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有机物介绍点击次数:3317 发布时间:2008-12-15

有机物介绍


【定义】
  有机物是有机化合物的简称,是指含碳(C)元素的化合物,(除碳的氧化物 如CO.CO2 和含碳酸根及碳酸氢根的化合物如CaCO3.NaHCO3、金属碳化物如CaC2,氰化物等),简单的说就是大多数含碳元素的化合物及其衍生物的一切元素及其化合物.

【分类1】
  按照基本结构,有机物可分成3类:

  (1)开链化合物,又称脂肪族化合物,因为它zui初是在油脂中发现的。其结构特点是碳与碳间连接成不闭口的链。

  (2)碳环化合物(含有完全由碳原子组成的环),又可分成脂环族化合物(在结构上可看成是开链化合物关环而成的)和芳香族化合物(含有苯环)两个亚类。

  (3)杂环化合物(含有由碳原子和其他元素组成的环)。

【分类2】
  【同系列】结构相似,分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的一系列化合物称为同系列。同系列中的各个成员称为同系物。由于结构相似,同系物的化学性质相似;它们的物理性质,常随分子量的增大而有规律性的变化。

  【同系物】结构相似,分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团,通式相同的化合物互称为同系物。如烷烃系列中的甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷等互称为同系物。

  【烃】由碳和氢两种元素构成的一类有机化合物,亦称“碳氢化合物”。种类很多,按结构和性质,

  可以分类如下:

  【开链烃】分子中碳原子彼此结合成链状,而无环状结构的烃,称为开链烃。根据分子中碳和氢的含量,链烃又可分为饱和链烃(烷烃)和不饱和链烃(烯烃、炔烃)。

  【脂肪烃】亦称“链烃”。因为脂肪是链烃的衍生物,故链烃又称为脂肪烃。

  【饱和烃】饱和烃可分为链状饱和烃即烷烃(亦称石蜡烃)和另一类含有碳碳单键而呈环状的饱和烃即环烷烃(参见闭链烃)。

  【烷烃】即饱和链烃,亦称石蜡烃。通式为CnH2n+2(n≥1),烷烃中的含氢量已达到饱和。烷烃中zui简单的是甲烷,是天然气和沼气的主要成分,烷烃主要来源是石油、天然气和沼气。可以发生取代反应,甲烷在光照的条件下可以与氯气发生取代反应,生成物为CH3Cl-----CH2Cl2-----CHCl3-----CCl4。

  【不饱和烃】系分子中含有“C=C”或“C≡C”的烃。这类烃也可分为不饱和链烃和不饱和环烃。不饱和链烃所含氢原子数比对应的烷烃少,化学性质活动,易发生加成反应和聚合反应。不饱和链烃又可分为烯烃和炔烃。不饱和环烃可分为环烯烃(如环戊二烯)和环炔烃(如苯炔)。

  【烯烃】系分子中含“C=C”的烃。根据分子中含“C=C”的数目,可分为单烯烃和二烯烃。单烯烃分子中含一个“C=C”,通式为CnH2n,其中n≥2。zui重要的单烯烃是乙烯H2C=CH2,次要的有丙烯CH3CH=CH2和1-丁烯OH3CH2CH=CH2。单烯烃简称为烯烃,烯烃的主要来源是石油及其裂解产物。

  【二烯烃】系含有两个“C=C”的链烃或环烃。如1,3-丁二烯。2-甲基-1,3-丁二烯、环戊二烯等。二烯烃中含共轭双键体系的zui为重要,如1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯等是合成橡胶的单体。

  【炔烃】系分子中含有“C≡C”的不饱和链烃。根据分子中碳碳叁键的数目,可分为单炔烃和多炔烃,单炔烃的通式为CnHn-2,其中n≥2。炔烃和二烯烃是同分异构体。zui简单、zui重要的炔烃是乙炔HC≡CH,乙炔可由电石和水反应制得。

  【闭键烃】亦称“环烃”。是具有环状结构的烃。可分为两大类,一类是脂环烃(或称脂肪族环烃)具有脂肪族类的性质,脂环烃又分为饱和环烷其中n≥3。环烷烃和烯烃是同分异构体。环烷烃存在于某些石油中,环烯烃常存在于植物精油中。环烃的另一类是芳香烃,大多数芳香烃是有苯环结构和芳香族化合物的性质。

  【环烷烃】在环烃分子中,碳原子间以单键相互结合的叫环烷烃,是饱和脂环烃。具有三环和四环的环烷烃,稳定性较差,在一定条件下容易开环。五环以上的环烷烃较稳定,其性质与烷烃相似。常见的环烷烃有环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷等。

  【芳香烃】一般是指分子中含有苯环结构的烃。根据分子中所含苯环的数目以及苯环间的联结方式,可分为单环芳香烃、多环芳香烃、稠环芳香烃等。单环芳香烃的通式为CnH2n-6,其中n≥6,单环芳香烃中重要的有苯

  【稠环芳香烃】分子中含有两个或多个苯环,苯环间通过共用两个相

  【杂环化合物】分子中含有碳原子和氧、氮、硫等其它原子形成环状结构的化合物叫杂环化合物。其中以五原子和六原子的杂环较稳定。具有芳香性的称作芳杂环,烃分子中一个或多个氢原子被卤素原子取代而形成的化合物称为卤代烃。根据取代上去的不同卤素原子可分为氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃等。根据分子中卤素原子的数目,可分为一卤代烃和多卤代烃。根据烃基种类的不同,可分为饱和卤代烃即卤代烷烃、不饱和卤代烃即卤代烯烃和卤代炔烃、卤代芳香烃等,例如氯CH3-CHBr-CH2Br等。

  【醇】烃分子中的一个或几个氢原子被羟基取代后的产物称为醇(若苯环上的氢原子被羟基取代后的生成物属于酚类)。根据醇分子中羟基的数目,可分为一元醇、二元醇、三元醇等,根据醇分子中烃基的不同,可分为饱和醇不饱和醇和芳香醇。由于跟羟基所连接的碳原子的位置,又可分为伯醇如

  (CH3)3COH。醇类一般呈中性,低级醇易溶于水,多元醇带甜味。醇类的化学性质主要有氧化反应、酯化反应、脱水反应、与氢卤酸反应、与活动金属反应等。

  【芳香醇】系芳香烃分子中苯环的侧键上的氢原子被羟基取代而成的物质。如苯甲醇(亦称苄醇)。

  【酚】芳香烃分子中苯环上的氢原子被羟基取代而成的化合物称作酚类。根据酚分子中所含羟基的数目,可分为一元酚,二元酚和多元酚等,如溶液呈变色反应。酚具有较弱的酸性,能与碱反应生成酚盐。酚分子中的苯环受羟基的影响容易发生卤化、硝化、磺化等取代反应。

  【醚】两个烃基通过一个氧原子连结而成的化合物称作醚。可用通式R-O-R'表示。若R与R'相同,叫简单醚,如甲醚CH3-O-CH3、乙醚C2H5-O-C2H5等;若R与R''不同,叫混和醚,如甲乙醚CH3-O-C2H5。若二元醇分子子中醛基的数目,可分为一元醛、二元醛等;根据分子中烃基的不同,可分相应的伯醇氧化制得。醛类中羰基可发生加成反应,易被较弱的氧化剂如费林试剂、多伦试剂氧化成相应的羧酸。重要的醛有甲醛、乙醛等。

  【芳香醛】分子中醛基与苯环直接相连而形成的醛,称作芳香醛。如苯甲醛。

  【羧酸】烃基或氢原子与羧基连结而形成的化合物称为羧酸,根据羧酸分子中羧基的数目,可分为一元酸、二元酸、多元酸等。一元酸如乙酸

  饱和酸如丙酸CH3CH2COOH、不饱和酸如丙烯酸CH2=CH-COOH等。羧酸还可以分为脂肪酸、脂环酸和芳香酸等。脂肪酸中,饱和的如硬脂酸C17H35COOH、等。

  【羧酸衍生物】羧酸分子中羧基里的羟基被其它原子或原子团取代而形成的化合物叫羧酸衍生物。如酰卤、酰胺、酸酐等。

  【酰卤】系羧酸分子中羧基上的羟基被卤素原子取代而形成的化合物等。

  【酰胺】系羧酸分子中羧基上的羟基被氨基-NH2或者是被取代过的氨基所取代等。

  【酸酐】两个分子的一元羧酸分子间失水或者二元羧酸分子内失水而形成的化合物,称作酸酐。如两个乙酸分子失去一个水分子形成乙酸酐(CH3-

  【酯】羧酸分子中羧基上的羟基被烷氧基-O-R''取代而形成的化合物称

  【油脂】系脂肪酸甘油酯的总称。在室温下呈液态的叫油,呈固态的叫作脂肪。可用通式表示:若R、R''、R″相同,称为单甘油酯;若R、R''、R″不同,称为混甘油酯。天然油脂大都是混甘油酯。 

  【硝基化合物】系烃分子中的氢原子被硝基-NO2取代而形成的化合物,可用通式R-NO2表示,R可以是烷基,也可以是苯环。如硝基乙烷CH3CH2NO2、

  【胺】系氨分子中的氢原子被烃基取代后而形成的有机化合物。根据取根据烃基结构的不同,可分为脂肪胺如甲胺CH3NH2、二甲胺CH3-NH-CH3和芳香胺如苯胺C6H5-NH2、二苯胺(C6H5)2NH等。也可以根据氨基的数目分为一元胺、二元胺、多元胺。一元胺如乙胺CH3CH2NH2,二元胺如乙二胺H2N—CH2—CH2—NH2,多元胺如六亚甲基四胺(C6H2)6N4。胺类大都具有弱碱性,能与酸反应生成盐。苯胺是胺类中重要的物质,是合成染料,合成药物的原料。

  【腈】系烃基与氰基(-CN)相连而成的化合物。通式为R-CN,如乙腈CH3CN。

  【重氮化合物】大多是通式为R—N2—X的有机化合物,分子中含有是一种重氮化合物,其中以芳香族重氮盐zui为重要。可用化学性质活动,是制取偶氮染料的中间体。

  【偶氮化合物】分子中含有偶氮基(-N=N-)的有机化合物。用通式R-N=N-R表示,其中R是烃基,偶氮化合物都有颜色,有的可作染料。也可作色素。

  【磺酸】系烃分子中的氢原子被磺酸基-SO3H取代而形成的化合物,可用RSO3H表示。脂肪族磺酸的制备常用间接法,而芳香族磺酸可通过磺化反应直接制得。磺酸是强酸,易溶于水,芳香族磺酸是合成染料、合成药物的重要中间体。

  【氨基酸】系羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代而形成的化合物。根据氨基取代的位置可分为α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等。α-氨基酸中的氨基在羟基相邻的碳原子上。α-氨基酸是组成蛋白质的基本单位。蛋白质经水解可得到二十多种α-氨基酸,如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等,大多是L-型a-氨基酸。在人体所需要的氨基酸中,由食物中的蛋白质供给的,如赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸等称为“必需氨基酸”,象甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、谷氨酸等可以从其它有机物在人体中转化而得到,故称为“非必需氨基酸”。

  【肽】系一分子氨基酸中的氨基与另一分子氨基酸中的羧基缩合失去水分子后而形成的化合物。两个氨基酸分子形成的肽叫二肽,如两个分子氨基

  【多肽】由多个a-氨基酸分子缩合消去水分子而形成含有多个肽键-

  【蛋白质】亦称朊。一般分子量大于10000。蛋白质是生物体的一种主要组成物质,是生命活动的基础。各种蛋白质中氨基酸的组成、排列顺序、肽链的立体结构都不相同。目前已有多种蛋白质的氨基酸排列顺序和立体结构搞清楚了。蛋白质按分子形状可分为纤维状蛋白和球状蛋白。纤维蛋白如丝、毛、发、皮、角、蹄等,球蛋白如酶、蛋白激素等。按溶解度的大小可分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和不溶性的硬蛋白等。按组成可分为简单蛋白和复合蛋白,简单蛋白是由氨基酸组成,复合蛋白是由简单蛋白和其它物质结合而成的,如蛋白质和核酸结合生成核酸蛋白,蛋白质与糖结合生成糖蛋白,蛋白质与血红素结合生成血红蛋白等。

  【糖】亦称碳水化合物。多羟基醛或多羟基酮以及经过水解可生成多羟基醛或多羟基酮的化合物的总称。糖可分为单糖、低聚糖、多糖等。一般糖类的氢原子数与氧原子数比为2:1,但如甲醛CH2O等不是糖类;而鼠李糖:C6H12O5属于糖类。

  【单糖】系不能水解的zui简单的糖,如葡萄糖(醛糖)

  【低聚糖】在水解时能生成2~10个分子单糖的糖叫低聚糖。其中以二糖zui重要,如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。

  【多聚糖】亦称多糖。一个分子多聚糖水解时能生成10个分子以上单糖的糖叫多聚糖,如淀粉和纤维素,可用通式(C6H10O5)n表示。n可以是几百到几千。

  【高分子化合物】亦称“大分子化合物”或“高聚物”。分子量可高达数千乃至数百万以上。可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类。天然高分子化合物如蛋白质、核酸、淀粉、纤维素、天然橡胶等。合成高分子化合物如合成橡胶、合成树脂、合成纤维、塑料等。按结构可分为链状的线型高分子化合物(如橡胶、纤维、热塑性塑料)及网状的体型高分子化合物(如酚醛塑料、硫化橡胶)。合成高分子化合物根据其合成时所经反应的不同,又可分为加聚物和缩聚物。加聚物是经加聚反应生成的高分子化合物。如聚乙烯、聚氯乙烯 聚丙烯 等。缩聚物是经缩聚反应生成的高分子化合物。如酚醛塑料、尼龙66等。

【命名】
  一、有机物:除水和一些无机盐外,生物体的组成成分几乎全是有机物,如淀粉、蔗糖、油脂、蛋白质、核酸以及各种色素。过去误以为只有动植物(有机体)能产生有机物,故取名“有机”。现在不仅许多天然产物可以用人工方法合成,而且可以从动植物、煤、石油、天然气等分离或改造加工制成多种工农业生产和人民生活的必需品,象塑料、合成纤维、农药、人造橡胶等。与无机物相比,有机物的种类众多,一般挥发性较大、熔点和沸点较低,反应较慢(较复杂)。溶于有机溶剂,且能燃烧。碳原子可用共价键彼此连接生成多种结构,组成数量巨大的不同种类的有机分子骨架。

  二、有机物命名法:IUPAC有机物命名法。IUPAC有机物命名法是一种有系统命名有机化合物的方法。该命名法是由纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规定的,zui近一次修订是在1993年。其前身是1892年日内瓦化学会的“系统命名法”。的情况是,每一种有清楚的结构式的有机化合物都可以用一个确定的名称来描述它。它其实并不是严格的系统命名法,因为它同时接受一些物质和基团的惯用普通命名。

  中文的系统命名法是中国化学会在英文IUPAC命名法的基础上,再结合汉字的特点制定的。1960年制定,1980年根据1979年英文版进行了修定。

  1、.一般规则

  取代基的顺序规则

  当主链上有多种取代基时,由顺序规则决定名称中基团的先后顺序。一般的规则是:

  1.取代基的*个原子质量越大,顺序越高;

  2.如果*个原子相同,那么比较它们*个原子上连接的原子的顺序;如有双键或三键,则视为连接了2或3个相同的原子。

  以次序zui高的官能团作为主要官能团,命名时放在zui后。其他官能团,命名时顺序越低名称越靠前。

  主链或主环系的选取

  以含有主要官能团的zui长碳链作为主链,靠近该官能团的一端标为1号碳。

  如果化合物的核心是一个环(系),那么该环系看作母体;除苯环以外,各个环系按照自己的规则确定1号碳,但同时要保证取代基的位置号zui小。

  支链中与主链相连的一个碳原子标为1号碳。

  数词

  位置号用阿拉伯数字表示。

  官能团的数目用汉字数字表示。

  碳链上碳原子的数目,10以内用天干表示,10以外用汉字数字表示。

  2、各类化合物的具体规则

  烷烃

  找出zui长的碳链当主链,依碳数命名主链,*个以天干(甲、乙、丙...)代表碳数,碳数多於十个时,以中文数字命名,如:十一烷。

  从zui近的取代基位置编号:1、2、3...(使取代基的位置数字越小越好)。以数字代表取代基的位置。数字与中文数字之间以 - 隔开。

  有多个取代基时,以取代基数字zui小且zui长的碳链当主链,并依甲基、乙基、丙基的顺序列出所有取代基。

  有两个以上的取代基相同时,在取代基前面加入中文数字:一、二、三...,如:二甲基,其位置以 , 隔开,一起列於取代基前面。

  烯烃

  命名方式与烷类类似,但以含有双键的zui长键当作主链。

  以zui靠近双键的碳开始编号,分别标示取代基和双键的位置。

  若分子中出现二次以上的双键,则以“二烯”或“三烯”命名。

  烯类的异构体中常出现顺反异构体,故须注明“顺”或”反”。

  炔烃

  命名方式与烯类类似,但以含有叁键的zui长键当作主链。

  以zui靠近叁键的碳开始编号,分别标示取代基和叁键的位置。

  炔类没有环炔类和顺反异构物。

  分子中既有双键又有三键时,名字以烯先炔后,分别标注位置号,碳数写在“烯”前面。

  卤代烃·醚

  卤代烃命名以相应烃作为母体,卤原子作为取代基。

  如有碳链取代基,根据顺序规则碳链要写在卤原子的前面;如有多种卤原子,列出次序为氟、氯、溴、碘。

  醚的命名以碳链较长的一端为母体,另一端和氧原子合起来作为取代基,称烃氧基。

  醇

  醇的命名,以含有醇羟基的zui长碳链为主链;

  由这条链上的碳数决定叫某醇,编号时让醇羟基的位置号尽量小;

  其他基团按取代基处理。

  主链上有多个醇羟基时,可以按羟基的数目分别称为二醇、三醇等。

  醛

  醛的命名,以含有醛基的zui长的碳链为主链,其他部分作为取代基;

  决定名称的碳数包括醛基的一个碳。

  如果有多个醛基,则以含有2个醛基的zui长碳链为主链,称二醛。

  醛基作取代基时称甲酰基(或氧代)。

  酮

  以含有酮羰基zui长的碳链为主链,按此链上的碳数(包括该羰基)称为“某酮”;并把羰基的位置号标在前面,尽量使位置号zui小。

  如果主链上有多个羰基,可称为二酮、三酮等。

  羰基作取代基时称“氧代”。

  羧酸

  以含有羧基的zui长碳链为主链,依照碳数(包括羧基)称为某酸。

  主链上有2个羧基时,称为二酸。

  羧酸酐

  以形成酸酐的酸的名称称呼酸酐,再加“酐”字。

  (如:CH3CO-O-CO-C2H5——乙酸丙酸酐)

  若形成酸酐的两分子酸相同,直接称为“某酸酐”。

  酯

  以形成酯的酸和醇的名称命名,称为某酸某(醇)酯或某醇某酸酯。

  若有多个醇或酸分子参与成酯,那么要在相应的醇或酸前面加上数目。

  胺类

  以与氮原子相连的zui长碳链为主链,按照该链上的碳原子数称为“某胺”;

  若是亚胺,氮原子上的较短烃基视作取代基,命名时称“N-某基”(N表示取代基连在氮上)

  脂环烃类

  单脂环烃

  环烷烃的命名与烷烃类似,直接在烷类前面加“环”字即可。

  环烯烃的命名与烯烃类似,编号由双键先设定为 1 , 2 号碳。

  桥环烷烃

  桥环烷烃中,多个环公用的碳原子称为桥头碳;

  给碳原子编号,从一个桥头碳原子开始,依照环由大到小顺序编完所有的碳原子;

  命名时,先称环的个数,然后在中括号里标明各个环上桥头碳之间的碳原子的个数,数字之间用点分隔,数字的个数总比环数多一个;

  zui后,按照环系上碳原子的个数,称为“某烷”。

  如:

  称为二环[3.2.0]庚烷。

  螺环烷烃

  螺环烷烃中,两个环公用的一个四级碳原子称为螺原子;

  编号从小环开始,1号碳是紧挨螺原子的一个碳原子;

  命名时,先称“螺”字,然后在中括号里标明各个环上非螺原子的个数,数字之间用点分隔;

  zui后,按照环系上碳原子的个数,称为“某烷”。

  如:

  称为螺[3.5]壬烷。

  多环烯、炔烃

  按照多环烷烃的规则命名,编号时尽量使重键的位置号zui小,再把“烷”字换成“烯”或“炔”即可。

  芳香族化合物

  苯环系

  苯的卤代物、烷基代物等,先称呼取代基的位置号和名称,再加“苯”字。甲基、乙基等简单烷基的“基”字可以省去。(如:1,2-二甲苯)

  苯的烯、炔、醇、醛、酮、羧酸、磺酸、胺基代物等,以取代基的原形作为母体,先称“苯”(表示苯基),再称取代基的原形,编号时以取代基为主链,苯环为支链,与取代基相连的碳为1号碳。(如:苯乙烯)

  芳烃的羟基代物称为酚,对于苯来说是苯酚。苯环上直接连有两个羟基时叫苯二酚。

  其他环系

  各种芳环系都有不同的名字,其取代物的命名方法和苯环类似。但这些环系一般都固定了编号的顺序(而不是像苯环一样只由取代基决定):

  萘环系

  蒽环系

  等等。

  杂环化合物

  把杂环看作碳环中碳原子被杂原子替换而形成的环,称为“某杂(环的名称)”;(如:氧杂环戊烷)

  给杂原子编号,使杂原子的位置号尽量小。

  其他官能团视为取代基。

  有机物中,决定有机物化学性质的分子团称为官能团,又称基,如羟基等。有机物按分子大小可分为有机高分子,有机小分子(单体),有机小分子可通过一系列的反应生成有机高分子,如缩聚反应等。
 

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