物質組成

醛 (Aldehyde)

醛 (Aldehyde)
國立台灣師範大學化學研究所碩士班周煜翔/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

醛是一種包含碳氧雙鍵有機化合物。這個官能基,是由一個碳原子和氫原子形成一個單鍵,和氧原子形成雙鍵(化學式O = CH-)此類被稱為醛基。醛基亦可被稱為甲醯基(formyl或methanoyl)
醛基具有極性。而氧的電負度大於碳,在碳氧鍵結間,拉著電子朝氧方向。造成碳原子上有缺少電子性。
由於相對於醛類的共軛鹼的穩定,在醛上的α-氫的酸性是比烷類上的氫大,pKa大約為17。

醇(Alcohol)

醇(Alcohol)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

在化學中,醇是一種含有羥基及與碳原子結合的有機化合物。它直鏈型的表示法為 CnH2n+1OH。

一般人總認為:乙醇即為酒精(或泛指其他酒類或酒精飲料)。事實上,乙醇是種無色、易揮發並具有清淡味道的液體,而且可以在糖的發酵中獲得。(工業上,更常使用乙烯水解-乙烯在含磷酸水中的反應-來取得乙醇。)乙醇被廣泛應用於鎮定劑已經有幾千年的歷史了,這與酒精中毒(酒精上癮)有關。

其他的醇常以明確的形容詞表示,如異丙醇及甲醇(木精)。字尾-ol在IUPAC代表所有的醇。

醇共有分三種:一級、二級及三級,端看與羥基相接的碳原子上,尚有多少碳鏈。乙醇即為一簡單的一級醇。最簡單的二級醇為異丙醇,而最簡單的三級醇是第三丁基醇。

簡單的醇類
最簡單和最常見的使用酒精是甲醇以及乙醇。甲醇從前是由樹木中提煉(故被稱為木精),但現在是廉價的物質,可由一氧化碳與氫在高的壓力引起的化學反應[催化劑是必要的”>製造。飲用甲醇後會醉但並不是直接地毒。它的毒性是由酵素酒精在肝臟破壞去氯酶(中毒現象),形成破壞視覺神經的甲酸和甲醛導致永久失明。

乙醇除了它在酒精飲料裡熟悉的角色之外,常被使用作為高度工的業溶劑和原料。

酮(Ketone)

酮(Ketone)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

酮是一種具有顯著的氣味的有機化合物。它的結構是一個羰基兩端接上碳鏈,或是一個包含這個官能基的化合物皆被稱之為酮。酮的化學式通常被寫作:R1(CO)R2.。
連接在羰基上的兩個碳原子可以與羧酸、醛、酯、醘胺及其他含氧化合物作為區別;而羰基上的雙鍵可以和醇、醚有所區分。最簡單的酮是丙酮(acetone),IUPAC將它命名為2-丙酮(2-propanone)。
鍵結在羰基相鄰的碳原子稱之為α–碳(α–carbon),而附屬在α–碳上的氫原子稱之為α–氫(α–hydrogens)。在酸的催化下,酮容易與烯醇互變,稱之為酮-烯醇 互變反應(keto-enol tautomerism);如果和強鹼反應,會產生烯醇陰離子。雙酮(diketone)是一種有兩個羰基的化合物。

命名法
丙酮,最簡單的酮。
一般來說,酮類使用IUPAC命名原則將其來源的烷類詞尾的e改成one。但是對於一些常見的酮,如丙酮(acetone)和苯甲酮,亦稱二甲苯酮 (benzophenone)的俗名仍佔有主導地位, 雖然有一些普化原文書使用的名稱為propanone(丙酮) 。
oxo(酮基)是正式被IUPAC命名為酮的官能基。但是,其他字首仍被亦被使用在各式各樣的書籍和期刊。另外,對於一些常見的化學物質(主要在生化方面), keto 或oxy也用來描述酮的官能基。羰基上的氧易與過渡金屬產生配位。

官能基

官能基 (Functional Group)
國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授

在有機化學中,官能基(或稱moieties) 是分子中一群特殊的原子團。這些原子團能進行屬於它們代表性的化學反應。相同的官能基可以進行相同或相似的反應,即使是具有相同官能基的分子體積不一樣。 結合官能基的命名和烷類命名,產生一個有利的系統命名法來為有機化合物命名。

化學式(Chemical Formula)

化學式(Chemical Formula)
譯者:台中一中 林俊嘉
指導老師:台中一中 薛朋雨 老師

化學式是個描述原子組成特定化合物的方法,化學式同時也可以簡易的表示化學反應如何發生。分子化合物藉著元素符號表達所含物並且用數字表達了其所含元素的個數。如果一個分子含有一個以上的相同元素,我們會將其數量以下標方式表示(雖然19世紀常用上標)。至於離子化合物及其他非分子物質,下標表示其實驗式中元素所含比例。

分子式及結構式
分子式與結構式
以甲烷(一由一個碳原子連接四顆氫原子的簡單分子)為例,其化學式:
CH4
至於葡萄糖(六顆碳、十二個氫及六個氧),其化學式則為:
C6H12O6
化學式使我們知道鍵結的種類及空間安排,雖然它無法指出特定的同分異構物。以含有兩個單鍵相連接的碳原子並且每個碳有三顆氫連接的乙烷為例,其化學式可表示為CH3CH3。至於乙烯則在碳與碳之間有著雙鍵,所以其化學式為CH2CH2,事實上其雙鍵是肯定的,因為碳的價原子數為四。總之,較詳盡且正確的寫法應為H2C=CH2或不常見到的H2C::CH2,兩條線代表原子與原子間以雙鍵連結。三鍵則以三對點表示,另一解釋是,一條線即代表單鍵。

有著多官能基的分子以下列同樣的方法表示:(CH3)3CH,然而,這暗示著與其他分子有著不同的結構。此代表著中心碳與一具有三個碳所組成的基相結合,並連結其他碳。
所有碳上的鍵皆與氫原子連結,然而,相同數目的原子有可能形成直鏈型:CH3CH2CH2CH3
烯類有兩種同分異構物是化學式CH3CH=CHCH3無法明確表示的,二甲基的相關位置必須明確以附加標記表示其是否在相同或相對的位置。

烷類的裂解(cracking of alkane)

烷類的裂解(cracking of alkane)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

裂解是指將較大的分子分裂成較小的分子,可以用加熱或加入催化劑的方法來達成。加熱裂解的過程是經由均勻裂解的機制,並且包含自由基的形成;催化劑裂解則是利用酸催化劑(通常是固體酸,例如矽礬土和沸石),使鍵結進行不均勻(不對稱)斷裂,產生帶有相反電荷的離子對。

烷類的異構化和重組(rearrangement and isomerization of alkane)

烷類的異構化和重組(rearrangement and isomerization of alkane)
西松高中 李亦晴老師/台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

當直鏈烷類在鉑催化劑的存在下加熱,可進行異構化和重組反應。在異構化過程中,烷類會形成帶有支鏈的異構物;在重組反應中,烷類則會成為環烷或芳香烴,並產生氫氣為副產物。這兩種方法都可以提高物質的辛烷值(octane number)。

烷類的其他反應
烷類在鎳催化劑存在下可和水蒸氣反應產生氫氣。也可進行氯磺化和硝化反應,但都需要特殊的反應條件。烷類經由發酵形成有機酸,在工業上有其重要性。在里德反應中(Reed reaction),二氧化硫、氯氣和紫外光能夠將碳氫化合物轉換成氯磺醯。

苯甲酸(benzoic acid)

苯甲酸(benzoic acid)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

苯甲酸,C7H6O2(或 C6H5COOH),是一種無色結晶固體,也是最簡單的芳香羧酸。名字是從安息香來的,曾經是長久以來苯甲酸的唯一來源。這個弱酸及其鹽類被用來做食物防腐劑。苯甲酸是許多化學合成物質的前驅物。

歷史
苯甲酸最早在16世紀發現。Nostradamus首先描述了安息香的乾餾,隨後Alexius Pedemontanus、Blaise de Vigenère也陸續做了紀錄。
Justus von Liebig and Friedrich Wöhler在1832年測定了苯甲酸的結構。他們也研究了馬尿酸與苯甲酸間的關係。
1875年,Salkowski發現了苯甲酸抗真菌的能力,並使得長久以來使用苯甲酸鹽當做防腐劑(包括水果)。

阿斯匹靈(Aspirin)

阿斯匹靈(Aspirin)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

阿斯匹靈(aspirin),其學名為乙醯柳酸(acetylsalicylic、acetosal),
屬於水楊酸系列藥物(salicylate drug),經常被使用作為鎮痛藥(解除輕微疼痛, 退燒藥(減少發熱),和作為抗發炎藥。它有一個抗血小板的機制 (”血液變薄”)和並且在長期使用低藥量之下,可預防高風險的人,造成心臟病發作和血塊的形成。

阿斯匹靈也許可以被大劑量的使用,在激烈地心臟病發作之後;這些藥量也許會抑止凝血原(prothrombin)的合成,並且可能導致第二個以上的抗凝血的作用,雖然這機制不容易被了解。

阿斯匹靈的主要不受歡迎的副作用是胃腸的病痛,包含潰瘍、胃出血和耳鳴, 特別是在大劑量的使用之下。其它不利的影響,則是婦女在月經來時,大量的出血是由於阿斯匹靈的抗凝血性所致。約12歲左右的兒童,阿斯匹靈不再被使用在控制流感症狀或水痘症狀,是由於會導致雷氏症候群(Reye’s Syndrome)的嚴重風險。

阿斯匹靈是第一個被發現關於非類固醇類抗炎藥(NSAIDs) 這系列,而並非是水楊酸系列。雖然他們大多有相似的作用和牽涉無選擇性的抑制環氧酵素(cyclooxygenase)活性的反應機制。

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