有机化合物的类型及其反应

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1、《食品化学》第二章有机化合物的结构及其反应第二节有机化合物的类型及其反应2.2有机化合物的类型及其反应2.2.1有机化合物结构特征概述2.2.2各类有机化合物的结构特点及主要化学反应2.2.2.1饱和烃类化合物饱和烃类化合物包括有机化学中已经学习过的烷烃及环烷烃类化合物。此类物质可以称为无官能团化合物，或骨架类物质。它们的结构特点主要体现在C-H键和C-C键上。正是由于饱和烃类分子中C-H、C-C键的结构特点，因而此类分子具有高的稳定性，一般情况下不与酸、碱、氧化剂、还原剂反应，只在特殊条件（如自由基引发剂）下发生位置、反应程度较难控制的

2、C-H、C-C键均裂的自由基反应。因此烷烃常用作溶剂。2.2.2.2含不饱和CC键的化合物此类化合物包括已经学过的烯烃、炔烃类物质，其分子中的官能团为CC双键和CC三键。正是所含CC不饱和键的结构特点，决定了此类分子典型的化学性质：a.双键中的π键由P轨道电子云肩并肩交盖而成，成键能力比由杂化轨道（SP2或SP）电子云头对头交盖形成的σ键弱，因而容易断裂，导致烯烃、炔烃类化合物典型的化学性质是加成反应。由于重键处的电子云密度较高，因而此类加成反应是亲电加成。能与重键发生亲电加成反应的是一些可以电离出亲电基团的分子，如HX（H+）、X2（X

3、+）、HXO(X+)、H3B(Bδ+)等。应该注意的是，由于炔键中的两个π键相互影响，变成了桶状结构，提高了稳定性，因此炔烃发生亲电加成反应的活性比烯烃要低。b.烯烃与一些氧化剂的反应也可看作是亲电加成反应，如与O3的反应经过环状加成产物裂解成醛或酮类。c.由于重键的影响，使得与重键相邻的C上所带的基团容易发生取代类型的反应：如将X换为H，也比其它饱和C上的H容易发生反应（酸性比烷烃强）。这类反应的本质是X离去后得到的正离子或负离子可以因重键的存在而得到较大程度的稳定。2.2.2.3含卤素原子的有机化合物含卤素原子的有机化合物主要指卤代烃

4、类，包括卤代烷烃、卤代芳烃等。其结构和性质特点主要有以下几个方面：a.卤素与C原子均以单键相连。而C-X键典型的结构特点是由于卤素原子的电负性较大，导致其共价单键具有较强的极性，共用电子对偏向X。这样，C-X容易以异裂的方式发生断裂，使得含有卤素的有机化合物（主要为卤代烷烃）容易发生亲核取代反应：这是卤代烃类化合物典型的、也是主要的化学性质，随着烷烃结构的差异亲核取代反应的机理也有所不同。而随着卤素种类的不同，其亲核取代反应的活性也不同，一般情况下总的趋势为：I＞Br＞Cl＞F。b.当卤素与芳环或CC重键结合时，由于p-π共轭的影响，导致

5、C-X键的极性降低，键能提高，因而不发生亲核取代反应：c.当卤素与烯丙基或苄基的饱和C相连时，由于所得碳正离子具有比一般烷基正离子高得多的稳定性，因此很容易发生亲核取代反应：d.当在卤素邻位（饱和）C上有H时，由于可以形成易于挥发的HX，因此卤代烷烃类化合物容易发生消去反应而得到烯烃：2.2.2.4含有-OH官能团的有机化合物含有-OH官能团的有机化合物主要指醇类和酚类化合物。这些化合物的结构和性质特点主要为：这种结构和性质特点与卤代烃相似，但由于O的电负性不如X的高，因此醇类化合物发生亲核取代反应的活性不如卤代烷烃高。a.当羟基与饱和C

6、原子相连时，由于O原子的电负性，C-O键为极性键，也能够发生异裂而进行亲核取代反应：b.当羟基邻位（饱和）C上连有H时，由于可形成H2O，因此与卤代烷烃相似，醇类可以发生消去反应：由于生成的是比HX更稳定和挥发的H2O，因此醇类的消去反应比卤代烃更为常见。醇类的脱水消去不仅可在分子内进行而得到烯烃，而且可在分子间进行而得到醚类物质：醇的两种消去是相伴存在、相互竞争的反应，欲定向得到某方向的产物，必须严格控制反应条件。分子间消去得到的醚类，是有机化合物中性质稳定的物质，通常可用作溶剂。c.当羟基连接在芳环上时，由于O与芳环之间的p-π共轭,

7、导致O-C键极性降低，键能增大，因此难于发生取代和消去反应。d.当羟基与C相连时，相当于C被氧化。而这种氧化是初步的，是低价态的，因此醇类容易继续发生氧化反应而生成醛、酮直至最高氧化态也是最终产物－羧酸。酚类化合物也容易发生氧化反应，反应也是从酚羟基开始的。芳环上的羟基越多，越容易被氧化。这种性质体现在许多天然化合物中，例如多酚类化合物即如此。2.2.2.5含羰基的有机化合物含羰基的化合物主要包括醛类、酮类，而不包括羧酸和羧酸酯类物质。醛酮类化合物的结构和性质特点可以概括如下所述：a.羰基结构中含有π键，且其CO双键受电负性较大的O的影响

8、具有一定的极性：正是由于π键的存在，而且由于C原子带部分正电荷，因此醛酮类化合物典型的化学反应是亲核加成反应：能够与醛酮类化合物发生亲核取代反应的有含N类，如氨、伯胺、仲胺、羟胺、肼类等；含C