有機化學

出自維基百科,自由嘅百科全書
跳去導覽 跳去搵嘢

有機化學(英文Organic chemistry)又叫碳化合物嘅化學,係化學一門,專門研究碳化物碳氫化物衍生物,有乜結構特質成份反應製法。呢類化合物除咗,可以含唔同元素,尤其係鹵族各元素、同等。[1][2]

有機化學個名,源自生物,故名「有機」。而雖然佢叫做「碳化合物嘅化學」,但唔係所有含碳嘅化合物都叫有機化合物。例如二氧化碳一氧化碳碳酸氫鹽碳酸碳酸鹽氰化物(山埃)等等就唔係有機化合物。生物有大量有機化合物,例如植物入面嘅葉綠素、生物所需嘅葡萄糖等都屬於有機化合物。有機化合物變化無窮無盡,係現代不可或缺嘅材料,可以製塑膠石油化工產品嘢食炸藥等等。

甲烷,最簡單嘅有機化合物

分支[編輯]

有機化學呢個範疇好大,入面包含好多其他嘅分支。

例如,因爲生物分子(例如蛋白質)都係有機化合物,所以研究生物體入面嘅化學嘅學科,即係生物化學,都隸屬於有機化學。而藥物化學係建基於有機化學同生物化學上,所以都屬於有機化學嘅分支。

上述嘅分支都係有機化學嘅應用學科。而喺中心嘅有機化學入面,有分為研究分子三維結構嘅立體化學、研究有機反應動力學速率、過渡態等)嘅物理有機化學有機反應、合成複雜嘅有機化合物嘅全合成同埋半合成、解決有機合成路綫嘅逆合成分析等等。

有機化合物[編輯]

內文:有機化合物

有機化學就係研究有機化合物嘅學科。化學家將有機化合物分為幾個大類:

官能團[編輯]

內文:官能團

官能團係有機化學入面其中一個好重要嘅概念。官能團講緊嘅就係一個可以帶俾一個有機化合物特有性質嘅基團。例如乙酸丙酸都有羧基。有相同官能團嘅化合物通常有差唔多嘅反應,但視乎情況(例如位阻效應等等),有時候佢哋嘅反應會有少少唔同。例如乙醇之所以屬於,可以同其他一級醇一樣發生氧化、取代等嘅反應,係因爲分子入面有羥基基團)。但佢嘅氧化反應同二級醇(例如2-丙醇)唔同(前者氧化出羧酸而後者出),係因爲乙醇係一級醇而2-丙醇係二級醇(雖然大家都係醇類)。前者嘅α碳(連著羥基嘅碳)剩係連住1個烷基,後者嘅α碳連住2個烷基,所以氧化之後嘅產物唔同。

命名[編輯]

IUPAC有自己一套嘅系統去命名有機化合物,叫IUPAC有機物命名法。簡單去講,就係用天干去表示分子、烷基碳嘅數目,例如甲代表1個碳,乙代表兩個碳等等;多過10個碳嘅化合物嘅話用數字代表碳嘅數目,例如十一烷等。只含碳碳單鍵、碳氫單鍵嘅化合物叫烷烴,有碳碳雙鍵嘅叫烯烴,有碳碳三鍵嘅叫炔烴。如果分子有官能團,咁樣個名就要寫碳嘅數目加埋官能團嘅名,例如有3個碳嘅羧酸丙酸,有兩個碳嘅乙醛。而官能團嘅位置用阿拉伯數字表示,官能團嘅數目就用中國數字表示。例如一個氯代烴有3個碳,而喺2號碳上有2個氯原子,咁個名就係:2,2-二氯丙烷

可以見到2,2-二氯丙烷有3個碳,而喺2號碳(中間嘅碳原子)上面有兩個氯原子

但其實好多人都會慣咗用俗名去叫某啲有機化合物,例如叫乙酸做醋酸,或者叫2-羥基苯甲酸做水楊酸。日常生活入面通常會用俗名。

表示方法[編輯]

同其他化合物一樣,有機化合物可以用化學式表示。例如乙烷可寫成,而佢嘅結構簡式。而化學家成日會用鍵綫式,鍵綫式用畫畫嘅方法表現有機化合物嘅結構。碳骨架裏面每個曲折位同頭尾都代表一個碳,碳上高嘅氫原子嘅數目可以透過碳四價嘅定理去推斷,所以通常都會省略。如下:

Pentane-skeletal.png

上邊嘅鍵綫式有三個曲折嘅位,加埋頭尾兩點,總共有五個碳,而成個分子得碳碳單鍵同碳氫單鍵,所以係(正)戊烷。透過碳四價嘅定理可以推斷戊烷裏面氫原子嘅數量。

表示有機化合物仲有其他比較特別嘅方式,例如紐曼式哈沃斯投影式費歇爾投影式等等。

有機反應[編輯]

內文:有機反應

有機反應就係有機化合物嘅反應,由整番梘皂化反應,到後期嘅 Diels-Alder反應Wittig反應等,都屬於有機反應。 佢有好多嘅種類,例如加成反應、氧化還原等等。呢啲有機反應非常重要,科學家就係利用有機反應嚟去合成一啲重要嘅化合物,例如藥物。

反應機理[編輯]

內文:推箭嘴反應機理

反應機理,又叫反應機構,係用嚟講反應點樣進行嘅,描述緊電子點樣流動、化學鍵嘅斷開同埋形成。而反應機理通常會用曲箭嘴來表示,一個正常嘅箭嘴就代表住一對電子,而半箭嘴就代表着一粒電子嘅流動。常見嘅反應機理有雙分子親核取代反應親電加成反應等。

有機合成[編輯]

內文:有機合成全合成

化學家成日要合成好多重要嘅物質,例如醫藥、染料等等,而以上物質大部分時候都係有機化合物。有機合成就正正係有機化合物嘅合成,係有機化學入面好重要嘅分支。關於有機合成嘅技巧,艾里亞斯·詹姆斯·科里(英文:Elias James Corey)引進咗逆合成分析,即係將比較複雜嘅目標分子(想合成嘅分子)一步一步咁分拆,每一步用逆合成箭嘴(⇒或⇨)來標記,拆到目標分子嘅原料爲止,從而揾到合成路綫。一個好嘅合成要產率高、步驟少,而且用到嘅試劑盡量要低毒性,減少對環境嘅影響。

特敏福嘅全合成,由諾貝爾化學獎得主艾里亞斯·詹姆斯·科里及其團隊研發

全合成係有機合成嘅一種,呢個詞語由羅拔·伯恩斯·伍華德(英文:Robert Burns Woodward)發明,意思係用市場買到嘅化合物去合成複雜嘅有機化合物(通常都係天然產物[3]。全合成唔會依賴生物過程(例如作爲催化劑等),但會用到海量嘅有機反應同試劑。佢嘅重要性在於發現新嘅反應同試劑,同埋合成好有用嘅有機化合物。

參見[編輯]

參考[編輯]

  1. "Organic Chemistry". ACS. 喺2013-12-16搵到.
  2. Clayden, N. Greeves & S. Warren (2012). Organic Chemistry. Oxford University Press. pp. pp. 1-15. ISBN 0199270295. 原先內容歸檔喺2013-12-16. 喺2013-12-16搵到.CS1 maint: extra text (link)
  3. K. C. Nicolaou; D. Vourloumis; N. Winssinger and P. S. Baran (2000). "The Art and Science of Total Synthesis at the Dawn of the Twenty-First Century" (reprint). Angewandte Chemie International Edition. 39 (1): 44–122. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<44::AID-ANIE44>3.0.CO;2-L. PMID 10649349.