成路线图，作者不仅给出了文字描述，更搭配了一张清晰的手绘流程图，这张图往往能够提炼出整个合成策略中最核心的几步转化，如同一个高度浓缩的思维导图。而且，很多图例都配有详细的条件优化数据和产率比较表，这对于希望将理论应用于实践的同行来说，简直就是一份宝贵的“操作指南”。我发现，书中对于一些关键步骤的反应动力学描述也相当到位，比如对不对称诱导过程中的过渡态几何构象的推测，虽然只是理论推测，但却极大地启发了我对反应路径的理解。读完后，感觉手中多了一套可以直接参考的“成功案例库”，少了许多盲目探索的时间。

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这本书的装帧设计简直是教科书级别的典范！封面采用了一种低饱和度的灰蓝色调，搭配着极具现代感的无衬线字体，显得沉稳而又不失学术的严谨性。纸张的选择也非常考究，是那种带有细微纹理的哑光纸，拿在手里有一种沉甸甸的质感，每一次翻页都能感受到对知识的尊重。内页的排版布局堪称艺术品，大量的留白处理使得阅读过程异常舒适，即便是长时间盯着那些复杂的化学结构式也不会感到视觉疲劳。尤其是那些反应机理的插图，线条清晰、色彩区分明确，对于初学者来说，那些原本晦涩难懂的路径图，通过这套精心设计的图示系统，一下子变得逻辑清晰、一目了然。作者似乎深谙“形式服务于内容”的道理，每一个细节的打磨，都不是单纯为了美观，而是切实地提升了信息的传达效率。我特别欣赏它在脚注和索引部分的处理方式，不仅详尽而且精准定位，让人在查阅特定概念时能迅速找到源头，这在厚重的专业书籍中是极其难得的体验。总之，从拿到书的那一刻起，我就知道这不是一本随便印制的教材，而是一件凝聚了制作者心血的知识载体。

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还好了.有机所院士的书.我们实验室也有

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