81.5官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。这样生成的键叫做元键。元键的键能小于。键。在上面的叙述中，乙烯分子中。键部分近似地用价键法描述，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sp杂化轨道与两个氢原子的1s轨道重叠，生成三个。键（一个C一C键和两个C一H键）。在两个碳原子上各剩下一个2P和一个2P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元轨道上。乙炔分子中四个元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）。C-++?+++H(b）元键e）元电子云(a)o键图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。VHHHBHTHH乙硼烷81.5官能团和有机化合物的分类甲醇的结构式为CHOH，乙醇为CHCHOH，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（functionalgroup）。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实例官能团化合物的类别甲烧无CH.烷烃乙烯烯键CH2-CH2烯烃乙炔键HC-CH炔烃
12第一章绪论续表化合物的类别官能团实例HH芳烃芳环H-苯HHHCH,CI卤代烃F,Cl,Br,-I卤素氯甲烷醇-OH羟基CH,OH甲醇0-醛或酮C0羰基丙酮CH,CCH300I羧酸羧基醋酸-COHCH,COH氨基甲胺胺NH2CH,NH2亚氨基(CH,)2NH二甲胺NH(CH),N三甲胺N-甲磺酸磺酸-SO,H磺基CH,SO,H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：HHHHHHHHHH-C-HHC-CHHHHHHHHHH戊烷丁烷（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：CHCHH,CSHH2CCHH,CCH2H2CH2CH2环已烷环戊烷芳香族化合物具有一些特殊的性质，大多数含有苯环。例如：芳香族化合物
$1.5官能团和有机化合物的分类13CHCHCHHC-CHHCCHHC-CHHC--CHCHCHCH苯茶（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、硫和氮。例如：CHHCCHHCCH11HC-CHHC-CH0呋腩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。烷烃（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（saturatedhydrocarbon）。82.1烷烃的同系列和异构2.1.12烷烃同系列甲烷的分子式为CH，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的分子式分别为CH，CH，C.H1o和C,H12。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（homologousseries）。同系列中的各个化合物彼此互称为同系物（homolog），CH2则叫做同系列的系差。烷烃同系列的通式为C,H2+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。HHHHC-CHH-CH,CH,CH,CHHHHHHHHH-CHCH,CHCH,CH,CH(CH,)2HHCH3H--HH戊烷有3种异构体：戊烷、异戊烷和新戊烷：HHHHHHCH,CH,CH,CH,CH,CH,(CHz),CHH-HHHHH
1582.1烷烃的同系列和异构HHHHHCH,CH,CH(CH,)2HHHH-HHAH-CHHHHHC(CH,),HHH-CHH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,CHCH,CH,CH,CH,CHCHCHCH3CHs