第四节有机化合物的分类和官能团有机化合物的数目众多，为了给学习和科学研究创造有利条件，把它们进行分类是非常必要的。因为严谨的科学分类法使复杂的事物系统化，突出事物的主要矛盾，导致对事物本身的理解，能预见新事物，促进有机化学的发展。一、按碳架分类传统的分类方法是根据碳干的不同把它们分成三大类：1.开链化合物在开链化合物分子中，碳原子互相结合形成链状，而不形成环状。例如：HHHHHHHHH--HH--CH2久OHHHHHHHH丙烧丙烯丙醇由于开链化合物最初是从油脂中发现的，故把开链化合物称为脂肪族化合物。2.碳环化合物碳环化合物是含有由碳原子组成的碳环。它们又可分为两类：（1）脂环化合物这类化合物中含有由碳原子组成的碳环，它们的化学性质与开链化合物相似。CH2CH2CH2HCCHHCCHH,CCH11H,CCH2HC-CHH,CCHCH2环戊烷环成二烯环己烷（2）芳香族化合物芳香族化合物的结构特征大多含有由六个碳原子组成的苯环，它们的化学性质和脂环族化合物有所不同。例如：CH,C.HeCH,-CHCroH華甲草茶由于这类化合物最初是从具有芳香味的有机物和香树脂中发现的，所以把它们称为芳香族化合物。3.杂环化合物杂环化合物也是环状化合物，不过，这种环是由碳原子和其他元素的原子（如氧、硫、氮等）共同组成的，故称为杂环，含有杂环的有机化合物称为杂环化合物。例如：HCHC-CHHCCH117HCCHHCCHO味睫吡·12
以上的分类方法只是从有机化合物的母体（或碳干）结构的形式，即链状的和环状的来分类的，并不反映其性质特征，实际上也不能反映出其结构的本质。例如，由于脂环化合物的性质与开链化合物的性质相似，所以，二者也可归为一类，统称为脂肪族化合物。又如杂环化合物的母体如呋哺和吡啶等也都具有一定的芳香性。碳氢化合物从性质上又可以分为饱和烃、不饱和烃和芳香烃三大类，其中饱和烃包括烷烃和环烷烃；不饱和烃包括烯烃和炔烃；芳香烃可划分为苯系芳烃和非苯芳烃。而其他有机化合物都可视为这三大类烃的衍生物。二、官能团实验证明，有机化合物的反应主要在官能团处发生。所谓官能团是指有机化合物分子中特别能起化学反应的一些原子或原子团，它常常可以决定化合物的主要性质，例如，氯乙烷分子的氯原子，乙醇分子中的羟基（一OH)，在有机化学中称为官能团（functionalgroups）。一般来说，含相同官能团的有机化合物能起相似的化学反应，把它们看作为一类化合物。例如，含羟基的分子可归为醇类或酚类。但要注意碳干的结构也会影响官能团的性质。常见的重要官能团见表1一5。一般情况下先按碳干分类，再按官能团分类。本书是按官能团体系讲授各类有机化合物的结构、性质和合成方法的。表1-5重要言能团的名称和式子化合物类别官能团的式子官能团的名称实例烯烃o双链H,C-CH2乙烯快经-C=C三键HC=CH乙炔卤代经-x卤素CHCI氯萃醇和酚-OH羟基CH,CH,OH乙醇C.H,OH苯酸醚C-O-C醚键C,H,-O-CHs乙醒0S醛和酮缘基CH-C乙醛0HCH,-CO-CH,丙刚酸酸-COOH叛基CH,--COOH乙胶硝基化合物NO,硝基C,H,-NO,硝基胺NH2氨基CHs-NH苯胺偶氮化合物调似基C,H,-N--N-C,H,偶氨萃和-NN-重氢化合物重氮基C,H,-N-N-CI氯化瓜鼠萃硫醇和硫酚-SH硫基CH-SH乙硫醇CH,-SH苯硫酚磺酸-SO,H磺酸基C.HSO,H苯磺胶习题1.根据碳是四价，氢是一价，氧是二价，把下列分子式写成任何一种可能的构造式：.13
(3) C,Ho(1) C,He(2)C,HO2.区别健的解离能和键能这两个概念。3.指出下列各化合物所含官能团的名称。(2) CH,CH,CI(1) CH,CH-CHCH,O(4)CH,CH,C(3)CH,CHCH)HOH(5)CH,CCH,(6) CH,CH,COOHO(7)NH2(8) CH,C=CCH4.根据电负性数据，用3+和8-标明下列键或分子中带部分正电荷和部分负电荷的原子。N-HC-OOHCH,CH2-Br14
烃第二章烷只由碳和氨两种元素组成的有机化合物称为碳氨化合物，简称为烃（hydrocarbon)。按照传统有机化合物分类，可把烃分为开链烃和环状烃两大类。开链烃又可分为饱和链烃和不饱和键烃，本章讨论饱和链烃即烷烃。不饱和链烃将分别在第三章和第四章中讨论。环状烃将分别在第五章和第七章中讨论。烷烃广泛地存在于自然界中，如石油和天然气的主要成分就是烃，它可作为燃料，更是化学工业的原料。第一节烷烃的同系列及同分异构现象烷烃（alkane）是饱和烃。在饱和烃分子中和碳原子结合的氢原子数目已达到最高限度，不可能再增加了，因而叫饱和烃（saturatedhydrocarbon）。烷有完满的含义，也就是饱和的意思。一、烷烃的同系列最简单的烷烃是甲烷，分子式为CH4。其次是乙烷，分子式为CH，在表21中列出一些烷烃的名称和分子式。表2-1一些烷烃的名称和分子式烧烃分子式英文名烷烃分子式英文名甲烷CH十一烷C.Hamethaneundecane乙烷CH.ethane十二烧CrHa6dodecane丙烷CH,十三烧CuHzspropanetridecane丁烷CHie十四烧butaneCuHoretrdecane戊烷CHiz十五烷pentaneCusHu2pentadecane己烧CHuhexane二十烷CaoHe2icossne庚烷C,Hieheptane三十烷CoeHeztriscontane辛烧CHis一百烷CroHa02octanehectane壬烷CoHanonane*++奖烧CreHa2decane烷经通式C,H2w*2从表2-1可知，烷烃的通式为C,H2+2，n表示碳原子数目，从理论上说n可能很大，而目前合成出来的烷烃中有一百烷以上的。凡是相邻两个烷烃的组成都是相差CH2，不相邻的则相差两个或多个CH2。. 15
像烷烃那样，凡是有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳原子数的增加而有规律地变化的化合物系列称为同系列（homologous series）。同系列中的化合物互称为同系物（homologs）。相邻的同系物在组成上相差CHz，这个CH称为系列差。有机化合物中除了烷烃同系列之外，还有其他同系列，同系列是有机化学的普遍现象。我们掌撞了同系列这一辩证规律性，就会给我们学习和研究有机化学带来不少方便。因为只要研究几个典型的或有代表性的化合物的性质之后，就有可能推论出同系列中其他成员的基本性质。当然，在运用同系列概念时，除了要注意同系物的共性外，也要注意它们的个性，因为共性易见，个性比较待殊，要求我们根据分子结构上的差异来理解性质上的异同，这是学习有机化学的基本方法之一。二、烷烃的同分异构现象在烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，从丁烷起就有同分异构现象。丁烷有两个同分异构体，它们的构造式见（1）和（2）式。HHHHHHHH--HHHHHHHHHH或简写为：CH-CH-CHCH,-CH,-CH-CH,CH,(1)(2)正丁烷（沸点-0.5C）异丁烷（沸点-10.2C）（1）式是四个碳原子互相结合成一条链状碳干，没有支链（或叫侧链），这种丁烷称为正丁烷。（2）式除了三个碳原子结合成一条链状碳干外，还有由一个碳原子构成的支链，这种丁烷称为异丁烷。很明显，这两种丁烷是由于分子中碳原子的排列方式不同而产生的。我们把分子式相同，而构造不同的异构体称为构造异构体（constitutionalisomerism）。烷烃的构造异构实质上是由于碳干构造的不同而产生的，所以往往又称为碳干异构。戊烷有三个同分异构体，它们的构造式用碳干（氢原子省去）表示如下：C1C--C-C-CCC-CC-C1cC正戊烷异戊烷新戊烧沸点儿36.1289.5同分异构体所含的原子种类和数目都相同，但彼此连接的方式不同。结构上的差别，在性质上必然有所不同，反之亦然。在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快，见表2-2。表中异构体的数目是在20世纪30年代有人用数学方法推算出来的。当C2s时，异构体数目可达3679万多个，数目惊人。:16