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A-level 應用科學/合成有機化合物/有機化學

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有機化合物和官能團

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碳的化學幾乎完全歸因於共價鍵。碳幾乎可以無限地與多種非金屬元素形成四個共價鍵。碳能夠形成長鏈原子以形成相當穩定的分子。鏈可以是支鏈的或形成環狀的。許多其他原子將與碳形成穩定的鍵。碳也可以形成多重鍵,例如碳原子可以與另一個碳原子形成一個三鍵,或者與一個氮原子形成一個三鍵。以下是一些有機化合物的例子。對於每種元素,碳、氫、氮,計算元素形成的共價鍵數量。對於每種元素,鍵的數量是否改變?

辛烷

丁醯胺

阿司匹林

元素 形成的鍵數

由於每種元素的鍵合非常規律,因此通常用不顯示每個原子和鍵的方式來書寫結構


繪製這些分子的完整結構(顯示所有原子和鍵)

CH3CH2CH2CH2CH3 戊烷

反式-3-甲基己-3-烯

脂肪族化合物

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“脂肪族”有機化合物基於簡單的碳原子鏈。其他有機化合物以苯的環狀結構為基礎,被稱為“芳香族”。

將這些化合物分類為芳香族或脂肪族

戊烷 丁醯胺 阿司匹林

這些筆記中沒有涉及芳香化合物的命名和化學。

脂肪族化合物的命名相當簡單。名稱基於最長的單條碳原子鏈

甲烷 CH4
乙烷 CH3CH3
丙烷 CH3CH2CH3
丁烷 CH3CH2CH2CH3
戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3
己烷 CH3CH2CH2CH2CH2CH3
庚烷 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
辛烷 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

這些是簡單的“烷烴”化合物。一些其他原子模式反覆出現。這些被稱為“官能團”,每個官能團都有其特徵化學性質。它們透過在相關烷烴的名稱上新增字尾或字首來命名,例如乙醇(乙烷 + -ol)是一種具有兩個碳原子的醇,丁醯胺(丁烷 + -醯胺)是一種具有四個碳原子的醯胺。完成以下表格

官能團 結構 名稱 示例
烯烴
羧酸
伯醯胺
仲醯胺

結構式和三維形狀。有機分子的基本形狀基於四面體和等邊三角形。使用模型(無論是計算機模型還是課堂上提供的塑膠模型)來檢查並繪製以下形狀:僅包含單鍵的碳:例如 CH4

包含一個雙鍵的碳:例如 CH2CH2

氮和氧類似,但不是全部四個鍵:比較

CH3CH3 CH3OH CH3NH2

CH2CH2 CH2O

異構體

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有兩個分子具有 C4H10 的化學式。它們的結構是什麼?它們的名稱是什麼?

這些分子是異構體:具有相同化學式但不同的化合物。由於兩個 C4H10 異構體的鍵合不同,因此它們被稱為“結構異構體”。請注意,要將一個異構體變成另一個異構體,您需要至少斷開一個鍵。C3H8O 有三個結構異構體。嘗試繪製並命名它們

當官能團可以連線到多個碳原子上時,名稱中包含數字。有六個異構體具有 C4H8 的化學式。您可以繪製多少個?您可以命名多少個?

使用模型,注意單個鍵如何很容易地旋轉。雙鍵不會旋轉,除非斷裂。因為您需要斷開雙鍵才能旋轉它,所以丁-2-烯有兩個異構體

這兩個分子的鍵合相同,因此它們不是“結構異構體”。它們是“立體異構體”。繪製這些化合物的立體異構體並命名它們。如果沒有立體異構體,則說明。丙-1-醇

丙-2-醇

戊-2-烯


參考資料和註釋

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華夏公益教科書