《有機化學》以官能團結構為順序，以各類有機化合物的結構、光譜性質、物理性質、化學性質及制備為主要內容，對相關教學內容精心組織。按照工科有機化學的教學特點，突出結構與性質的關系、結構與反應機理的內在聯系。
《有機化學》主要內容分為四個部分：第一部分主要涉及常見有機化合物的結構、性質和主要制備方法，包括烴、鹵代烴、醇酚醚、醛酮、羧酸及其衍生物、含氮有機化合物、雜環化合物、糖類等；第二部分為立體化學；第三部分為有機波譜分析；第四部分為協同反應及有機合成路線設計。
《有機化學》利用雜化軌道理論、分子軌道理論及電子效應、空間效應等解釋有機反應的基本規律，注重理論與實踐結合。每章后附有習題，結合與《有機化學》配套的學習指導，有利于讀者對有機化學相關內容的理解和掌握。
前言
縮寫與符號
第 1章 緒論1
1.1有機化學的發展史 1
1.2共價鍵知識簡介 3
1.2.1共價鍵的基礎知識3
1.2.2共價鍵的斷裂9
1.3有機化合物的特點及同分異構現象9
1.3.1有機化合物的特點9
1.3.2同分異構現象10
1.4有機化合物的分類 10
1.4.1按碳架分類10
1.4.2按官能團分類11
習題 12
第 2章 烷烴13
2.1烷烴的同分異構 13
2.1.1烷烴的同系列13
2.1.2烷烴的同分異構現象13
2.2烷烴的命名 14
2.2.1普通命名法14
2.2.2系統命名法15
2.3烷烴的構型 17
2.3.1甲烷的結構17
2.3.2碳原子的 sp3雜化 17
2.3.3烷烴分子的形成18
2.3.4分子立體結構的表示方法19
2.4烷烴的構象 20
2.4.1乙烷的構象20
2.4.2丁烷的構象21
2.5烷烴的物理性質 22
2.5.1烷烴的物理狀態22
2.5.2烷烴的沸點22
2.5.3烷烴的熔點23
2.5.4烷烴的溶解度24
2.5.5烷烴的相對密度24
2.6烷烴的化學性質 24
2.6.1烷烴的氧化反應25
2.6.2烷烴的熱裂反應26
2.6.3烷烴的鹵代反應26
2.6.4烷烴鹵代反應歷程27
2.6.5影響鹵代反應的因素28
2.7烷烴的制備 30
2.7.1偶聯反應30
2.7.2科爾柏法30
習題 30
第 3章 烯烴33
3.1烯烴的結構 33
3.1.1乙烯的結構33
3.1.2碳原子的 sp2雜化 33
3.1.3 π鍵特點 34
3.1.4烯烴的同分異構34
3.2烯烴的命名 34
3.2.1普通命名法34
3.2.2系統命名法35
3.3烯烴的物理性質 36
3.4烯烴的化學性質 36
3.4.1親電加成反應36
3.4.2自由基加成反應39
3.4.3催化加氫反應40
3.4.4氧化反應41
3.4.5聚合反應43
3.4.6 -H鹵代44
3.5烯烴的親電加成反應歷程 44
3.5.1誘導效應44
3.5.2反應歷程45
3.6烯烴的制備 48
3.6.1烯烴的實驗室制法48
3.6.2烯烴的工業制法49
習題 52
第 4章 炔烴、二烯烴55
4.1炔烴的結構和命名 55
4.1.1炔烴的命名55
4.1.2炔烴的結構55
4.2炔烴的物理性質 57
4.3炔烴的化學性質 57
4.3.1炔氫的活潑性57
4.3.2炔烴的還原氫化反應59
4.3.3炔烴的親電加成反應60
4.3.4炔烴的親核加成反應62
4.3.5炔烴的氧化反應63
4.4炔烴的合成 63
4.4.1二鹵代烷脫鹵化氫63
4.4.2炔化物的烷基化64
4.5 二烯烴 64
4.5.1二烯烴的分類和命名65
4.5.2二烯烴的結構65
4.5.3共軛二烯烴的化學性質68
4.5.4共軛效應71
習題 74
第 5章 脂環烴76
5.1脂環烴的分類及命名 76
5.1.1脂環烴的分類76
5.1.2脂環烴的命名76
5.2脂環烴的性質 79
5.2.1環烷烴的反應80
5.2.2環烯烴的反應81
5.3脂環烴的結構及穩定性 82
5.3.1環丙烷的結構83
5.3.2環丁烷的構象83
5.3.3環戊烷的構象84
5.3.4環己烷及取代環己烷的構象84
5.4 多環烴 89
5.4.1十氫化萘89
5.4.2 菲烷89
5.4.3金剛烷90
5.5環烷烴的合成 91
5.5.1三元環的合成91
5.5.2六元環的合成92
習題 92
第 6章 芳香烴.94
6.1 苯的結構 94
6.1.1凱庫勒式94
6.1.2苯分子結構的價鍵觀點95
6.1.3苯的分子軌道模型95
6.1.4苯結構的共振論解釋96
6.1.5苯的氫化熱與穩定性97
6.1.6苯的結構表示方法98
6.2單環芳香烴的異構現象和命名98
6.2.1一烴基取代苯的異構和命名98
6.2.2二烴基取代苯的異構和命名99
6.2.3多烴基取代苯的異構和命名99
6.2.4芳香烴衍生物的命名100
6.3單環芳香烴的物理性質 101
6.4單環芳香烴的化學性質 101
6.4.1親電取代反應102
6.4.2加成反應107
6.4.3氧化反應108
6.4.4烷基苯側鏈的鹵代反應109
6.5苯環的親電取代定位效應及反應活性109
6.5.1定位效應109
6.5.2活化與鈍化110
6.5.3定位效應的解釋112
6.5.4定位效應在合成中的應用114
6.6多環芳香烴 116
6.6.1 聯苯116
6.6.2稠環芳香烴116
6.7非苯系芳香烴 123
6.7.1芳香性的幾個特征及休克爾規則 123
6.7.2非苯芳香烴124
6.8芳香烴的制備 126
6.8.1芳香烴的來源126
6.8.2哈沃斯反應合成稠環化合物127
習題 128
第 7章 對映異構132
7.1旋光性和比旋光度 132
7.1.1平面偏振光和旋光性132
7.1.2旋光儀和比旋光度133
7.2對映異構現象與分子結構的關系134
7.2.1分子的手性134
7.2.2對稱因素和手性分子判據135
7.3構型的標記方法及 R、S命名136
7.4含有手性碳原子化合物的對映異構138
7.4.1含一個手性碳原子化合物的對映異構 138
7.4.2含兩個手性碳原子化合物的對映異構 139
7.4.3含多個手性碳原子化合物的對映異構 140
7.5其他立體異構現象 140
7.5.1環狀化合物的立體異構140
7.5.2不含手性碳原子化合物的對映異構 141
7.6手性化合物的制備 142
7.6.1光學純度142
7.6.2對映體的拆分142
習題 143
第 8章 有機波譜分析146
8.1 電磁波譜 146
8.1.1光的頻率與波長146
8.1.2分子吸收光譜146
8.2 紫外光譜 148
8.2.1紫外光譜的產生148
8.2.2紫外光譜圖149
8.2.3紫外光譜在有機結構解析中的應用 150
8.3 紅外光譜 151
8.3.1紅外光譜圖的產生及表示方法 151
8.3.2主要官能團的紅外光譜吸收簡介 152
8.3.3紅外光譜解析154
8.4核磁共振譜 157
8.4.1核磁共振譜的基本原理157
8.4.2核磁共振氫譜159
8.4.3核磁共振碳譜簡介166
8.4.4核磁共振譜在有機結構解析中的應用 168
8.5 質譜 169
8.5.1質譜的基本原理169
8.5.2質譜圖.170
8.5.3離子的主要類型170
習題 173
第 9章 鹵代烴177
9.1鹵代烴的分類和命名 177
9.1.1鹵代烴的分類177
9.1.2鹵代烴的命名178
9.2鹵代烴的物理性質 178
9.3鹵代烷烴的化學性質 180
9.3.1親核取代反應180
9.3.2消除反應182
9.3.3與金屬的反應182
9.3.4 還原184
9.4鹵代烷烴的親核取代反應歷程185
9.4.1雙分子親核取代反應歷程185
9.4.2單分子親核取代反應歷程186
9.4.3影響親核取代反應歷程及速率的因素 189
9.5鹵代烯烴和鹵代芳香烴 192
9.5.1一鹵代烯烴193
9.5.2一鹵代芳香烴195
9.6鹵代烴的制備 196
9.6.1由烴制備196
9.6.2由醇制備197
9.6.3鹵代物的互換198
習題 198
第 10章 醇、酚、醚202
10.1 醇 202
10.1.1醇的分類、結構及命名202
10.1.2醇的物理性質204
10.1.3醇的化學性質205
10.1.4 醇的制備212
10.2 消除反應 214
10.2.1 β-消除反應歷程 214
10.2.2消除反應的取向216
10.2.3消除反應中的立體化學218
10.2.4消除反應與親核取代反應的競爭 220
10.3 酚 222
10.3.1酚的結構和命名222
10.3.2酚的物理性質223
10.3.3酚的化學性質224
10.3.4 酚的制備228
10.4 醚 229
10.4.1醚的分類和命名229
10.4.2醚的物理性質230
10.4.3醚的化學性質231
10.4.4 醚的制備233
10.4.5 環醚234
習題 237
第 11章 醛和酮241
11.1醛、酮的命名 241
11.1.1醛、酮的系統命名241
11.1.2醛、酮的普通命名242
11.2醛、酮的結構、物理性質和光譜性質243
11.2.1醛、酮的結構243
11.2.2醛、酮的物理性質243
11.2.3醛、酮的光譜性質244
11.3醛、酮的化學性質 245
11.3.1羰基上的親核加成反應245
11.3.2 α-H的反應 252
11.3.3 還原反應255
11.3.4 氧化反應257
11.3.5 歧化反應259
11.3.6羰基加成的立體化學259
11.4 α，β-不飽和醛、酮 260
11.4.1 親電加成260
11.4.2 親核加成261
11.4.3邁克爾加成與羅賓森環化262
11.5醛、酮的制備 263
11.5.1炔烴的水合和偕二鹵代物的水解 263
11.5.2烯烴的臭氧化264
11.5.3芳香烴側鏈 α-H的氧化 264
11.5.4 傅-克酰基化 264
11.5.5 醇的氧化264
11.5.6 伽特曼 -科赫反應——芳環甲酰基化265
11.5.7羅森孟德還原 ——制備醛 265
11.5.8酰氯與金屬有機化合物反應 ——制備酮 265
習題 266
第 12章 羧酸270
12.1羧酸的分類與命名 270
12.1.1羧酸的分類270
12.1.2羧酸的命名270
12.2羧酸的物理性質和光譜性質272
12.2.1羧酸的物理性質272
12.2.2羧酸的光譜性質272
12.3羧酸的化學性質 273
12.3.1羧基的結構273
12.3.2 化學性質274
12.4羧酸的制備 279
12.4.1 氧化280
12.4.2 水解280
12.4.3格氏試劑與二氧化碳的反應 281
12.4.4 鹵仿反應281
12.5 二元羧酸 281
12.5.1 物理性質282
12.5.2 化學性質282
12.5.3二元羧酸的合成283
12.6 取代羧酸 283
12.6.1 羥基酸283
12.6.2 酚酸285
習題285
第 13章 羧酸衍生物288
13.1羧酸衍生物的命名及光譜性質288
13.1.1羧酸衍生物的命名288
13.1.2羧酸衍生物的光譜性質289
13.2羧酸衍生物的化學性質 289
13.2.1羰基的親核加成 -消除反應290
13.2.2羧酸衍生物的還原294
13.2.3 α-H的有關反應 295
13.2.4酰胺的特征反應299
13.3乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯在有機合成中的應用300
13.3.1互變異構現象300
13.3.2乙酰乙酸乙酯301
13.3.3丙二酸二乙酯在有機合成中的應用 304
13.3.4 C-烷基化和 O-烷基化306
習題 308
第 14章 含氮有機化合物312
14.1硝基化合物 312
14.1.1硝基化合物的命名和結構312
14.1.2硝基化合物的性質313
14.2 胺 315
14.2.1胺的分類和命名316
14.2.2胺的物理性質317
14.2.3胺的化學性質318
14.2.4
第 1章 緒論
1.1有機化學的發展史
有機化學是一門非常重要的科學，它和人類生活有著密切的關系。人類生存的三大基礎物質——脂肪、蛋白質和碳水化合物都是有機化合物，而這些化合物在體內通過有機化學反應轉化為人體所需要的各種營養物質；煤、石油和天然氣——人類賴以生存的能源是有機化合物；人們身上穿的各種樣式的服裝，臉上、手上涂抹的各種化妝品，日常生活中的各種食品添加劑，腳上穿的各種運動鞋、塑料鞋等，其主要成分也都是有機化合物；能給病人消除病魔、解除痛苦的各種藥物，絕大多數也是有機化合物。生產和制造這些有機化合物又離不開必要的有機化學反應。因此，可以說人類生存一刻也離不開有機化合物及有機化學。
有機化合物在生活和生產中應用已久。據我國《周禮》記載，當時已設專官管理染色、制酒和制醋；周朝時代已使用膠；漢朝時代發明了造紙術；在《神農本草經》中載有幾百種重要藥物，其中大部分是植物，這是世界上昀早的一部藥書。
“有機化學”一詞于 1806年首次由瑞典的貝采里烏斯（ Berzelius）提出，當時是作為無機化學的對立物而命名的。 19世紀初期幾乎所有化學家都相信，由于生物體內存在所謂的 “生命力”，因此只有在生物體內才能存在有機物，有機物是不可能在實驗室里用無機物來合成的。1824年，德國化學家維勒（ W.hler）用氰經水解制得了草酸； 1828年，他在無意中用加熱的方法又使氰酸銨轉化成了尿素。氰和氰酸銨都是無機物，而草酸和尿素都是有機物。維勒的實驗給予 “生命力”學說第一次沖擊。此后，乙酸、油脂等有機化合物相繼被人工合成出來，“生命力 ”學說才逐漸被人們拋棄，有機化學進入了合成時代。
有機化學的歷史大致可以分為三個時期：
（1）萌芽時期，從 19世紀初到提出價鍵概念之前。這一時期已經分離出許多有機物，也制備出一些衍生物，并對它們作了某些定性的描述。當時的主要問題是如何表示有機物分子中各原子間的關系，以及建立有機化學的體系。法國化學家拉瓦錫（ Lavoisier）發現，有機物燃燒后生成二氧化碳和水，他的工作為有機物的定量分析奠定了基礎。 1830年，德國化學家李比希（Liebig）發展了碳氫分析法； 1883年，法國化學家杜馬（ Dumas）建立了氮分析法。這些有機物定量分析方法的建立，使化學家們能夠得出一種有機化合物的實驗式。 1848年，德國化學家葛美林（ Gmelin）將有機化合物定義為含碳的化合物，將有機化學定義為研究碳的化學。當然，這一定義也包括了一些含碳的無機化合物，如二氧化碳、碳酸鹽等。
（2）經典有機化學時期， 1858年價鍵學說的建立到 1916年價鍵電子理論的引入。 1858年，德國化學家凱庫勒（ Kekùle）等提出碳是四價的概念，并第一次用一條短線 “—”表示 “鍵”。凱庫勒還提出在一個分子中碳原子可以相互結合，且碳原子之間不僅可以單鍵結合，還可以雙鍵或叁鍵結合。此外，凱庫勒還提出了苯的結構。這些工作奠定了有機化合物的結構基礎。
早在 1848年，法國科學家巴斯德（ Pasteur）發現了酒石酸的旋光異構現象。 1874年，荷蘭化學家范特霍夫（ van’t Hoff）和法國化學家列別爾（ Le Bel）分別獨立地提出了碳價四面體學說，即碳原子占據四面體的中心，它的 4個價鍵指向四面體的 4個頂點。這一學說揭示了有機物旋光異構現象的原因，也奠定了有機立體化學的基礎，推動了有機化學的發展。后來，德國化學家肖萊馬（Schorlemmer）提出碳的四個價鍵除各自相連外，其余都與氫相連，于是有了烴的概念，而其他含碳化合物都是其他元素取代烴中的氫衍生而來的，因此把烴及其衍生物定義為有機化合物，有機化學則被定義為研究烴及其衍生物的化學，這一概念一直沿用至今。
在這一時期，有機物結構的測定以及在反應和分類方面都取得了很大的進展。但價鍵還只是化學家在實踐中得出的一種概念，有關價鍵的本質問題還沒有得到解決。
（3）現代有機化學時期。 1916年，美國化學家路易斯（ Lewis）等在物理學家發現電子并闡明原子結構的基礎上，提出了價鍵的電子理論。他們認為，各原子外層電子的相互作用是使原子結合在一起的原因。相互作用的外層電子如果從一個原子轉移到另一個原子，則形成離子鍵；兩個原子如果共用外層電子，則形成共價鍵。通過電子的轉移或共用，使相互作用原子的外層電子都獲得稀有氣體的電子構型。這樣，價鍵圖像中用于表示價鍵的 “—”，實際上就是兩個原子共用的一對電子。價鍵電子理論的運用賦予經典的價鍵圖像表示法以明確的物理意義。
1927年以后，德國物理學家海特勒（ Heitler）等用量子力學的方法處理分子結構的問題，建立了價鍵理論，為化學鍵提出了一個數學模型。后來，美國化學家米利肯（ Mulliken）用分子軌道理論處理分子結構，其結果與價鍵電子理論所得的結果大體一致，由于計算比較簡便，解決了許多此前不能解決的問題。但對于復雜的有機物分子，要得到波函數的精確解是很困難的，德國物理化學家休克爾（ Hückel）創立了一種近似解法，為后來的有機化學家們廣泛采用。20世紀 60年代，在大量有機合成反應經驗的基礎上，美國化學家伍德沃德（ Woodward）和美國有機化學家霍夫曼（ Hofmann）認識到化學反應與分子軌道的關系，他們研究了電環化反應、σ鍵遷移重排和環加成反應等一系列反應，提出了分子軌道對稱守恒原理。日本科學家福井謙一也提出了前線軌道理論。這些理論奠定了有機協同反應的理論基礎。
這一時期的主要成就還有取代基效應、線性自由能關系、構象分析等。
自從 1828年合成尿素以來，有機化學的發展日新月異，其發展速度越來越快。近兩個世紀來，有機化學學科的發展揭示了構成物質世界的有機化合物分子中原子鍵合的本質以及有機分子轉化的規律，設計、合成了大量具有特定性能的有機分子；它也為相關學科（如材料科學、生命科學、環境科學等）的發展提供了理論、技術和材料。有機化學是一系列相關工業的基礎，在能源、信息、材料、人口與健康、環境、國防計劃的實施中，在為推動科技發展、社會進步，提高人類生活質量，改善人類生存環境的努力中，已經并將繼續顯示它的高度開創性和解決重大問題的巨大能力。
此外，有機化學還是一門極具創新性的學科。在有機化學的發展中，它的理論和方法也得到長足的進步。建立在現代物理學（特別是量子力學）和物理化學基礎上的物理有機化學，在定量地研究有機化合物的結構、反應活性和反應機理等方面所取得的成果，不僅指導著有機合成化學，而且對生命科學的發展也有重大意義。有機合成化學在高選擇性反應方面的研究，特別是不對稱催化方法的發展，使得更多具有高生理活性、結構新穎分子的合成成為可能。金屬有機化學和元素有機化學為有機合成化學提供了高選擇性的反應試劑和催化劑，以及各種特殊材料及其加工方法。有機化學以它特有的分離、結構測定、合成等手段，已經成為人類認識自然、改造自然的具有非凡能動性和創造力的武器。近年來，計算機技術的引入使有機化學在結構測定、分子設計和合成設計上如虎添翼，發展更為迅速。同時，組合化學的發展不僅為有機合成提出了一個新的研究內容，而且也使高通量的自動化合成有機化合物成為現實。
在 21世紀，有機化學面臨新的發展機遇。一方面，隨著有機化學本身的發展及新的分析技術、物理方法以及生物學方法的不斷涌現，人類在了解有機化合物的性能、反應及合成方面將有更新的認識和研究手段；另一方面，材料科學和生命科學的發展，以及人類對于環境和能源的新的要求，都對有機化學提出新的課題和挑戰。
1.2共價鍵知識簡介
1.2.1共價鍵的基礎知識
1. 價鍵理論
基于原子是由一個中心帶正電的原子核及一群環繞在核周圍的帶負電的核外電子所組成，路易斯提出了共價鍵的概念。他解釋原子的電子可以配對成鍵（共價鍵），使原子能夠形成一種穩定的具有惰性氣體核外電子結構的電子構型。
以氯化氫為例， H原子與 Cl原子外層都有一個未成對電子
形成氯化氫分子時，氫原子并沒有將它的外層電子交給氯原子，而是兩個原子共用一對外層電子均達到穩定結構。該共用電子對可用一條短線表示（如 H—Cl）。
由于成鍵的兩個原子都具有未成鍵的電子，且自旋相反，能通過配對來獲得昀外層電子以達到穩定構型，形成共價鍵，成鍵的電子只定域于成鍵的兩個原子之間。共價鍵也可看成是成鍵原子的原子軌道重疊的結果，兩個原子的原子軌道重疊越多，所形成的共價鍵就越牢固。例如，碳原子和氫原子結合成甲烷分子時，各出一個電子配對成共用電子對，形成四個 C—H鍵。
如果兩個原子各有兩個或三個未成對電子形成共價鍵，則為雙鍵或叁鍵。例如：
共價鍵的特征如下：
（1）飽和性。一般情況下，原子的價鍵數目等于未成鍵的電子數，當某原子未成鍵的一個電子與另一原子的一個電子配對之后，就不能再與第三個電子配對了，這就是共價鍵的飽和性。
（2）方向性。共價鍵是原子軌道重疊而形成的，重疊程度的大小決定了共價鍵的穩定性。除 s軌道是球形外，其他原子軌道在空間都有其固定的延展方向，成鍵時，軌道會沿昀大重疊的方向結合形成穩定的共價鍵，故共價鍵有方向性，并且共價鍵的方向決定了分子的構型。
2. 雜化軌道理論碳原子昀外層只有 2個未成對電子，甲烷分子中的碳原子卻與 4個氫原子形成了 4個等同的共價鍵，鮑林（ Pauling）提出的雜化軌道理論對此現象作了解釋。中心原子能量相近的不同軌道在外界的影響下會發生 “混合”，形成數量相等、能量完全相同的新軌道，這種混合平均化的過程稱為原子軌道的雜化，形成的新的原子軌道稱為雜化軌道。雜化軌道在角度分布上比單純的原子軌道更為集中，重疊程度也更大，更有利于成鍵；
參加雜化的原子軌道數目與形成的雜化軌道數目相等；不同類型的雜化軌道，其空間取向不同（此為雜化軌道的空間取向，不是化合物的結構）。
例如，碳原子外層電子排布 2s 2p 2p1 ，其中 2s軌道的 1個電子獲得能量躍遷到 2p軌道，
形成 2s2p2p 2p1 ，這 4個軌道雜化形成y4個能量相同的 sp3雜化軌道（圖 1-1），每個 sp3雜化軌道上各有1y個電子，故甲烷分子中碳與 4個氫形成 4個等同的共價鍵。
圖 1-1碳原子 sp3雜化軌道形成過程
3. 分子軌道理論
量子化學所說的分子軌道并不是指分子本身運動的軌道，而是指分子中每個電子的運動狀態。分子軌道理論的基本要點如下：
（1）在分子中，電子不再從屬于某一個原子，而屬于整個分子；每個電子的運動狀態即分子軌道，用波函數 ψ表示。
（2）分子軌道由原子軌道線性組合而成，組合前后的軌道數目和軌道的總能量相等。例如，兩個原子軌道組成兩個分子軌道，其中一個分子軌道是由兩個原子軌道的波函數相加組成，另一個分子軌道是由兩個原子軌道的波函數相減組成。
ψ1與 ψ2分別表示兩個分子軌道的波函數， .與.分別表示兩個原子軌道的波函數。在分子軌道ψ1中，兩個原子軌道的波函數符1號相同2，即波相相同，它們之間的作用猶如波峰與波峰相遇時相互加強，如圖 1-2所示。
圖 1-2波相相同的波（或波函數）之間的相互作用
在分子軌道 ψ2中，兩個原子軌道的波函數符號不同，即波相不同，它們之間的作用猶如波峰與波谷相遇時相互減弱，波峰與波谷相遇處出現節點，如圖 l-3所示。
圖 1-3波相不同的波（或波函數）之間的相互作用兩個分子軌道波函數的平方，即分子軌道電子云密度分布，如圖 1-4所示。
圖 1-4分子軌道的電子云密度分布（對稱軸的）圖
從圖 1-4可以看出，分子軌道 ψ1在核間的電子云密度很大，該軌道稱為成鍵軌道；分子軌道 ψ2在核間的電子云密度很小，該軌道稱為反鍵軌道。根據理論計算，成鍵軌道的能量較兩個原子軌道的能量低，反鍵軌道的能量較兩個原子軌道的能量高。
（3）電子在分子軌道中排布時，遵守能量昀低原理、泡利（ Pauli）不相容原理和洪德（Hund）規則。根據泡利不相容原理及能量昀低原理，能量較低的分子軌道即成鍵軌道。例如，氫分子中兩個 1s電子，占據成鍵軌道且自旋反平行，而反鍵軌道是空的。圖 1-5所示為氫分子基態的電子排布。
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