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有机化合物

狭义上的有机化合物主要是由碳元素、氢元素组成,是一定含碳的化合物,但是不包括碳的氧化物、硫化物、碳酸碳酸盐氰化物硫氰化物氰酸盐、碳化物、碳硼烷、烷基金属、羰基金属、金属的有机配体配合物等物质

有机物是生命产生的物质基础,所有的生命体都含有机化合物。脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象,都涉及到有机化合物的转变。此外,许多与人类生活有密切相关的物质,如石油、天然气、棉花、染料、化纤、塑料、有机玻璃、天然和合成药物等,均与有机化合物有着密切联系。

有机物是含碳化合物(碳氧化物、碳硫化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物、碳硼烷、烷基金属、羰基金属、金属的有机配体配合物等除外)或碳氢化合物及其常见衍生物的总称。有机物是生命产生的物质基础。无机化合物很多为不含碳元素的化合物,但某些含碳元素的化合物,如二氧化碳、一氧化碳等不具有有机物的性质,因此这类物质也属于无机物。

有机化合物除含碳元素外,还可能含有氢、氧、氮、氯、磷和硫等元素。

而碳元素在无机化学中也具有几乎不可替代的作用,其中金属羰基原子簇更是占据了当今无机化学的半壁江山。

因此,有机化合物都是含碳化合物,但是含碳化合物不一定是有机化合物。

最简单的有机化合物是甲烷(CH4),在自然界的分布很广,是天然气,沼气,煤矿坑道气等的主要成分,俗称瓦斯,也是含碳量最小(含氢量最大)的烃

它可用来作为燃料及制造氢气(H2)、炭黑(C)、一氧化碳(CO)、乙炔(C2H2)、氢氰酸(HCN)及甲醛(HCHO)等物质的原料。 [1]

除含碳元素外,绝大多数有机化合物分子中含有氢元素,有些还含氧、氮、卤素、硫和磷等元素。已知的有机化合物近8000万种。早期,有机化合物系指由动植物有机体内取得的物质。自1828年维勒人工合成尿素后,有机物和无机物之间的界线随之消失,但由于历史和习惯的原因,“有机”这个名词仍沿用。有机化合物对人类具有重要意义,地球上所有的生命形式,主要是由有机物组成的。有机物对人类的生命、生活、生产有极重要的意义。地球上所有的生命体中都含有大量有机物。

和无机物相比,有机物数目众多,可达几千万种。而无机物目却只发现数十万种,因为有机化合物的碳原子的结合能力非常强,可以互相结合成碳链或碳环。碳原子数量可以是1、2个,也可以是几千、几万个,许多有机高分子化合物(聚合物)甚至可以有几十万个碳原子。此外,有机化合物中同分异构现象非常普遍,这也是有机化合物数目繁多的原因之一。

有机化合物一般密度小于2,而无机化合物正好相反。有机化合物通常挥发性强。在溶解部分,有机化合物一般可溶于汽油,难溶于水。无机化合物则易溶于水。 [2]

早先,人们已知的有机物都从动植物等有机体中取得,所以把这类化合物叫做有机物。到19世纪20年代,科学家先后用无机物人工合成许多有机物,如尿素[CO(NH2)2]、醋酸(CH3COOH)、脂肪等等,从而打破有机物只能从有机体中取得的观念。但是,由于历史和习惯的原因,人们仍然沿用有机物这个名称。

“有机”这历史性名词,可追溯至19世纪,当时生机论者认为有机化合物只能以生物(life-force,vis vitalis )合成。此理论基于有机物与“无机”的基本分别,无机物是不会被生命力合成而来。但后来这理论被推翻,1828年,德国化学家维勒(Friedrich Wohler)首次用无机物氰酸铵合成了有机物 ---- 尿素{CO(NH2)2}。但这个重要发现并没有立即得到其他化学家的承认,因为氰酸铵尚未能用无机物制备出来。直到柯尔柏(H . Kolbe)在1844年合成了醋酸(CH3COOH),柏赛罗(M . Berthelot)在1854年合成了油脂等,有机化学才进入了合成时代,大量的有机物被用人工的方法合成出来。

人类使用有机物的历史很长,世界上几个文明古国很早就掌握了酿酒、造醋和制饴糖的技术。据记载中国古代曾制取到一些较纯的有机物质,如没食子酸(982--992)、乌头碱(1522年以前)、甘露醇(1037--1101)等;16世纪后期西欧制得了乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。由于这些有机物都是直接或间接来自动植物体,因此,那时人们仅将从动植物体内得到的物质称为有机物。

人工合成有机物的发展,使人们清楚地认识到,在有机物与无机物之间在物理学上并不能划出一个明确的界限,但在它们的组成和性质方面确实存在着某些不同之处。

从组成上讲,所有的有机物中都含有碳,多数含氢,其次还含有氧、氮、卤素、硫、磷等,因此,化学家们开始将有机物定义为烃及其衍生物。

从性质上讲,有机化学中的反应往往只涉及特定官能团,分子的其它部分则“袖手旁观”;复杂的无机反应则往往分子中每个原子都或多或少会对反应作出贡献。

有些化合物常根据它的来源而用俗名,要掌握一些常用俗名所代表的化合物的结构式,如:木醇是甲醇的俗称,酒精(乙醇)、甘醇(乙二醇)、甘油(丙三醇)、石炭酸(苯酚)、蚁酸(甲酸)、水杨醛(邻羟基苯甲醛)、肉桂醛(β-苯基丙烯醛)、巴豆醛(2-丁烯醛)、水杨酸(邻羟基苯甲酸)、氯仿(三氯甲烷)、草酸(乙二酸)、苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)、甘氨酸(α-氨基乙酸)、丙氨酸(α-氨基丙酸)、谷氨酸(α-氨基戊二酸)、D-葡萄糖、D-果糖(用费歇尔投影式表示糖的开链结构)等。还有一些化合物常用它的缩写及商品名称,如:RNA(核糖核酸)、DNA(脱氧核糖核酸)、阿司匹林(乙酰水杨酸)、煤酚皂或来苏儿(47%-53%的三种甲酚的肥皂水溶液)、福尔马林(40%的甲醛水溶液)、扑热息痛(对羟基乙酰苯胺)、尼古丁(烟碱)等。

普通命名法也称习惯命名法。

要求掌握“正、异、新”、“伯、仲、叔、季”等字头的含义及用法。

正:代表直链烷烃

异:指碳链一端具有结构的烷烃

新:一般指碳链一端具有结构的烷烃。

伯:只与一个碳相连的碳原子称伯碳原子。

仲:与两个碳相连的碳原子称仲碳原子。

叔:与三个碳相连的碳原子称叔碳原子。

季:与四个碳相连的碳原子称季碳原子。

如在下式中:

C1和C5都是伯碳原子,C3是仲碳原子,C4是叔碳原子,C2是季碳原子。

要掌握常见烃基的结构,如:烯丙基、丙烯基、正丙基、异丙基、异丁基、叔丁基、苄基等。

系统命名法是有机化合物命名的重点,必须熟练掌握各类化合物的命名原则。其中烃类的命名是基础,几何异构体、光学异构体和多官能团化合物的命名是难点,应引起重视。要牢记命名中所遵循的“次序规则”。

1.烷烃的命名

烷烃的命名是所有开链烃及其衍生物命名的基础。

命名的步骤及原则:

(1)选主链 选择最长的碳链为主链,有几条相同的碳链时,应选择含取代基多的碳链为主链。

(2)编号 给主链编号时,从离取代基最近的一端开始。若有几种可能的情况,应使各取代基都有尽可能小的编号或取代基位次数之和最小。

(3)书写名称 用阿拉伯数字表示取代基的位次,先写出取代基的位次及名称,再写烷烃的名称;有多个取代基时,简单的在前,复杂的在后,相同的取代基合并写出,用汉字数字表示相同取代基的个数;阿拉伯数字与汉字之间用半字线隔开。

记忆口诀为:选主链,称某烷。编碳位,定支链。

取代基:写在前,注位置,短线连。

不同基:简到繁,相同基,合并算。

2.几何异构体的命名

烯烃几何异构体的命名包括顺、反和Z、E两种方法。

简单的化合物可以用顺反表示,也可以用Z、E表示。用顺反表示时,相同的原子或基团在双键碳原子同侧的为顺式,反之为反式。

如果双键碳原子上所连四个基团都不相同时,不能用顺反表示,只能用Z、E表示。按照“次序规则”比较两对基团的优先顺序,两个较优基团在双键碳原子同侧的为Z型,反之为E型。必须注意,顺、反和Z、E是两种不同的表示方法,不存在必然的内在联系。有的化合物可以用顺反表示,也可以用Z、E表示,顺式的不一定是Z型,反式的不一定是E型。例如:

脂环化合物也存在顺反异构体,两个取代基在环平面的同侧为顺式,反之为反式。

3.光学异构体的命名

光学异构体的构型有两种表示方法D、L和R、S,D 、L标记法以甘油醛为标准,有一定的局限性,有些化合物很难确定它与甘油醛结构的对应关系,因此,更多的是应用R、S标记法,它是根据手性碳原子所连四个不同原子或基团在空间的排列顺序标记的。光学异构体一般用投影式表示,要掌握费歇尔投影式的投影原则及构型的判断方法。

根据投影式判断构型,首先要明确,在投影式中,横线所连基团向前,竖线所连基团向后;再根据“次序规则”排列手性碳原子所连四个基团的优先顺序,在上式中:

-NH2 >-COOH >-CH2-CH3>-H ;将最小基团氢原子作为以碳原子为中心的正四面体顶端,其余三个基团为正四面体底部三角形的角顶,从四面体底部向顶端方向看三个基团,从大到小,顺时针为R逆时针为S

4.双官能团和多官能团化合物的命名

双官能团和多官能团化合物的命名关键是确定母体。常见的有以下几种情况:

① 当卤素和硝基与其它官能团并存时,把卤素和硝基作为取代基,其它官能团为母体。

② 当双键与羟基、羰基、羧基并存时,不以烯烃为母体,而是以醇、醛、酮、羧酸为母体。

③ 当羟基与醛基、羰基并存时,以醛、酮为母体。

④ 当羰基与羧基并存时,以羧酸为母体。

⑤ 当双键与三键并存时,应选择既含有双键又含有三键的最长碳链为主链,编号时给双键或三键以尽可能低的数字,如果双键与三键的位次数相同,则应给双键以最低编号。

有机物种类繁多,可分为烃和烃的衍生物两大类。根据有机物分子的碳架结构,还可分成开链化合物、碳环化合物和杂环化合物三类。根据有机物分子中所含官能团的不同,又分为烷、烯、炔、芳香烃和卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等等。

1链状化合物

这类化合物分子中的碳原子相互连接成链状,因其最初是在脂肪中发现的,所以又叫脂肪族化合物。其结构特点是碳与碳间连接成不闭口的链。

2.环状化合物

环状化合物指分子中原子以环状排列的化合物。环状化合物又分为脂环化合物和芳香化合物。

(1)脂环化合物:不含芳香环(如苯环、稠环或某些具有苯环或稠环性质的杂环)的带有环状的化合物。如环丙烷、环己烯、环己醇等。

(2)芳香化合物:含芳香环(如苯环、稠环或某些具有苯环或稠环性质的杂环)的带有环状的化合物。如苯、苯的同系物及衍生物,稠环芳烃及衍生物,吡咯、吡啶等。

1.烃

仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,简称烃。如甲烷、乙烯、乙炔、苯等。甲烷是最简单的烃。

2.烃的衍生物

烃分子中的氢原子被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物。如卤代烃、醇、氨基酸、核酸等。

官能团:决定化合物特殊性质的原子或原子团称为官能团或功能基。含有相同官能团

的化合物,其化学性质基本上是相同的。常见官能团碳碳双键、碳碳三键、羟基、羧

基、醚键、醛基、羰基等。

同系物:结构相似,分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物称为同系物。且必须是同一类物质(含有相同且数量相等的官能团,羟基例外,酚和醇不能成为同系物,如苯酚和苯甲醇)。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。

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。烷烃中最简单的是甲烷,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。最重要的单烯烃是乙烯H2C=CH2,次要的有丙烯CH3CH=CH2和1-丁烯CH3CH2CH=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最为重要,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CnH2n-2,其中n≥2。炔烃和二烯烃是同分异构体。最简单、最重要的炔烃是乙炔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。

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,又可分为叔醇如(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)。

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。

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斐林试剂、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。

a.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。

b.酰胺:是羧酸分子中羧基上的羟基被氨基-NH2或者是烃氨基(-NHR或-NR2)取代而成的化合物;也可看作是氨或胺分子中氮原子上的氢被酰基取代而成的化合物。

c. 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(CH3COOOCCH3)

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

油脂:是高级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:是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

:是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H2NCH2CH2NH2,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。

:是烃基与氰基(-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RN2X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最为重要。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:是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:是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”。

:是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,天然产物中得到一种有机物

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。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。

糖类亦称碳水化合物。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:是不能水解的最简单的糖,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。其中以二糖最重要,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。 [3]

有机物之间具有以下的类别异构关系:

1. 分子组成符合CnH2n(n≥3)的类别异构体: 烯烃和环烷烃;

2. 分子组成符合CnH2n-2(n≥4)的类别异构体: 炔烃和二烯烃;

3. 分子组成符合CnH2n+2O(n≥3)的类别异构体: 饱和一元醇和饱和醚;

4. 分子组成符合CnH2nO(n≥3)的类别异构体: 饱和一元醛和饱和一元酮;

5. 分子组成符合CnH2nO2(n≥2)的类别异构体: 饱和一元羧酸和饱和一元酯;

6. 分子组成符合CnH2n-6O(n≥7)的类别异构体: 苯酚的同系物,芳香醇及芳香醚;

如n=7,有以下五种: 邻甲苯酚,间甲苯酚,对甲苯酚;苯甲醇;苯甲醚.

7. 分子组成符合CnH2n+1O2N(n≥2)的类别异构体: 氨基酸和硝基化合物

有机化合物:种类繁多、数目庞大(已知有3000多万种、且还在以每年数百万种的速度增加)。

但组成元素少 有C、H、O、N 、P、 S、 X(卤素:F、Cl、Br、I )等。

1、有机化合物中碳原子的成键特点

碳原子最外层有4个电子,不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子。碳原子通过共价键与氢、氧、氮、硫、磷等多种非金属形成共价化合物。

由于碳原子成键的特点,每个碳原子不仅能与氢原子或其他原子形成4个共价键,而且碳原子之间也能以共价键相结合。碳原子间不仅可以形成稳定的单键,还可以形成稳定的双键或三键。多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链,碳链也可以带有支链,还可以结合成碳环,碳链和碳环也可以相互结合。因此,含有原子种类相同,每种原子数目也相同的分子,其原子可能有多种不同的结合方式,形成具有不同结构的分子。

2、有机化合物的同分异构现象

化合物具有相同的分子式,但结构不同,因此产生了性质上的差异,这种现象叫同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。在有机化合物中,当碳原子数目增加时,同分异构体的数目也就越多。同分异构体现象在有机物中十分普遍,这也是有机化合物在自然界中数目非常庞大的一个原因。

(1)可燃性

(2)稳定性差(有机化合物常会因为温度、细菌、空气或光照的影响分解变质)

(3)反应速率比较慢

(4)反应产物复杂

总体来说,有机化合物除少数以外,一般都能燃烧。和无机物相比,它们的热稳定性比较差,电解质受热容易分解。有机物的熔点较低,一般不超过400℃。有机物的极性很弱,因此大多不溶于水。有机物之间的反应,大多是分子间的反应,往往需要一定的活化能,因此反应缓慢,往往需要加入催化剂等方法。而且有机物的反应比较复杂,在同样条件下,一个化合物往往可以同时进行几个不同的反应,生成不同的产物。

固态:饱和高级脂肪酸、脂肪、TNT、萘、苯酚、葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、醋酸(16.6℃以下)

气态:4个碳原子以下的烷烃、烯烃、炔烃、甲醛、一氯甲烷

液态:油状:硝基苯、溴乙烷、乙酸乙酯、油酸

粘稠状:乙二醇、丙三醇

无味:甲烷、乙炔(常因混有PH3、H2S和AsH3而带有臭味)

稍有气味:乙烯特殊气味;苯及同系物、萘、石油、苯酚

刺激性:甲醛、甲酸、乙酸、乙醛

甜味:乙二醇、丙三醇、蔗糖、葡萄糖

香味:乙醇、低级酯

苦杏仁味:硝基苯

白色:葡萄糖、多糖

淡黄色:TNT

黑色或深棕色:石油

比水轻的:苯及苯的同系物、一氯代烃、乙醇、低级酯、汽油

比水重的:硝基苯、溴苯、乙二醇、丙三醇、CCl4、氯仿、溴代烃、碘代烃

乙醇、乙醛、乙酸等具有挥发性。挥发性大。

熔点、沸点低(熔点一般不超过400℃)。

萘、蒽

水溶性差。大多不溶或难溶于水,易溶于有机溶剂,如:酒精、汽油、四氯化碳、乙醚、苯。不溶:高级脂肪酸、酯、硝基苯、溴苯、烷烃、烯烃、炔烃、苯及同系物、萘、蒽、石油、卤代烃、TNT、氯仿、CCl4

能溶:苯酚(0℃时是微溶)

微溶:乙炔、苯甲酸

易溶:甲醛、乙酸、乙二醇、苯磺酸

与水混溶:乙醇、苯酚(70℃以上) 、乙醛、甲酸、丙三醇

1. 烷烃与卤素单质: 卤素单质蒸汽(如不能为溴水)。条件:光照。

2. 苯及苯的同系物与(1)卤素单质(不能为水溶液):条件-- Fe或三溴化铁作催化剂

(2)浓硝酸: 50℃-- 60℃水浴 (3)浓硫酸: 70℃--80℃水浴

3. 卤代烃的水解: NaOH的水溶液

4. 醇与氢卤酸的反应: 新制氢卤酸

5. 乙醇与浓硫酸在140℃时的脱水反应。

6.酸与醇的酯化反应:浓硫酸、加热

7.酯类的水解: 无机酸或碱催化

8. 酚与(1)浓溴水(2)浓硝酸

1. 烯烃、炔烃、二烯烃、苯乙烯的加成: H2.卤化氢、水、卤素单质

2. 苯及苯的同系物的加成: H2.Cl2

3. 不饱和烃的衍生物的加成: (包括卤代烯烃、卤代炔烃、烯醇、烯醛、烯酸、烯酸酯、烯酸盐等)

4. 含醛基的化合物(包括葡萄糖)的加成: HCN、H2

5. 酮类、油酸、油酸盐、油酸某酯、油(不饱和高级脂肪酸甘油酯)的加成物质的加成: H2

注意:凡是有机物与H2的加成反应条件均为:催化剂(Ni)、加热

(含-CHO)

1. 所有的醛(RCHO)

2. 甲酸、甲酸盐、甲酸某酯

3. 葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖酯、 (果糖)

能和新制Cu(OH)2反应的除以上物质外,还有酸性较强的酸(如甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、硫酸等),发生中和反应。

1. 取代(水解)反应: 卤代烃、酯、酚钠、醇钠、羧酸钠

2. 加成反应: 烯烃水化、醛+ H2

3. 氧化: 醛氧化

4. 还原: 醛+ H2

在药品的生产、研究及检验等过程中,常常会遇到有机化合物的分离、提纯和鉴别等问题。有机化合物的鉴别、分离和提纯是三个既有关联而又不相同的概念。

分离和提纯的目的都是由混合物得到纯净物,但要求不同,处理方法也不同。分离是将混合物中的各个组分一一分开。在分离过程中常常将混合物中的某一组分通过化学反应转变成新的化合物,分离后还要将其还原为原来的化合物。提纯有两种情况,一是设法将杂质转化为所需的化合物,另一种情况是把杂质通过适当的化学反应转变为另外一种化合物将其分离(分离后的化合物不必再还原)。

鉴别是根据化合物的不同性质来确定其含有什么官能团,是哪种化合物。如鉴别一组化合物,就是分别确定各是哪种化合物即可。

在做鉴别题时要注意,并不是化合物的所有化学性质都可以用于鉴别,必须具备一定的条件:

(1)化学反应中有颜色变化;

(2)化学反应过程中伴随着明显的温度变化(放热或吸热);

(3)反应产物有气体产生;

(4)反应产物有沉淀生成或反应过程中沉淀溶解、产物分层等。

1.烯烃、二烯、炔烃:

(1)溴的四氯化碳溶液,红色褪去

(2)高锰酸钾溶液,紫色褪去。

2.含有炔氢的炔烃:

(1)硝酸银,生成炔化银白色沉淀

(2)氯化亚铜的氨溶液,生成炔化亚铜红色沉淀。

3.小环烃:

三、四元脂环烃可使溴的四氯化碳溶液腿色

4.卤代烃:

硝酸银的醇溶液,生成卤化银沉淀;不同结构的卤代烃生成沉淀的速度不同,叔卤代烃和烯丙式卤代烃最快,仲卤代烃次之,伯卤代烃需加热才出现沉淀。

5.醇:

(1)与金属钠反应放出氢气(鉴别6个碳原子以下的醇)

(2)用卢卡斯试剂鉴别伯、仲、叔醇,叔醇立刻变浑浊,仲醇放置后变浑浊,伯醇放置后也无变化。

6.酚或烯醇类化合物:

(1)用三氯化铁溶液产生颜色(苯酚产生蓝紫色)。

(2)苯酚与溴水生成三溴苯酚白色沉淀。

7.羰基化合物:

(1)鉴别所有的醛酮:2,4-二硝基苯肼,产生黄色或橙红色沉淀

(2)区别醛与酮用托伦试剂,醛能生成银镜,而酮不能

(3)区别芳香醛与脂肪醛或酮与脂肪醛,用斐林试剂,脂肪醛生成砖红色沉淀,而酮和芳香醛不能

(4)鉴别甲基酮和具有结构的醇,用碘的氢氧化钠溶液,生成黄色的碘仿沉淀。

8.甲酸:

用托伦试剂,甲酸能生成银镜,而其他酸不能。

9.胺

区别伯、仲、叔胺有两种方法

(1)用苯磺酰氯或对甲苯磺酰氯,在NaOH溶液中反应,伯胺生成的产物溶于NaOH;仲胺生成的产物不溶于NaOH溶液;叔胺不发生反应。

(2)用NaNO2+HCl:

脂肪胺:伯胺放出氮气,仲胺生成黄色油状物,叔胺不反应。

芳香胺:伯胺生成重氮盐,仲胺生成黄色油状物,叔胺生成橘黄色(酸性条件)或绿色固体(碱性条件)。

10.糖:

(1)单糖都能与托伦试剂和斐林试剂作用,产生银镜或砖红色沉淀。

(2)葡萄糖与果糖:用溴水可区别葡萄糖与果糖,葡萄糖能使溴水褪色,而果糖不能。

(3)麦芽糖与蔗糖:用托伦试剂或斐林试剂,麦芽糖可生成银镜或砖红色沉淀,而蔗糖不能。


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