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有機化學

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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

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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[歐 1](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[歐 2],都隸屬於有機化學。而藥物化學[歐 3]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[歐 4]、研究有機反應動力學[歐 5]速率、過渡態等)嘅物理有機化學[歐 6]有機反應、合成複雜嘅有機化合物嘅全合成[歐 7]同埋半合成、解決有機合成路綫嘅逆合成分析[歐 8]等等。

有機化合物

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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

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内文:官能團

官能團[歐 17]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

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IUPAC[歐 18]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

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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[歐 19],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:

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[歐 20]哈沃斯投影式[歐 21]費歇爾投影式[歐 22]等等。

有機反應

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内文: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[歐 23]、氧化還原[歐 24]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

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反應機理[歐 25],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[歐 26]親電加成反應[歐 27]等。

有機合成

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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,愛利阿斯·占士·哥利(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愛利阿斯·占士·哥利及其團隊研發

全合成係有機合成嘅一種,呢個詞語由羅拔·伯恩斯·禾獲特(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

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歐詞

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呢篇文用咗嘅行話或者專有名詞英文(或者其他外語)名如下:

  1. biomolecule
  2. biochemistry
  3. medicinal chemistry
  4. stereochemistry
  5. chemical kinetics
  6. physical organic chemistry
  7. total synthesis
  8. retrosynthetic analysis
  9. aliphatic compound
  10. alkane
  11. alkene
  12. alkyne
  13. aromatic compound
  14. heterocyclic compound
  15. ethylene oxide
  16. polymer
  17. functional group
  18. International Union of Pure and Applied Chemistry
  19. skeletal formula
  20. Newman projection
  21. Haworth projection
  22. Fischer projection
  23. addition reaction
  24. redox reaction
  25. reaction mechanism
  26. nucleophilic substitution
  27. electrophilic addition

參考

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  1. "Organic Chemistry". ACS. 喺2013-12-16搵到.
  2. Clayden, N. Greeves & S. Warren (2012). Organic Chemistry 機化學 (英文). Oxford University Press. pp. 1–15. ISBN 0199270295. 原先內容歸檔喺2013-12-16. 喺2013-12-16搵到.
  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.