S1.5宫能团和有机化合物的分类 11 在基态下，两个电子都在成键轨道上。这样生成的键叫做π键。π键的键能小于σ键。 在上面的叙述中，乙烯分子中。键部分近似地用价健法描述，也可以用分子轨道法处理，不 过要复杂些。 1.4.3.3乙炔 在乙炔分子中两个碳原子和两个氢原子在同一条直线上。分子轨道法对乙炔分子的处理与 乙烯相似。两个碳原子以sp杂化轨道互相重叠，并以s即杂化轨道与两个氢原子的1s轨道重 叠，生成三个键（一个CC键和两个C一H键）。在两个碳原子上各剩下一个2p,和一个2pP 轨道，它们分别组成两个分子轨道。在基态下四个电子在两个成键的π轨道上。乙炔分子中四 个π电子的电子云混合在一起，围绕两个碳原子核的连线成圆柱形对称分布（见图1.14）。 H H- c© (a)g键 (b)开键 (e)开电子云 图1.14乙炔分子 化学中出现的新的键型只能用量子化学说明其本性。例如，乙硼烷分子中的B一H一B键， 不是一般的由两个原子和一对电子结合成的共价键，而是3原子2电子键 HHH 乙哪烷 §1.5官能团和有机化合物的分类 甲醇的结构式为CH,OH,乙醇为CH,CH,OH,其他的一元烷醇可用通式ROH表示，R代 表碳和氢组成的烃基，作为一类化合物，它们都具有一些共同的性质，这是由OH基（羟基）的存 在所引起的。决定一类化合物典型性质的原子团称为官能团(functional group)。 将有机化合物按照官能团分类，便于认识它们的共性。 一些重要官能团的名称见表1.1。 表1,1一些重要的官能团 化合物的类别 官能团 实 例 烷烃 CH. 甲烷 烯烃 烯健 CH:-CH: 乙烯 炔烃 快键 HCCH 乙炔
12 第一章绪论 续表 化合物的类别 官能团 实 例 H 芳烃 芳环 H -H H 卤代烃 -F,-Cl,-Br,-1 卤素 CH,C 氯甲烷 醇 -OH 羟垫 CH,OH 甲醉 醛或酮 羰基 0 CH,CCH, 丙酮 0 羧酸 骏基 醋酸 -COH CH,COH 胺 -NH: 氨基 CH,NH, 甲胺 -NH 亚氨基 (CH).NH 一甲肢 -N- (CH,)N 三甲胺 磺酸 -SO H 碳基 CH,SO,H 甲磺酸 官能团之间的相互转变是有机反应的一个主要内容。 有机化合物可以根据其分子中的碳架（碳原子所组成的骨架）分成三类： (1)无环化合物 这类化合物中，碳原子相连成链而无环状结构，所以叫做无环化合物或开 链化合物。因为油脂含有这种开链结构，所以这类化合物又叫做脂肪族化合物。例如： HHHH HHHHH H-C C C C-H H-CCC-CC-H HHH R HHHHH 戊惊 (2)碳环化合物这类化合物分子中含有完全由碳原子组成的碳环。它又可分为两类： 脂环族化合物不含苯环的碳环化合物都属于这一类。它们的性质与脂肪族化合物相似， 因此叫做脂环族化合物。例如： CH: H:C- H.CCH.CH. 环戊烷 环己烷 芳香族化合物芳香族化合物具有一些特殊的性质，大多数含有苯环。例如：
S1.5官能团和有机化合物的分类 13 HC-CH CH HC.CH C.CH.CH HC-CH CH HC CH CCH CH (3)杂环化合物这类化合物分子中都含有由碳原子和别的原子所组成的杂环。成环的原 子，除碳以外，都叫做杂原子。常见的杂原子为氧、硫和氨。例如： HC CH HC-CH CH HCN CH 呋哺 吡啶 无环族和碳环族化合物的母体是相应的碳氢化合物，杂环族化合物的母体是最简单的杂环 化合物，即成环的原子在环外只与氢原子结合。 在基础有机化学中，有的先按碳架分类，然后再按官能团分类：有的直接按官能团分类。本 书采用的是后一种方法
第二章烷 烃 只含碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合物(hydrocarbon),简称为烃。烃是最简单的有 机化合物，其他的有机化合物可以看作是烃的衍生物。 烧烃(alkane)分子中碳原子以单键互相连接成链，其余的价完全与氢原子相连，分子中氢的 含量已达最高限度，因此是一类饱和烃(saturated hydrocarbon).。 §2.1烷烃的同系列和异构 2.1.1烷烃同系列 甲烧的分子式为CH,乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的分子式分别为CH6,C,H,CH。和 CHz。两个烷烃分子式间之差为CH2或其倍数，这些烷烃的性质也很相似，这样的一系列化合 物叫做同系列(homologous series)。同系列中的各个化合物彼此互称为同系物(homolog),CH 则叫做同系列的系差。烷烃同系列的通式为CH+2。 2.1.2烷烃的异构 甲烷、乙烷和丙烷都没有异构体，丁烷有两种异构体，一种含有不分枝的碳链（通常称为直 链)，叫做丁烷：另一种含有分枝的碳链，即在长的主链上还有支链，是丁烷的异构体，叫做异 丁烷。 HHHH H-C- C-C-CH CH,CH:CH:CH, 入 HHHH HHH CH,CHCH,CH,CH(CH,): 人 CH, 戊烷有3种异构体：戊烷、异戊烷和新戊烷： 月 H-C-C-C -H CH,CH:CH:CH:CH,.CH,(CH:),CH, H H H HH
2.1烷烃的同系列和异构 15 H C-H CH,CH.CH(CH,) H H H C(CH,) C-H 丁烷和戊烷的几种异构体之间的差别是分子中的碳链不同。 分子中原子互相连接的方式和次序叫做构造(constitution),以前也叫做结构(structure),根 据国际纯粹与应用化学联合会的建议，改为“构造”。“结构”一词在更普遍的情况下使用。例如， 物质结构、原子的电子结构等等。如果说分子的结构，除了构造以外，还包括构型，构象等（构型 和构象的涵义将在以后介绍)。在书写构造式时，常先写碳原子，与其相连的氢或其他原子团写 在碳的后面。烷烃的异构是由于分子中碳链不同而产生的，常用折线来表示烷烃的构造，折线的 转折点和两端的两点都代表一个碳原子。 烷烃中碳原子所处的位置并不是完全一样的，有的只与另一个碳原子相连，有的与另外两 个、三个或四个碳原子相连，它们分别称为伯、仲、叔和季碳原子。与伯、仲或叔碳原子相连接的 氢原子分别称为伯、仲或叔氢。 丙烷、丁烷、异丁烷和戊烷的三种异构体的模型见图2.1。 CH,CH,CH, CH,CH,CH,CH, 水 CH.CHCH. CH,CH.CH,CH,CH, CH