官能团,是决定有机化合物的化学性质的原子或原子团。常见官能团碳碳双键、碳碳三键、羟基、羧基、醚键、醛基、羰基等。有机化学反应主要发生在官能团上,官能团对有机物的性质起决定作用,—X、OH、-CHO、-COOH、-NO2、-SO3H、-NH2、RCO-,这些官能团就决定了有机物中的卤代烃、醇或酚、醛、羧酸、硝基化合物或亚硝酸酯、磺酸类有机物、胺类、酰胺类的化学性质。
导致的异构
有机物的分类依据有组成、碳链、官能团和同系物等。
有机物的同分异构种类有碳链异构、官能团位置异构和官能团的种类异构三种。对于同类有机物,由于官能团的位置不同而引起的同分异构是官能团的位置异构,如下面一氯乙烯的8种异构体就反映了碳碳双键及氯原子的不同位置所引起的异构。
化学性质
其它性质
有机物分子中的基团之间存在着相互影响,这包括官能团对烃基的影响,烃基对官能团的影响,以及含有多官能团的物质中官能团之间的的相互影响。
① 醇、苯酚和羧酸的分子里都含有羟基,故皆可与钠作用放出氢气,但由于所连的基团不同,在酸性上存在差异。
R-OH 中性,不能与NaOH、Na2CO3反应;与苯环直接相连的羟基成为酚羟基,不与苯环直接相连的羟基成为醇羟基。
C6H5-OH 极弱酸性,比碳酸弱,但比HCO3-(碳酸氢根)要强。不能使指示剂变色,能与NaOH反应。 苯酚还可以和碳酸钠反应,生成苯酚钠与碳酸氢钠;
R-COOH 弱酸性,具有酸的通性,能与NaOH、Na2CO3反应。
显然,羧酸中,羧基中的羰基的影响使得羟基中的氢易于电离。
② 醛和酮都有羰基(>C=O),但醛中羰基碳原子连接一个氢原子,而酮中羰基碳原子上连接着烃基,故前者具有还原性,后者比较稳定,不为弱氧化剂所氧化。
③ 同一分子内的原子团也相互影响。如苯酚,-OH使苯环易于取代(致活),苯基使-OH显示酸性(即电离出H+)。果糖中,多羟基影响羰基,可发生银镜反应。
由上可知,我们不但可以由有机物中所含的官能团来决定有机物的化学性质,也可以由物质的化学性质来判断它所含有的官能团。如葡萄糖能发生银镜反应,加氢还原成六元醇,可知具有醛基;能跟酸发生酯化生成葡萄糖五乙酸酯,说明它有五个羟基,故为多羟基醛。
有机化学反应主要发生在官能团上,因此,要注意反应发生在什么键上,以便正确地书写化学方程式。
烃基
根据所含π键的不同,不同的烃基官能团具有不同的性质。注意:烷烃基(如甲基、亚甲基)不算官能团,而苯基是官能团。
分类
官能团名称
化学式
英文前缀
英文后缀
烷烃
烷基
RH
alkyl-
-ane
烯烃
烯基
R2C=CR2
alkenyl-
-ene
炔烃
炔基
RC≡CR'
alkynyl-
-yne
苯及衍生物
苯基
RC6H5
RPh
phenyl-
-benzene
甲苯及衍生物
苄基
RCH2C6H5
RBn
benzyl-
1-(substituent)toluene
含卤素取代基
卤代烃中含有碳-卤素键,键能随卤素不同而有变化。一般除氟代烃外,卤代烃都可发生亲核取代反应和消去反应。
分类
取代基名称
化学式
英文前缀
英文后缀
卤代烷
卤代
RX
halo-
alkylhalide
氟代烷
氟代
RF
fluoro-
alkylfluoride
氯代烷
氯代
RCl
chloro-
alkylchloride
溴代烷
溴代
RBr
bromo-
alkylbromide
碘代烷
碘代
RI
iodo-
alkyliodide
含氧
不同的碳氧键会因其中原子杂化程度的不同而有性质上的差异。sp杂化的氧原子有吸电子效应,而sp则有给电子效应。
分类
官能团名称
化学式
英文前缀
英文后缀
酰卤
卤代甲酰基
RCOX
haloformyl-
-oyl halide
醇
羟基
ROH
hydroxy-
-ol
酮
羰基
RCOR'
keto-, oxo-
-one
醛
醛基
RCHO
aldo-
-al
碳酸酯
碳酸酯
ROCOOR
alkylcarbonate
羧酸盐
羧酸根
RCOO
carboxy-
-oate
羧酸
羧基
RCOOH
carboxy-
-oic acid
醚
醚
ROR'
alkoxy-
alkyl alkylether
酯
酯
RCOOR'
alkyl alkanoate
氢过氧化物
氢过氧基
ROOH
hydroperoxy-
alkylhydroperoxide
过氧化物
过氧基
ROOR
peroxy-
alkylperoxide
含氮
分类
官能团名称
化学式
英文前缀
英文后缀
酰胺
酰胺
RCONH2
carboxamido-
-amide
胺
伯胺
RNH2
amino-
-amine
仲胺
R2NH
amino-
-amine
叔胺
R3N
amino-
-amine
季铵盐
季铵阳离子
R4N
ammonio-
-ammonium
亚胺
一级酮亚胺
RC(=NH)R'
imino-
-imine
二级酮亚胺
RC(=NR)R'
imino-
-imine
一级醛亚胺
RC(=NH)H
imino-
-imine
二级醛亚胺
RC(=NR')H
imino-
-imine
酰亚胺
酰亚胺
RC(=O)NC(=O)R'
imido-
-imide
叠氮化物
叠氮根
RN3
azido-
alkylazide
叠氮苯
偶氮化合物
偶氮基
RN2R'
azo-
-diazene
甲基黄
氰酸酯
氰酸酯
ROCN
cyanato-
alkylcyanate
异腈
RNC
isocyano-
alkylisocyanide
异氰酸酯
异氰酸酯
RNCO
isocyanato-
alkylisocyanate
异氰酸甲酯
异硫氰酸酯
RNCS
isothiocyanato-
alkylisothiocyanate
异硫氰酸烯丙酯
硝酸酯
硝酸酯
RONO2
nitrooxy-, nitroxy-
alkylnitrate
硝酸正戊酯
腈
氰基
RCN
cyano-
alkanenitrile
alkylcyanide
苯甲腈
亚硝酸酯
亚硝酸酯
RONO
nitrosooxy-
alkylnitrite
亚硝酸异戊酯
硝基化合物
硝基
RNO2
nitro-
硝基甲烷
亚硝基化合物
亚硝基
RNO
nitroso-
亚硝基苯
吡啶及衍生物
吡啶基
RC5H4N
4-pyridyl
(pyridin-4-yl)
3-pyridyl
(pyridin-3-yl)
2-pyridyl
(pyridin-2-yl)
-pyridine
尼古丁
含磷硫
与同族的氮和氧相比,有机磷化合物和有机硫化合物中的杂原子倾向于成更多的键。
分类
官能团名称
化学式
英文前缀
英文后缀
膦
膦
R3P
phosphino-
-phosphane
磷酸二酯
磷酸酯
HOPO(OR)2
phosphoric acid di(substituent) ester
di(substituent) hydrogenphosphate
亚磷酸酯
亚磷酸酯
RP(=O)(OH)2
phosphono-
substituentphosphonic acid
磷酸酯
磷酸酯
ROP(=O)(OH)2
phospho-
硫醚
硫醚
RSR'
di(substituent) sulfide
砜
磺酰基
RSO2R'
sulfonyl-
di(substituent) sulfone
磺酸
磺酸基
RSO3H
sulfo-
substituentsulfonic acid
亚砜
亚磺酰基
RSOR'
sulfinyl-
di(substituent)sulfoxide
硫醇
巯基
RSH
mercapto-, sulfanyl-
-thiol
硫氰酸酯
硫氰酸酯
RSCN
thiocyanato-
alkylthiocyanate
二硫化物
二硫键
RSSR'
alkyl alkyl disulfide