Има много органични съединения, но сред тях има съединения с общи и подобни свойства. Следователно всички те се класифицират според общи характеристики, обединени в отделни класове и групи. Класификацията се основава на въглеводороди – съединения, които се състоят само от въглеродни и водородни атоми. Останалата органична материя е „Други класове органични съединения“.
Въглеводородите се разделят на два големи класа: ациклични и циклични съединения.
Ациклични съединения (мастни или алифатни) – съединения, чиито молекули съдържат отворена (незатворена в пръстен) неразклонена или разклонена въглеродна верига с единични или множествени връзки. Ацикличните съединения се разделят на две основни групи:
наситени (гранични) въглеводороди (алкани),в който всички въглеродни атоми са свързани помежду си само чрез прости връзки;
ненаситени (ненаситени) въглеводороди,в който между въглеродните атоми, освен единични прости връзки, има и двойни и тройни връзки.
Ненаситените (ненаситени) въглеводороди се делят на три групи: алкени, алкини и алкадиени.
Алкени(олефини, етиленови въглеводороди) – ацикличните ненаситени въглеводороди, които съдържат една двойна връзка между въглеродните атоми, образуват хомоложна серия с обща формула C n H 2n. Имената на алкените се образуват от имената на съответните алкани с наставката "-an", заменена с наставката "-en". Например пропен, бутен, изобутилен или метилпропен.
Алкини(ацетиленови въглеводороди) – въглеводородите, които съдържат тройна връзка между въглеродните атоми, образуват хомоложна серия с обща формула C n H 2n-2. Имената на алкените се образуват от имената на съответните алкани с наставката "-an", заменена с наставката "-in". Например етин (ацилен), бутин, пептин.
Алкадиени – органични съединения, които съдържат две двойни връзки въглерод-въглерод. В зависимост от това как са разположени двойните връзки една спрямо друга, диените се разделят на три групи: спрегнати диени, алени и диени с изолирани двойни връзки. Обикновено диените включват ациклични и циклични 1,3-диени, образуващи с общите формули CnH2n-2 и CnH2n-4. Ацикличните диени са структурни изомери на алкини.
Цикличните съединения от своя страна се разделят на две големи групи:
- карбоциклични съединения – съединения, чиито пръстени се състоят само от въглеродни атоми; Карбоцикличните съединения се подразделят на алициклични – наситени (циклопарафини) и ароматни;
- хетероциклични съединения – съединения, чиито цикли се състоят не само от въглеродни атоми, но и от атоми на други елементи: азот, кислород, сяра и др.
В молекули както на ациклични, така и на циклични съединенияводородните атоми могат да бъдат заменени с други атоми или групи от атоми, като по този начин чрез въвеждане на функционални групи могат да се получат производни на въглеводороди. Това свойство допълнително разширява възможностите за получаване на различни органични съединения и обяснява тяхното разнообразие.
Наличието на определени групи в молекулите на органичните съединения определя общността на техните свойства. Това е основата за класификацията на производните на въглеводородите.
„Други класове органични съединения“ включват следното:
алкохолисе получават чрез заместване на един или повече водородни атоми с хидроксилни групи – о Това е съединение с обща формула R – (OH) x, където x – брой хидроксилни групи.
Алдехидисъдържат алдехидна група (C = O), която винаги е в края на въглеводородната верига.
карбоксилни киселинисъдържа една или повече карбоксилни групи – COOH.
Естери – производни на кислородсъдържащи киселини, които формално са продукти на заместване на водородни атоми на хидроксиди – OH киселинна функция на въглеводороден остатък; също се считат за ацилови производни на алкохоли.
Мазнини (триглицериди) – естествени органични съединения, пълни естери на глицерол и еднокомпонентни мастни киселини; принадлежат към класа на липидите. Естествените мазнини съдържат три линейни киселинни радикала и обикновено четен брой въглеродни атоми.
Въглехидрати – органични вещества, съдържащи права верига от няколко въглеродни атома, карбоксилна група и няколко хидроксилни групи.
Аминисъдържат амино група – NH2
Аминокиселини– органични съединения, чиято молекула съдържа едновременно карбоксилни и аминови групи.
катерици – високомолекулни органични вещества, които се състоят от алфа-аминокиселини, свързани във верига с пептидна връзка.
Нуклеинова киселина – високомолекулни органични съединения, биополимери, образувани от нуклеотидни остатъци.
Имате ли някакви въпроси? Искате ли да научите повече за класификацията на органичните съединения?
За да получите помощ от учител -.
Първият урок е безплатен!
blog.site, при пълно или частично копиране на материала е необходима връзка към източника.
Класификация на органичните вещества
В зависимост от вида на структурата на въглеродната верига, органичните вещества се разделят на:
- ациклични и циклични.
- маргинални (наситени) и ненаситени (ненаситени).
- карбоциклични и хетероциклични.
- алициклични и ароматни.
Ацикличните съединения са органични съединения, в чиито молекули няма цикли и всички въглеродни атоми са свързани един с друг в прави или разклонени отворени вериги.
От своя страна сред ацикличните съединения се разграничават ограничаващи (или наситени) съединения, които съдържат само единични въглерод-въглеродни (C-C) връзки във въглеродния скелет и ненаситени (или ненаситени) съединения, съдържащи кратни - двойни (C \u003d C) или тройни (C ≡ C) комуникации.
Цикличните съединения са химични съединения, в които има три или повече свързани атома, образуващи пръстен.
В зависимост от това кои атоми са образувани пръстените, се разграничават карбоциклични съединения и хетероциклични съединения.
Карбоцикличните съединения (или изоцикличните) съдържат само въглеродни атоми в своите цикли. Тези съединения от своя страна се разделят на алициклични съединения (алифатни циклични) и ароматни съединения.
Хетероцикличните съединения съдържат един или повече хетероатоми във въглеводородния цикъл, най-често кислородни, азотни или серни атоми.
Най-простият клас органични вещества са въглеводородите - съединения, които се образуват изключително от въглеродни и водородни атоми, т.е. формално нямат функционални групи.
Тъй като въглеводородите нямат функционални групи, те могат да бъдат класифицирани само според вида на въглеродния скелет. Въглеводородите, в зависимост от вида на техния въглероден скелет, се разделят на подкласове:
1) Ограничаващите ациклични въглеводороди се наричат алкани. Общата молекулна формула на алканите се записва като C n H 2n+2, където n е броят на въглеродните атоми във въглеводородна молекула. Тези съединения нямат междукласови изомери.
2) Ацикличните ненаситени въглеводороди се разделят на:
а) алкени - те съдържат само една многократна, а именно една двойна C \u003d C връзка, общата формула на алкените е C n H 2n,
б) алкини - в алкиновите молекули също има само една кратна, а именно тройна C≡C връзка. Общата молекулна формула на алкините е C n H 2n-2
в) алкадиени - в молекулите на алкадиените има две двойни С=С връзки. Общата молекулна формула на алкадиените е C n H 2n-2
3) Цикличните наситени въглеводороди се наричат циклоалкани и имат обща молекулна формула C n H 2n.
Останалите органични вещества в органичната химия се разглеждат като производни на въглеводороди, образувани при въвеждането на така наречените функционални групи във въглеводородните молекули, които съдържат други химични елементи.
Така формулата на съединения с една функционална група може да бъде записана като R-X, където R е въглеводороден радикал, а X е функционална група. Въглеводороден радикал е фрагмент от въглеводородна молекула без един или повече водородни атоми.
Според наличието на определени функционални групи съединенията се разделят на класове. Основните функционални групи и класове съединения, в които са включени, са представени в таблицата:
Така различни комбинации от видове въглеродни скелети с различни функционални групи дават голямо разнообразие от варианти на органични съединения.
Халогенни производни на въглеводороди
Халогенните производни на въглеводородите са съединения, получени чрез заместване на един или повече водородни атоми в молекула на всеки първоначален въглеводород с един или повече атоми на халоген, съответно.
Нека някакъв въглеводород има формулата C n H m, то при заместване в молекулата му х водородни атоми на х халогенни атоми, формулата за халогенното производно ще изглежда така C n H m-X Hal X. Така монохлорните производни на алканите имат формулата C n H 2n+1 Cl, дихлоро производни C n H 2n Cl 2и т.н.
Алкохоли и феноли
Алкохолите са производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заменени с хидроксилната група -OH. Алкохолите с една хидроксилна група се наричат моноатомен, сдве - двуатомна, с три триатомени т.н. Например:
Наричат се още алкохоли с две или повече хидроксилни групи многовалентни алкохоли.Общата формула за ограничаване на едновалентните алкохоли е C n H 2n+1 OH или C n H 2n+2 O. Общата формула за ограничаване на многовалентните алкохоли е C n H 2n+2 O x, където x е атомността на алкохола.
Алкохолите също могат да бъдат ароматни. Например:
бензилов алкохолОбщата формула на такива едновалентни ароматни алкохоли е C n H 2n-6 O.
Въпреки това, трябва ясно да се разбере, че производните на ароматни въглеводороди, в които един или повече водородни атоми в ароматното ядро са заменени с хидроксилни групи не се прилагаткъм алкохолите. Те принадлежат към класа феноли . Например, това дадено съединение е алкохол:
И това е фенол:
Причината фенолите да не се класифицират като алкохоли се крие в техните специфични химични свойства, които значително ги отличават от алкохолите. Лесно е да се види, че моновалентните феноли са изомерни на едновалентните ароматни алкохоли, т.е. също имат общата молекулна формула C n H 2n-6 O.
Амини
Амини наречени амонячни производни, в които един, два или трите водородни атома са заменени с въглеводороден радикал.
Амини, в които само един водороден атом е заменен с въглеводороден радикал, т.е. с обща формула R-NH 2 се наричат първични амини.
Наричат се амини, в които два водородни атома са заменени с въглеводородни радикали вторични амини. Формулата за вторичен амин може да бъде написана като R-NH-R'. В този случай радикалите R и R' могат да бъдат еднакви или различни. Например:
Ако няма водородни атоми при азотния атом в амините, т.е. и трите водородни атома на амонячната молекула са заменени с въглеводороден радикал, тогава такива амини се наричат третични амини. Най-общо формулата на третичен амин може да бъде записана като:
В този случай радикалите R, R', R'' могат да бъдат или напълно идентични, или и трите да са различни.
Общата молекулна формула на първичните, вторичните и третичните ограничаващи амини е C n H 2 n +3 N.
Ароматните амини само с един ненаситен заместител имат общата формула C n H 2 n -5 N
Алдехиди и кетони
Алдехидинаречени производни на въглеводороди, в които при първичния въглероден атом два водородни атома са заменени с един кислороден атом, т.е. производни на въглеводороди, в структурата на които има алдехидна група –CH=O. Общата формула за алдехидите може да бъде записана като R-CH=O. Например:
Кетонинаречени производни на въглеводороди, в които два водородни атома при вторичния въглероден атом са заменени с кислороден атом, т.е. съединения, в структурата на които има карбонилна група -C (O) -.
Общата формула за кетони може да бъде записана като R-C(O)-R'. В този случай радикалите R, R' могат да бъдат еднакви или различни.
Например:
| пропан той | бутан той |
Както можете да видите, алдехидите и кетоните са много сходни по структура, но все пак се разграничават като класове, тъй като имат значителни разлики в химичните свойства.
Общата молекулна формула на наситените кетони и алдехиди е една и съща и има формата C n H 2 n O
карбоксилни киселини
карбоксилни киселининаричат производни на въглеводороди, в които има карбоксилна група -СООН.
Ако една киселина има две карбоксилни групи, киселината се нарича дикарбоксилна киселина.
Пределните монокарбоксилни киселини (с една -COOH група) имат обща молекулна формула под формата C n H 2 n O 2
Ароматните монокарбоксилни киселини имат обща формула C n H 2 n -8 O 2
Етери
етери -органични съединения, в които два въглеводородни радикала са индиректно свързани чрез кислороден атом, т.е. имат формула под формата R-O-R'. В този случай радикалите R и R' могат да бъдат еднакви или различни.
Например:
Общата формула на наситените етери е същата като при наситените едновалентни алкохоли, т.е. CnH2n+1OH или CnH2n+2O.
Естери
Естерите са клас съединения на базата на органични карбоксилни киселини, в които водородният атом в хидроксилната група е заменен с въглеводороден радикал R. Общата форма на естерите може да бъде записана като:
Например:
Нитро съединения
Нитро съединения- производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заместени с нитро група -NO 2.
Пределните нитро съединения с една нитро група имат общата молекулна формула C n H 2 n +1 NO 2
Аминокиселини
Съединения, които едновременно имат две функционални групи в структурата си - амино NH 2 и карбоксил - COOH. Например,
NH2-CH2-COOH
Ограничаващите аминокиселини с една карбоксилна и една амино група са изомерни на съответните ограничаващи нитро съединения, т.е. като те имат общата молекулна формула C n H 2 n +1 NO 2
В заданията на USE за класификация на органични вещества е важно да можете да запишете общите молекулни формули на хомоложните серии на различни видове съединения, като знаете структурните характеристики на въглеродния скелет и наличието на определени функционални групи. За да научите как да определяте общите молекулни формули на органични съединения от различни класове, материалът по тази тема ще бъде полезен.
Номенклатура на органичните съединения
Характеристиките на структурата и химичните свойства на съединенията са отразени в номенклатурата. Основните видове номенклатура са систематичени тривиален.
Систематичната номенклатура всъщност предписва алгоритми, според които едно или друго наименование се съставя в строго съответствие със структурните характеристики на молекулата на органичното вещество или, грубо казано, неговата структурна формула.
Обмислете правилата за именуване на органични съединения според систематичната номенклатура.
Когато именувате органични вещества според систематичната номенклатура, най-важното е да определите правилно броя на въглеродните атоми в най-дългата въглеродна верига или да преброите броя на въглеродните атоми в цикъл.
В зависимост от броя на въглеродните атоми в основната въглеродна верига, съединенията ще имат различен корен в името си:
|
Броят на С атомите в основната въглеродна верига |
Име корен |
|
опора- |
|
|
задържан- |
|
|
шестнадесетичен |
|
|
хепт- |
|
|
dec(c)- |
Вторият важен компонент, който се взема предвид при съставянето на имена, е наличието / отсъствието на множество връзки или функционална група, които са изброени в таблицата по-горе.
Нека се опитаме да дадем име на вещество, което има структурна формула:
1. Основната (и единствена) въглеродна верига на тази молекула съдържа 4 въглеродни атома, така че името ще съдържа корена но-;
2. Във въглеродния скелет няма множествени връзки, следователно суфиксът, който трябва да се използва след корена на думата, ще бъде -an, както в случая на съответните наситени ациклични въглеводороди (алкани);
3. Наличието на функционална група -ОН, при условие че няма повече старши функционални групи, се добавя след корена и наставката от параграф 2. друг суфикс - "ол";
4. В молекули, съдържащи множество връзки или функционални групи, номерирането на въглеродните атоми на главната верига започва от страната на молекулата, до която са по-близо.
Нека да разгледаме друг пример:
Наличието на четири въглеродни атома в основната въглеродна верига ни казва, че коренът „но-“ е в основата на името, а липсата на множествени връзки показва наставката „-an“, която ще последва непосредствено след корена. Най-старата група в това съединение е карбоксилната, която определя дали това вещество принадлежи към класа на карбоксилните киселини. Следователно окончанието на името ще бъде "-овоева киселина". При втория въглероден атом има амино група NH2 -, следователно това вещество принадлежи към аминокиселините. Също при третия въглероден атом виждаме въглеводородния радикал метил ( CH 3 -). Следователно, според систематичната номенклатура, това съединение се нарича 2-амино-3-метилбутанова киселина.
Тривиалната номенклатура, за разлика от систематичната, като правило няма връзка със структурата на веществото, а се дължи главно на неговия произход, както и на химични или физични свойства.
| Формула | Име според систематичната номенклатура | Тривиално име |
| въглеводороди | ||
| CH 4 | метан | блатен газ |
| CH 2 \u003d CH 2 | етен | етилен |
| CH 2 \u003d CH-CH 3 | пропен | пропилей |
| CH≡CH | етин | ацетилен |
| CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 | бутадиен-1,3 | дивинил |
| 2-метилбутадиен-1,3 | изопрен | |
| метилбензен | толуен | |
| 1,2-диметилбензен | орто-ксилен (относно-ксилен) |
|
| 1,3-диметилбензен | мета-ксилен (м-ксилен) |
|
| 1,4-диметилбензен | двойка-ксилен (П-ксилен) |
|
| винилбензен | стирен | |
| алкохоли | ||
| CH3OH | метанол | метилов алкохол, дървесен спирт |
| CH3CH2OH | етанол | етанол |
| CH 2 \u003d CH-CH 2 -OH | пропен-2-ол-1 | алилов алкохол |
| етандиол-1,2 | етиленов гликол | |
| пропантриол-1,2,3 | глицерол | |
| фенол (хидроксибензен) |
карболова киселина | |
| 1-хидрокси-2-метилбензен | орто-крезол (относно-крезол) |
|
| 1-хидрокси-3-метилбензен | мета-крезол (м-крезол) |
|
| 1-хидрокси-4-метилбензен | двойка-крезол (П-крезол) |
|
| фенилметанол | бензилов алкохол | |
| Алдехиди и кетони | ||
| метанал | формалдехид | |
| етанал | ацеталдехид, ацеталдехид | |
| пропенал | акрилов алдехид, акролеин | |
| бензалдехид | бензоен алдехид | |
| пропанон | ацетон | |
| карбоксилни киселини | ||
| (HCOOH) | метанова киселина | мравчена киселина (соли и естери - формиати) |
| (CH3COOH) | етанова киселина | оцетна киселина (соли и естери - ацетати) |
| (CH3CH2COOH) | пропанова киселина | пропионова киселина (соли и естери - пропионати) |
| C15H31COOH | хексадеканова киселина | палмитинова киселина (соли и естери - палмити) |
| C17H35COOH | октадеканова киселина | стеаринова киселина (соли и естери - стеарати) |
| пропенова киселина | акрилова киселина (соли и естери - акрилати) |
|
| HOOC-COOH | етандиова киселина | оксалова киселина (соли и естери - оксалати) |
| 1,4-бензендикарбоксилна киселина | терефталова киселина | |
| Естери | ||
| HCOOCH 3 | метилметаноат | метилформиат, метилов естер на мравчена киселина |
| CH 3 ГОТВАР 3 | метил етаноат | метил ацетат, метилов естер на оцетна киселина |
| CH 3 COOC 2 H 5 | етил етаноат | етилацетат, етилов естер на оцетна киселина |
| CH 2 \u003d CH-COOCH 3 | метил пропеноат | метил акрилат, метилов естер на акрилова киселина |
| Азотни съединения | ||
| аминобензен, фениламин |
анилин | |
| NH2-CH2-COOH | аминоетанова киселина | глицин, аминооцетна киселина |
| 2-аминопропионова киселина | аланин | |
Известно е, че свойствата на органичните вещества се определят от техния състав и химичен строеж. Ето защо не е изненадващо, че класификацията на органичните съединения се основава на теорията за структурата - теорията на Л. М. Бутлеров. Класифицирайте органичните вещества според наличието и реда на свързване на атомите в техните молекули. Най-издръжливата и най-малко променлива част от молекулата на органичната материя е нейният скелет - верига от въглеродни атоми. В зависимост от реда на свързване на въглеродните атоми в тази верига, веществата се разделят на ациклични, които не съдържат затворени вериги от въглеродни атоми в молекули, и карбоциклични, съдържащи такива вериги (цикли) в молекули.
В допълнение към въглеродните и водородните атоми, молекулите на органичните вещества могат да съдържат атоми на други химични елементи. Веществата, в молекулите на които тези така наречени хетероатоми са включени в затворена верига, се класифицират като хетероциклични съединения.
Хетероатомите (кислород, азот и др.) Могат да бъдат част от молекули и ациклични съединения, образувайки функционални групи в тях, например хидроксил - ОН, карбонил, карбоксил, аминогрупа -NH2.
Функционална група- група атоми, която определя най-характерните химични свойства на веществото и принадлежността му към определен клас съединения. 
въглеводородиса съединения, които се състоят само от водородни и въглеродни атоми.
В зависимост от структурата на въглеродната верига органичните съединения се разделят на съединения с отворена верига - ациклични (алифатни) и циклични- със затворена верига от атоми.
Циклите са разделени на две групи: карбоциклични съединения(циклите се образуват само от въглеродни атоми) и хетероцикличен(циклите включват и други атоми, като кислород, азот, сяра).
Карбоцикличните съединения от своя страна включват две серии от съединения: алицикличен и ароматни.
Ароматните съединения в основата на структурата на молекулите имат плоски цикли, съдържащи въглерод със специална затворена система от р-електрони, които образуват обща π-система (единичен π-електронен облак). Ароматичността също е характерна за много хетероциклични съединения.
Всички други карбоциклични съединения принадлежат към алицикличната серия.
Както ацикличните (алифатни), така и цикличните въглеводороди могат да съдържат множество (двойни или тройни) връзки. Такива въглеводороди се наричат ненаситени (ненаситени) за разлика от ограничаващите (наситени), съдържащи само единични връзки.
Ограничете алифатните въглеводородиНаречен алкани, те имат общата формула C n H 2 n +2, където n е броят на въглеродните атоми. Често се използва старото им наименование и сега – парафини.
Съдържащи една двойна връзка, получи името алкени. Те имат обща формула C n H 2 n .
Ненаситени алифатни въглеводородис две двойни връзкиНаречен алкадиени
Ненаситени алифатни въглеводородис една тройна връзкаНаречен алкини. Общата им формула е C n H 2 n - 2.
Ограничете алицикличните въглеводороди - циклоалкани, тяхната обща формула C n H 2 n .
Специална група въглеводороди, ароматен, или арени(със затворена обща π-електронна система), е известен от примера на въглеводороди с обща формула C n H 2 n -6.
Така, ако в техните молекули един или повече водородни атоми са заменени с други атоми или групи от атоми (халогени, хидроксилни групи, аминогрупи и т.н.), въглеводородни производни: халогенни производни, кислородсъдържащи, азотсъдържащи и други органични съединения.
Халогенни производнивъглеводородите могат да се разглеждат като продукти на заместване във въглеводороди на един или повече водородни атоми с халогенни атоми. В съответствие с това може да има ограничаващи и ненаситени моно-, ди-, три- (обикновено поли-) халогенни производни.
Общата формула на монохалогенни производни на наситени въглеводороди:
и съставът се изразява с формулата
C n H 2 n +1 Г,
където R е остатъкът от наситения въглеводород (алкан), въглеводороден радикал (това обозначение се използва допълнително, когато се разглеждат други класове органични вещества), Г е халогенен атом (F, Cl, Br, I).
алкохоли- производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заместени с хидроксилни групи.
Алкохолите се наричат моноатомен, ако имат една хидроксилна група, и ограничават, ако са производни на алкани.
Общата формула на наситени едновалентни алкохоли:
и техният състав се изразява с общата формула:
CnH2n+1OH или CnH2n+2O
Известни са примери за многовалентни алкохоли, т.е. имащи няколко хидроксилни групи.
Феноли- производни на ароматни въглеводороди (серия бензен), в които един или повече водородни атоми в бензеновия пръстен са заменени с хидроксилни групи.
Най-простият представител с формула C 6 H 5 OH се нарича фенол.
Алдехиди и кетони- производни на въглеводороди, съдържащи карбонилна група от атоми (карбонил).
В алдехидните молекули една карбонилна връзка отива към връзката с водородния атом, другата - с въглеводородния радикал.
В случая на кетони карбонилната група е свързана с два (обикновено различни) радикала.
Съставът на ограничаващите алдехиди и кетони се изразява с формулата C n H 2l O.
карбоксилни киселини- производни на въглеводороди, съдържащи карбоксилни групи (-COOH).
Ако има една карбоксилна група в киселинната молекула, тогава карбоксилната киселина е едноосновна. Обща формула на наситени едноосновни киселини (R-COOH). Техният състав се изразява с формулата C n H 2 n O 2 .
Етериса органични вещества, съдържащи два въглеводородни радикала, свързани с кислороден атом: R-O-R или R 1 -O-R 2 .
Радикалите могат да бъдат еднакви или различни. Съставът на етерите се изразява с формулата C n H 2 n +2 O
Естери- съединения, образувани чрез заместване на водородния атом на карбоксилната група в карбоксилни киселини с въглеводороден радикал.
Нитро съединения- производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заместени с нитро група -NO 2 .
Обща формула на ограничаващи мононитро съединения:
и съставът се изразява с общата формула
C n H 2 n +1 NO 2.
Амини- съединения, които се считат за производни на амоняка (NH3), в които водородните атоми са заменени с въглеводородни радикали.
В зависимост от природата на радикала, амините могат да бъдат алифатнии ароматни.
В зависимост от броя на водородните атоми, заменени с радикали, има:
Първични амини с обща формула: R-NH2
Вторични - с обща формула: R 1 -NH-R 2
Третичен - с обща формула:
В конкретен случай вторичните, както и третичните амини могат да имат едни и същи радикали.
Първичните амини могат също да се разглеждат като производни на въглеводороди (алкани), в които един водороден атом е заменен с аминогрупа -NH2. Съставът на ограничаващите първични амини се изразява с формулата C n H 2 n +3 N.
Аминокиселинисъдържат две функционални групи, свързани с въглеводороден радикал: аминогрупа -NH2 и карбоксилна група -COOH.
Съставът на ограничаващите аминокиселини, съдържащи една аминогрупа и една карбоксилна група, се изразява с формулата CnH2n+1NO2.
Известни са други важни органични съединения, които имат няколко различни или идентични функционални групи, дълги линейни вериги, свързани с бензенови пръстени. В такива случаи е невъзможно да се определи точно дали дадено вещество принадлежи към определен клас. Тези съединения често се изолират в специфични групи вещества: въглехидрати, протеини, нуклеинови киселини, антибиотици, алкалоиди и др.
За наименованието на органичните съединения се използват 2 номенклатури - рационална и систематична (IUPAC) и тривиални наименования.
Компилация от наименования по номенклатурата на IUPAC
1) Основата на името на съединението е коренът на думата, обозначаващ наситен въглеводород със същия брой атоми като основната верига.
2) Към корена се добавя суфикс, характеризиращ степента на насищане:
An (ограничаване, без множествени връзки);
-en (при наличие на двойна връзка);
-in (при наличие на тройна връзка).
Ако има няколко множествени връзки, тогава броят на такива връзки (-диен, -триен и т.н.) се посочва в наставката, а след наставката позицията на множествената връзка трябва да бъде посочена в числа, например:
CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 CH 3 -CH = CH -CH 3
бутен-1 бутен-2
CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
бутадиен-1,3
Групи като нитро-, халогени, въглеводородни радикали, които не са включени в главната верига, се изваждат към префикса. Те са изброени по азбучен ред. Позицията на заместителя се обозначава с число преди префикса.
Редът на заглавията е както следва:
1. Намерете най-дългата верига от C атоми.
2. Последователно номерирайте въглеродните атоми на главната верига, като започнете от най-близкия до разклонението край.
3. Името на алкан се състои от имената на страничните радикали, изброени по азбучен ред, указващи позицията в главната верига, и името на главната верига.
Номенклатура на някои органични вещества (тривиална и международна)
Понастоящем са известни повече от 10 милиона органични съединения. Такъв огромен брой съединения изисква строга класификация и единни международни правила за номенклатура. На този въпрос се обръща специално внимание във връзка с използването на компютърни технологии за създаване на различни бази данни.
1.1. Класификация
Структурата на органичните съединения се описва с помощта на структурни формули.
Структурната формула е изображение на последователността от свързващи атоми в молекула с помощта на химически символи.
Концепцията за последователността на свързване на атомите в молекулата е пряко свързана с явлението изомерия,съществуването на съединения с еднакъв състав, но различна химична структура, т.е структуренизомери (изомери сгради).Най-важната характеристика на повечето неорганични съединения е съединение,изразено чрез молекулна формула, например солна киселина НС1, сярна киселина Н 2 SO 4. За органичните съединения съставът и съответно молекулната формула не са недвусмислени характеристики, тъй като много действително съществуващи съединения могат да съответстват на един и същ състав. Например структурните изомери бутан и изобутан, имащи еднаква молекулна формула C 4 ч 10, се различават по последователността на свързващите атоми и имат различни физикохимични характеристики.
Първият критерий за класификация е разделянето на органичните съединения на групи, като се вземе предвид структурата на въглеродния скелет (схема 1.1).
Схема 1.1.Класификация на органичните съединения според структурата на въглеродния скелет
Ацикличните съединения са съединения с отворена верига от въглеродни атоми.
Алифатичен (от гръцки.а leiphar- мазнини) въглеводороди - най-простите представители на ациклични съединения - съдържат само въглеродни и водородни атоми и могат да бъдат богат(алкани) и ненаситени(алкени, алкадиени, алкини). Техните структурни формули често се записват в съкратена (компресирана) форма, както е показано в примера н-пентан и 2,3-диметилбутан. В този случай се пропуска обозначението на единичните връзки, а идентичните групи се ограждат в скоби и се посочва броят на тези групи.
Въглеродната верига може да бъде неразклонен(например в n-пентан) и разклонени(например в 2,3-диметилбутан и изопрен).
Цикличните съединения са съединения със затворена верига от атоми.
В зависимост от естеството на атомите, които изграждат цикъла, се разграничават карбоциклични и хетероциклични съединения.
Карбоциклични съединения съдържат само въглеродни атоми в цикъла и се разделят на ароматени алицикличен(цикличен неароматен). Броят на въглеродните атоми в циклите може да бъде различен. Известни са големи цикли (макроцикли), състоящи се от 30 или повече въглеродни атома.
За образа на цикличните структури са удобни скелетни формули,в който са пропуснати символите на въглеродните и водородните атоми, но са посочени символите на останалите елементи (N, O, S и т.н.). Такива
формули, всеки ъгъл на многоъгълника означава въглероден атом с необходимия брой водородни атоми (като се вземе предвид четиривалентността на въглеродния атом).
Предшественикът на ароматните въглеводороди (арени) е бензенът. Нафталинът, антраценът и фенантренът са полициклични арени. Те съдържат кондензирани бензенови пръстени.
Хетероциклични съединения съдържат в цикъла, в допълнение към въглеродните атоми, един или повече атоми на други елементи - хетероатоми (от гръцки. хетероси- други, различни): азот, кислород, сяра и др.
Голямо разнообразие от органични съединения могат да се разглеждат като цяло като въглеводороди или техни производни, получени чрез въвеждане на функционални групи в структурата на въглеводородите.
Функционалната група е хетероатом или група от невъглеводородни атоми, която определя дали съединението принадлежи към определен клас и е отговорно за неговите химични свойства.
Вторият, по-важен критерий за класификация е разделянето на органичните съединения на класове в зависимост от естеството на функционалните групи. Общите формули и имената на най-важните класове са дадени в табл. 1.1.
Съединения с една функционална група се наричат монофункционални (например етанол), с няколко еднакви функционални групи - полифункционални (напр.
Таблица 1.1.Най-важните класове органични съединения
* Двойните и тройните връзки понякога се наричат функционални групи.
** Понякога използвано име тиоетерине трябва да се използва, защото
се отнася до съдържащи сяра естери (вижте 6.4.2).
глицерол), с няколко различни функционални групи - хетерофункционални (например коламин).
Съединенията от всеки клас са хомоложни серии,т.е. група от свързани съединения с един и същи тип структура, всеки следващ член на който се различава от предходния с хомологичната разлика CH 2 във въглеводородния радикал. Например, най-близките хомолози са етан С 2H6 и пропан CsH8, метанол
CH 3 OH и етанол CH 3 CH 2 OH, пропан CH 3 CH 2 COOH и бутан CH 3 CH 2 CH 2 COOH киселини. Хомолозите имат сходни химични свойства и редовно вариращи физични свойства.
1.2. Номенклатура
Номенклатурата е система от правила, която ви позволява да дадете недвусмислено име на всяко отделно съединение. За медицината познаването на общите правила на номенклатурата е от особено значение, тъй като имената на много лекарства са изградени в съответствие с тях.
В момента е общоприето Систематична номенклатура на IUPAC(IUPAC - Международен съюз по чиста и приложна химия)*.
Въпреки това, те все още са запазени и широко използвани (особено в медицината) тривиален(обикновени) и полутривиални имена, използвани още преди структурата на материята да стане известна. Тези имена може да отразяват природни източници и методи на приготвяне, особено забележими свойства и приложения. Например лактозата (млечна захар) се изолира от млякото (от лат. лактум- мляко), палмитинова киселина - от палмово масло, пирогроздена киселина, получена чрез пиролиза на винена киселина, името на глицерина отразява неговия сладък вкус (от гръцки. glykys- сладка).
Тривиалните имена особено често имат естествени съединения - аминокиселини, въглехидрати, алкалоиди, стероиди. Използването на някои установени тривиални и полутривиални имена е разрешено от правилата на IUPAC. Такива имена включват, например, "глицерол" и имената на много добре известни ароматни въглеводороди и техните производни.
* Правила на номенклатурата на IUPAC за химия. Т. 2. - Органична химия / пер. от английски. - М.: ВИНИТИ, 1979. - 896 с.; Хлебников А.Ф., Новиков М.С.Съвременна номенклатура на органичните съединения или как да наименуваме правилно органичните вещества. - Санкт Петербург: НПО "Професионалист", 2004. - 431 с.
В тривиалните имена на дизаместени производни на бензен взаимното разположение на заместителите в пръстена се обозначава с префикси орто- (о-)- за близки групи мета- (м-)през един въглероден атом и пара-(n-)- против. Например:
За да използвате систематичната номенклатура на IUPAC, трябва да знаете съдържанието на следните номенклатурни термини:
органичен радикал;
структура на предците;
Характерна група;
Депутат;
Локант.
Органичен радикал* - останалата част от молекулата, от която един или повече водородни атоми са отстранени и една или повече валенции остават свободни.
Въглеводородните радикали от алифатната серия имат общо име - алкили(в общи формули, обозначени с R), ароматни радикали - арили(Ar). Първите два представителя на алкани - метан и етан - образуват едновалентни радикали метил CH 3 - и етил CH 3 CH 2 -. Имената на едновалентните радикали обикновено се образуват чрез заместване на наставката -ан наставка -аз ще.
Нарича се въглероден атом, свързан само с един въглероден атом (т.е. краен). основен,с две - втори,с три - третиченс четири - кватернер.
* Този термин не трябва да се бърка с термина "свободен радикал", който характеризира атом или група от атоми с несдвоен електрон.
Всеки следващ хомолог, поради неравновесието на въглеродните атоми, образува няколко радикала. Когато водородният атом се отстрани от крайния въглероден атом на пропана, се получава радикал н-пропил (нормален пропил), а от вторичния въглероден атом - изопропиловият радикал. Бутанът и изобутанът образуват два радикала. Писмо н-(което е позволено да бъде пропуснато) преди името на радикала показва, че свободната валентност е в края на правата верига. Префикс второ- (вторичен) означава, че свободната валентност е при вторичния въглероден атом и префиксът тер- (третичен) - in the tertiary.
структура на предците - химическата структура, която е в основата на нареченото съединение. В ацикличните съединения се разглежда изходната структура основна верига от въглеродни атоми,в карбоциклични и хетероциклични съединения - цикъл.
характерна група - функционална група, свързана с основната структура или частично включена в нейния състав.
Депутат- всеки атом или група от атоми, които заместват водороден атом в органично съединение.
Локант(от лат. локус- място) число или буква, показваща позицията на заместител или множествена връзка.
Най-широко използвани са два вида номенклатура: заместваща и радикално-функционална.
1.2.1. Заместваща номенклатура
Общият дизайн на името по заместваща номенклатура е показан на схема 1.2.
Схема 1.2.Обща конструкция на наименованието на съединението според заместващата номенклатура
Името на органичното съединение е сложна дума, която включва името на изходната структура (корен) и имената на различни видове заместители (под формата на префикси и суфикси), отразяващи тяхната природа, местоположение и брой. Оттук и името на тази номенклатура - замяна.
Заместителите са разделени на два вида:
Въглеводородни радикали и характерни групи, обозначени само с префикси (Таблица 1.2);
Групи характеристики, обозначени както с префикси, така и с наставки, в зависимост от старшинството (Таблица 1.3).
За съставяне на името на органично съединение съгласно заместващата номенклатура се използва следната последователност от правила.
Таблица 1.2.Някои характерни групи, обозначени само с префикси
Таблица 1.3.Префикси и суфикси, използвани за обозначаване на най-важните групи характеристики
* Въглеродният атом, маркиран с цвят, е включен в основната структура.
** Повечето феноли имат тривиални имена.
Правило 1 Избор на старша характерна група. Всички налични заместители са идентифицирани. Сред характерните групи старшата група (ако има такава) се определя с помощта на скалата за старшинство (виж Таблица 1.3).
Правило 2 Определяне на структурата на предците. Основната верига от въглеродни атоми се използва като основна структура в ацикличните съединения и основната циклична структура в карбоцикличните и хетероцикличните съединения.
Основната верига от въглеродни атоми в ацикличните съединения се избира според критериите по-долу, като всеки следващ критерий се използва, ако предишният не води до недвусмислен резултат:
Максималният брой характерни групи, обозначени както с префикси, така и с наставки;
Максимален брой множествени връзки;
Максимална дължина на веригата на въглеродните атоми;
Максималният брой групи характеристики, обозначени само с префикси.
Правило 3 Номерирането на родителската структура. Родителската структура е номерирана, така че най-високата характеристична група да получи най-малкия локант. Ако изборът на номериране е двусмислен, тогава се прилага правилото за най-малките локанти, т.е. те се номерират така, че заместителите да получат най-малките числа.
Правило 4 Името на родителския структурен блок със старшата характерна група. В името на структурата на предците степента на наситеност се отразява от наставки: -ан в случай на наситен въглероден скелет, -en - при наличие на двойно и -във - тройна връзка. Наставката е прикрепена към името на структурата на предците, обозначаваща старшата характерна група.
Правило 5 Имена на заместители (с изключение на старшата характеристична група). Наименувайте заместителите, означени с представки по азбучен ред. Позицията на всеки заместител и всяка множествена връзка се обозначава с числата, съответстващи на номера на въглеродния атом, към който е свързан заместителят (за множествена връзка се посочва само най-малкото число).
В руската терминология числата се поставят преди префикси и след наставки, например 2-аминоетанол H 2 NCH 2 CH 2 OH, бутадиен-1,3
CH 2 \u003d CH-CH = CH 2, пропанол-1 CH 3 CH 2 CH 2 OH.
За да се илюстрират тези правила, по-долу са дадени примери за изграждане на имената на редица съединения в съответствие с общата схема 1.2. Във всеки случай се отбелязват особеностите на структурата и начина, по който те са отразени в името.
Схема 1.3.Изграждане на систематично име за халотан
2-бромо-1,1,1-трифлуоро-2-хлороетан (средство за инхалационна анестезия)
Ако съединението има няколко идентични заместителя при един и същ въглероден атом, локантът се повтаря толкова пъти, колкото има заместители, с добавяне на съответния умножаващ префикс (Схема 1.3). Заместителите са изброени по азбучен ред, с префикса за умножение (в този пример - три-) не се вземат предвид по азбучен ред. Схема 1.4.Изграждане на систематично наименование на цитрала
след наставката -ал, що се отнася до комбинацията - оева киселина, не можете да посочите позицията на характерните групи, тъй като те винаги са в началото на веригата (схема 1.4). Двойните връзки отразяват суфикс -диен със съответните локанти в името на родителската структура.
Суфиксът обозначава най-високата от трите групи характеристики (схема 1.5); други заместители, включително не-старши характеристични групи, са изброени по азбучен ред като префикси.
Схема 1.5.Изграждане на систематично име за пенициламин
Схема 1.6.Изграждане на систематично наименование на оксалоцетната киселина
оксобутандиова киселина (продукт на въглехидратния метаболизъм)
Префикс за умножениеди- преди комбинацията -оева киселина показва наличието на две старши групи характеристики (схема 1.6). Локант преди оксо- пропуснат, защото различна позиция на оксо групата съответства на същата структура.
Схема 1.7.Изграждане на систематично име за ментол
Номерирането в цикъла е от въглеродния атом, към който е свързана най-високата характеристична група (ОН) (Схема 1.7), въпреки факта, че най-малкият набор от локанти на всички заместители в пръстена може да бъде 1,2,4-, а не 1,2,5 - (както в разглеждания пример).
Схема 1.8.Изграждане на систематично име за пиридоксал
азЗаместители: ХИДРОКСИМЕТИЛ, ХИДРОКСИ, МЕТИЛ аз
Алдехидна група, чийто въглероден атом не е включен в изходната структура (схема 1.8), се обозначава със суфикса - карбалдехид (виж таблица 1.3). Група -CH 2 OH се счита за съставен заместител и се нарича "хидроксиметил", тоест метил, в който водородният атом на свой ред е заменен с хидроксилна група. Други примери за заместители на съединението: диметиламино-(CH3)2N-, етокси-(съкратено от етилокси) C 2Н5О-.
1.2.2. Радикално-функционална номенклатура
Радикално-функционалната номенклатура се използва по-рядко от заместващата номенклатура. Използва се главно за такива класове органични съединения като алкохоли, амини, етери, сулфиди и някои други.
За съединения с една функционална група общоприетото наименование включва името на въглеводородния радикал, а наличието на функционална група се отразява косвено чрез наименованието на съответния клас съединения, възприет в този тип номенклатура (Таблица 1.4).
Таблица 1.4.Имена на класове съединения, използвани в радикалната функционална номенклатура*
1.2.3. Изграждане на структура по систематично име
Изобразяването на структура от систематично име обикновено е по-лесна задача. Първо се записва основната структура - отворена верига или цикъл, след което се номерират въглеродните атоми и се подреждат заместителите. В заключение, водородните атоми се добавят при условие, че всеки въглероден атом е четиривалентен.
Като пример, конструкцията на структурите на лекарството PAS (съкратено от пара-аминосалицилова киселина, систематично наименование - 4-амино-2-хидроксибензоена киселина) и лимонена (2-хидроксипропан-1,2,3-трикарбоксилна) киселина е дадено.
4-амино-2-хидроксибензоена киселина
Родителска структура - тривиалното име на цикъла с най-висока характеристика
група (COOH):
Подреждането на заместителите е група при С-4 атома и ОН група при С-2 атома:
2-хидроксипропан-1,2,3-трикарбоксилна киселина
Основна въглеродна верига и номерация:
Подреждането на заместителите е три СООН групи (-трикарбоксилна киселина) и ОН група при С-2 атома:
Добавяне на водородни атоми:
Трябва да се отбележи, че в систематичното наименование на лимонената киселина, пропан,не по-дълга верига - пентан,тъй като е невъзможно да се включат въглеродни атоми на всички карбоксилни групи във верига с пет въглерода.
Всички вещества, които съдържат въглероден атом, в допълнение към карбонати, карбиди, цианиди, тиоцианати и въглеродна киселина, са органични съединения. Това означава, че те могат да бъдат създадени от живи организми от въглеродни атоми чрез ензимни или други реакции. Днес много органични вещества могат да бъдат синтезирани изкуствено, което позволява развитието на медицината и фармакологията, както и създаването на високоякостни полимерни и композитни материали.
Класификация на органичните съединения
Органичните съединения са най-многобройният клас вещества. Тук има около 20 вида вещества. Те са различни по химични свойства, различават се по физически качества. Тяхната точка на топене, маса, летливост и разтворимост, както и агрегатното им състояние при нормални условия също са различни. Между тях:
- въглеводороди (алкани, алкини, алкени, алкадиени, циклоалкани, ароматни въглеводороди);
- алдехиди;
- кетони;
- алкохоли (двувалентни, едновалентни, многовалентни);
- етери;
- естери;
- карбоксилни киселини;
- амини;
- аминокиселини;
- въглехидрати;
- мазнини;
- протеини;
- биополимери и синтетични полимери.
Тази класификация отразява характеристиките на химическата структура и наличието на специфични атомни групи, които определят разликата в свойствата на дадено вещество. В общи линии класификацията, която се основава на конфигурацията на въглеродния скелет, която не отчита характеристиките на химичните взаимодействия, изглежда различно. Според неговите разпоредби органичните съединения се разделят на:
- алифатни съединения;
- ароматни вещества;
- хетероциклични съединения.
Тези класове органични съединения могат да имат изомери в различни групи вещества. Свойствата на изомерите са различни, въпреки че техният атомен състав може да бъде еднакъв. Това следва от разпоредбите, определени от А. М. Бутлеров. Освен това теорията за структурата на органичните съединения е водещата основа за всички изследвания в органичната химия. Той се поставя на едно ниво с периодичния закон на Менделеев.
Самото понятие за химическа структура е въведено от А. М. Бутлеров. В историята на химията се появява на 19 септември 1861 г. Преди това в науката имаше различни мнения и някои учени напълно отричаха съществуването на молекули и атоми. Следователно в органичната и неорганичната химия нямаше ред. Освен това няма закономерности, по които е възможно да се съди за свойствата на конкретни вещества. В същото време имаше и съединения, които с еднакъв състав проявяваха различни свойства.
Изявленията на А. М. Бутлеров в много отношения насочиха развитието на химията в правилната посока и създадоха солидна основа за това. Чрез него беше възможно да се систематизират натрупаните факти, а именно химичните или физичните свойства на определени вещества, моделите на тяхното влизане в реакции и т.н. Дори предвиждането на начини за получаване на съединения и наличието на някои общи свойства стана възможно благодарение на тази теория. И най-важното, А. М. Бутлеров показа, че структурата на молекулата на веществото може да бъде обяснена от гледна точка на електрически взаимодействия.
Логиката на теорията за структурата на органичните вещества
Тъй като преди 1861 г. мнозина в химията отхвърляха съществуването на атом или молекула, теорията за органичните съединения се превърна в революционно предложение за научния свят. И тъй като самият А. М. Бутлеров изхожда само от материалистични заключения, той успя да опровергае философските идеи за органичната материя.
Той успя да покаже, че молекулярната структура може да бъде разпозната емпирично чрез химични реакции. Например, съставът на всеки въглехидрат може да се определи чрез изгаряне на определено количество от него и преброяване на получените вода и въглероден диоксид. Количеството азот в молекулата на амина също се изчислява по време на горене чрез измерване на обема на газовете и освобождаване на химическото количество молекулярен азот.
Ако разгледаме преценките на Бутлеров за химическата структура, която зависи от структурата, в обратна посока, тогава се налага ново заключение. А именно: познавайки химичната структура и състава на дадено вещество, човек може емпирично да предположи неговите свойства. Но най-важното е, че Бутлеров обясни, че в органичната материя има огромен брой вещества, които проявяват различни свойства, но имат същия състав.
Общи положения на теорията
Разглеждайки и изследвайки органичните съединения, А. М. Бутлеров извежда някои от най-важните закономерности. Той ги комбинира в разпоредбите на теорията, обясняваща структурата на химикалите от органичен произход. Разпоредбите на теорията са както следва:
- в молекулите на органичните вещества атомите са свързани помежду си в строго определена последователност, която зависи от валентността;
- химическата структура е директният ред, според който атомите са свързани в органични молекули;
- химическата структура определя наличието на свойства на органично съединение;
- в зависимост от структурата на молекулите с еднакъв количествен състав могат да се появят различни свойства на веществото;
- всички атомни групи, участващи в образуването на химично съединение, имат взаимно влияние една върху друга.
Всички класове органични съединения са изградени според принципите на тази теория. След като постави основите, А. М. Бутлеров успя да разшири химията като област на науката. Той обясни, че поради факта, че въглеродът проявява валентност четири в органичните вещества, се определя разнообразието от тези съединения. Наличието на много активни атомни групи определя дали дадено вещество принадлежи към определен клас. И именно поради наличието на специфични атомни групи (радикали) се проявяват физичните и химичните свойства.
Въглеводороди и техните производни
Тези органични съединения на въглерод и водород са най-простите по състав сред всички вещества от групата. Те са представени от подклас алкани и циклоалкани (наситени въглеводороди), алкени, алкадиени и алкатриени, алкини (ненаситени въглеводороди), както и подклас ароматни вещества. В алканите всички въглеродни атоми са свързани само чрез единична С-С връзка, поради което нито един Н атом не може да бъде вграден в състава на въглеводорода.
В ненаситените въглеводороди водородът може да бъде включен на мястото на двойната С=С връзка. Също така C-C връзката може да бъде тройна (алкини). Това позволява на тези вещества да влизат в много реакции, свързани с редукция или добавяне на радикали. Всички други вещества, за удобство при изучаване на способността им да влизат в реакции, се считат за производни на един от класовете въглеводороди.
алкохоли
Алкохолите се наричат органични химични съединения, по-сложни от въглеводородите. Те се синтезират в резултат на ензимни реакции в живите клетки. Най-характерният пример е синтезът на етанол от глюкоза в резултат на ферментация.
В промишлеността алкохолите се получават от халогенни производни на въглеводороди. В резултат на заместването на халогенен атом с хидроксилна група се образуват алкохоли. Едновалентните алкохоли съдържат само една хидроксилна група, многовалентните - две или повече. Пример за двувалентен алкохол е етиленгликолът. Многовалентният алкохол е глицеринът. Общата формула на алкохолите е R-OH (R е въглеродна верига).
Алдехиди и кетони
След като алкохолите влязат в реакции на органични съединения, свързани с елиминирането на водород от алкохолната (хидроксилна) група, се затваря двойна връзка между кислород и въглерод. Ако тази реакция протича в алкохолната група, разположена на крайния въглероден атом, тогава в резултат на това се образува алдехид. Ако въглеродният атом с алкохол не е разположен в края на въглеродната верига, тогава резултатът от реакцията на дехидратация е производството на кетон. Общата формула на кетоните е R-CO-R, алдехидите R-COH (R е въглеводородният радикал на веригата).
Естери (прости и сложни)
Химическата структура на органичните съединения от този клас е сложна. Етерите се считат за продукти на реакцията между две алкохолни молекули. Когато водата се отцепи от тях, се образува съединение от пробата R-O-R. Механизъм на реакцията: елиминиране на водороден протон от един алкохол и хидроксилна група от друг алкохол.
Естерите са продукти на реакцията между алкохол и органична карбоксилна киселина. Механизъм на реакцията: елиминиране на водата от алкохолните и въглеродните групи на двете молекули. Водородът се отделя от киселината (по хидроксилната група), а самата ОН група се отделя от алкохола. Полученото съединение е изобразено като R-CO-O-R, където буквата R означава радикали - останалата част от въглеродната верига.
Карбоксилни киселини и амини
Карбоксилните киселини се наричат специални вещества, които играят важна роля във функционирането на клетката. Химическата структура на органичните съединения е следната: въглеводороден радикал (R) със свързана с него карбоксилна група (-COOH). Карбоксилната група може да бъде разположена само при най-крайния въглероден атом, тъй като валентността C в групата (-COOH) е 4.
Амините са по-прости съединения, които са производни на въглеводороди. Тук всеки въглероден атом има аминов радикал (-NH2). Има първични амини, в които (-NH2) групата е прикрепена към един въглерод (обща формула R-NH2). Във вторичните амини азотът се свързва с два въглеродни атома (формула R-NH-R). Третичните амини имат азот, свързан с три въглеродни атома (R3N), където p е радикал, въглеродна верига.
Аминокиселини
Аминокиселините са сложни съединения, които проявяват свойствата както на амини, така и на киселини от органичен произход. Има няколко вида от тях, в зависимост от местоположението на аминогрупата по отношение на карбоксилната група. Алфа аминокиселините са най-важните. Тук аминогрупата е разположена при въглеродния атом, към който е прикрепена карбоксилната група. Това ви позволява да създадете пептидна връзка и да синтезирате протеини.
Въглехидрати и мазнини
Въглехидратите са алдехидни алкохоли или кето алкохоли. Това са съединения с линейна или циклична структура, както и полимери (нишесте, целулоза и др.). Най-важната им роля в клетката е структурна и енергийна. Мазнините или по-скоро липидите изпълняват същите функции, само че участват в други биохимични процеси. Химически мазнините са естер на органични киселини и глицерол.