A-level 应用科学/合成有机化合物/有机化学
碳的化学几乎完全归因于共价键。碳几乎可以无限地与多种非金属元素形成四个共价键。碳能够形成长链原子以形成相当稳定的分子。链可以是支链的或形成环状的。许多其他原子将与碳形成稳定的键。碳也可以形成多重键,例如碳原子可以与另一个碳原子形成一个三键,或者与一个氮原子形成一个三键。以下是一些有机化合物的例子。对于每种元素,碳、氢、氮,计算元素形成的共价键数量。对于每种元素,键的数量是否改变?
辛烷
丁酰胺
阿司匹林
元素 | 形成的键数 |
碳 | |
氢 | |
氧 | |
氮 |
由于每种元素的键合非常规律,因此通常用不显示每个原子和键的方式来书写结构
绘制这些分子的完整结构(显示所有原子和键)
CH3CH2CH2CH2CH3 戊烷
反式-3-甲基己-3-烯
“脂肪族”有机化合物基于简单的碳原子链。其他有机化合物以苯的环状结构为基础,被称为“芳香族”。
将这些化合物分类为芳香族或脂肪族
戊烷 丁酰胺 阿司匹林
这些笔记中没有涉及芳香化合物的命名和化学。
脂肪族化合物的命名相当简单。名称基于最长的单条碳原子链
甲烷 | CH4 |
乙烷 | CH3CH3 |
丙烷 | CH3CH2CH3 |
丁烷 | CH3CH2CH2CH3 |
戊烷 | CH3CH2CH2CH2CH3 |
己烷 | CH3CH2CH2CH2CH2CH3 |
庚烷 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 |
辛烷 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 |
这些是简单的“烷烃”化合物。一些其他原子模式反复出现。这些被称为“官能团”,每个官能团都有其特征化学性质。它们通过在相关烷烃的名称上添加后缀或前缀来命名,例如乙醇(乙烷 + -ol)是一种具有两个碳原子的醇,丁酰胺(丁烷 + -酰胺)是一种具有四个碳原子的酰胺。完成以下表格
官能团 | 结构 | 名称 | 示例 |
烯烃 | |||
醇 | |||
胺 | |||
羧酸 | |||
伯酰胺 | |||
酯 | |||
仲酰胺 | |||
醛 | |||
酮 |
结构式和三维形状。有机分子的基本形状基于四面体和等边三角形。使用模型(无论是计算机模型还是课堂上提供的塑料模型)来检查并绘制以下形状:仅包含单键的碳:例如 CH4
包含一个双键的碳:例如 CH2CH2
氮和氧类似,但不是全部四个键:比较
CH3CH3 CH3OH CH3NH2
CH2CH2 CH2O
有两个分子具有 C4H10 的化学式。它们的结构是什么?它们的名称是什么?
这些分子是异构体:具有相同化学式但不同的化合物。由于两个 C4H10 异构体的键合不同,因此它们被称为“结构异构体”。请注意,要将一个异构体变成另一个异构体,您需要至少断开一个键。C3H8O 有三个结构异构体。尝试绘制并命名它们
当官能团可以连接到多个碳原子上时,名称中包含数字。有六个异构体具有 C4H8 的化学式。您可以绘制多少个?您可以命名多少个?
使用模型,注意单个键如何很容易地旋转。双键不会旋转,除非断裂。因为您需要断开双键才能旋转它,所以丁-2-烯有两个异构体
这两个分子的键合相同,因此它们不是“结构异构体”。它们是“立体异构体”。绘制这些化合物的立体异构体并命名它们。如果没有立体异构体,则说明。丙-1-醇
丙-2-醇
戊-2-烯