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识别结构中的官能团

满页字母的结构式看起来很乱,直到你知道先看哪一小部分。

本页内容
  1. 到底要找什么?
  2. 怎样一步步找出官能团?
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么

要识别官能团,就在结构中找出不只是碳和氢以单键相连的部分。有 C=C 双键是烯烃,有 -OH 是醇,有 -COOH 是羧酸。 这三样都没有,就是烷烃。

这项技能是有机家族与命名的开头,之后每一道有机题,包括有机反应,都会用到。

到底要找什么?

每个有机分子都有碳链,但决定化学性质的通常不是碳链,而是官能团。链长不同、官能团相同的分子,反应方式相似。

家族官能团名称后缀例子
烷烃(alkane)无(只有 C-C 和 C-H 单键)-ane乙烷 CH₃CH₃
烯烃(alkene)C=C 双键-ene乙烯 CH₂=CH₂
醇(alcohol)-OH-ol乙醇 CH₃CH₂OH
羧酸(carboxylic acid)-COOH-oic acid乙酸 CH₃COOH

含 -COO- 的酯会在解读酯的形成关系中学到。你所考年份需要哪些家族,请在 Cambridge 官网查看最新的 0620 大纲。

怎样一步步找出官能团?

  1. 先找 C=C 双键。 有的话(且没有其他基团),就是烯烃。
  2. 再找氧。 没有氧也没有 C=C,就是烷烃。
  3. 如果有氧,看它连在什么上。 单独的 -OH 连在没有 C=O 的碳上,是醇。
  4. 如果带 -OH 的碳同时有 C=O,就读作 -COOH。 这是羧酸。
  5. 数碳原子决定词干:meth(1)、eth(2)、prop(3)、but(4),再加上表中的后缀。

例题

给下面三个结构分类并命名:

P: CH₃CH₂CH₂OH Q: CH₃CH=CH₂ R: CH₃CH₂COOH

P。 没有 C=C。链的末端有氧,以单独的 -OH 形式出现,且没有 C=O。所以 P 是醇。有三个碳,词干是 prop,名称是丙醇(写出位置时为 propan-1-ol)。

Q。 最后两个碳之间的双键是 C=C,所以 Q 是烯烃。三个碳,名称是丙烯(propene)。

R。 链的末端是 -COOH,即羧基。所以 R 是羧酸。-COOH 中的碳算作主链的一部分:CH₃、CH₂ 和羧基碳共三个碳,名称是丙酸(propanoic acid)。

注意 P、Q、R 都有三个碳。链长相同,但家族不同,化学性质也就不同。

要留意的错误

一个很常见的失误,是看到 CH₃COOH 末端有 “OH”,就叫它醇。

错误答案: CH₃COOH 是醇,因为它含有 -OH。

学生读到 OH 就停下,忽略了同一个碳上的 C=O。

纠正的方法是问:“这个 OH 连在什么上?” 在醇中,它连在只有单键的碳上。在 CH₃COOH 中,那个碳还带有 C=O,所以官能团是 -COOH,这个分子是乙酸(ethanoic acid)。

自我检测

1. 写出 CH₂=CHCH₂CH₃ 所属的家族,以及它有几个碳。

查看答案

它含有 C=C 双键,所以是烯烃。有四个碳,词干是 but,名称是丁烯(butene)。

2. 写出 CH₃CH₂CH₂CH₂COOH 的官能团和家族。

查看答案

官能团是 -COOH,所以是羧酸。把 -COOH 的碳也算上,共有五个碳,所以是戊酸(pentanoic acid)。

3. CH₃CH₂OH 和 CH₃COOH 都含有 -OH。解释为什么只有一个是羧酸。

查看答案

在 CH₃COOH 中,-OH 所连的碳同时有 C=O 双键,构成 -COOH 基团,所以是羧酸。在 CH₃CH₂OH 中,-OH 所连的碳只有单键,所以是醇。

接下来学什么

家族确定之后,下一步是看同一家族成员之间的关系,见区分同系列与同分异构体。开始为这些分子写方程式时,方程式配平推理训练器和物质的量与方程式比例辅导器会很有用。

有些学生能从列表中说出家族,但结构画法一变就卡住。在一对一线上化学补习中,老师可以不断给你新的结构,直到扫描结构成为习惯。

常见问题

IGCSE 化学中的官能团是什么?

官能团(functional group)是决定某个有机家族主要化学性质的原子或原子团。例如烯烃中的 C=C 双键、醇中的 -OH、羧酸中的 -COOH。官能团相同的分子,反应方式相似,所以官能团决定了分子属于哪个家族。

CH3COOH 末端也是 OH,为什么它不是醇?

这个 O 和 H 所连的碳原子上还带有 C=O 双键。整个 -COOH 构成羧基,性质与单独的 -OH 不同。醇的 -OH 所连的碳上没有 C=O。

烷烃有官能团吗?

在 IGCSE 化学中,烷烃只含 C-C 和 C-H 单键,没有可指出的官能团。所以它比烯烃、醇和酸稳定得多。你所考年份包含哪些家族,请在 Cambridge 官网查看最新的 0620 大纲。

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