元素有机化合物
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三种有机物的组成元素有机物是指由碳元素构成的化合物,广泛存在于自然界中。
它们是生命的基础,包括了许多重要的物质和化学反应。
下面我们将介绍三种常见有机物及它们的组成元素。
首先是脂肪。
脂肪是一类重要的有机物,在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
脂肪的组成元素主要包括碳、氢和氧。
其中,碳元素是构成脂肪的主要元素,占据了脂肪总质量的绝大部分。
氢元素和氧元素也是组成脂肪的重要元素,分别与碳元素形成化学键,赋予脂肪分子稳定的结构。
其次是蛋白质。
蛋白质是生物体内最为丰富的有机物之一,是构成细胞和组织的基本组成成分。
蛋白质的组成元素主要包括碳、氢、氧、氮和少量的硫。
其中,氮元素在蛋白质中占据重要位置,与碳、氢、氧元素形成肽键,构成蛋白质分子的骨架结构。
碳、氢、氧元素则与氮元素共同形成蛋白质的侧链结构,赋予蛋白质多样的功能和性质。
最后是碳水化合物。
碳水化合物是生物体内常见的有机物之一,也是我们日常饮食的重要组成部分。
碳水化合物的组成元素主要包括碳、氢和氧。
在碳水化合物分子中,碳元素构成了骨架结构,而氢元素和氧元素则以特定比例存在,形成了各式各样的碳水化合物,如单糖、双糖和多糖等。
总结起来,三种常见的有机物的组成元素分别是:脂肪由碳、氢和氧元素组成,蛋白质由碳、氢、氧、氮和硫元素组成,碳水化合物由碳、氢和氧元素组成。
这些有机物在生命活动中发挥着重要的作用,了解它们的组成元素对于深入理解生物化学及相关领域具有重要意义。
以上就是关于三种有机物的组成元素的介绍,希望能够帮助您更好地理解有机物的组成及其在生命中的重要性。
谢谢阅读!。
元素有机化合物元素有机化合物是指仅由元素和碳构成的化合物,它们是有机化学领域中的重要研究对象。
这些化合物对于认识大自然的化学基础和生物学的生命过程都具有重要意义。
1. 碳的有机化合物碳是有机化合物的基本元素,它在自然界中广泛存在。
碳的化学性质稳定,可以形成多种化合物。
碳的有机化合物是一类重要的化学物质,具有广泛的应用价值。
其中,烷烃是简单的碳氢化合物,由碳和氢构成,并且没有双键、三键等化学键。
烯烃是由两个碳原子之间有一个双键的碳氢化合物,而炔烃则是由两个碳原子之间有一个三键的碳氢化合物。
2. 氧的有机化合物氧是生命活动中不可缺少的元素,它在自然界中广泛存在。
氧的有机化合物主要包括醇、醛、酮、酸等。
其中,醇是由碳、氢和羟基(-OH)构成的有机化合物。
醛和酮均是由碳、氢和羰基(C=O)构成的有机化合物,不同之处在于醛分子中羰基在分子内的位置是在末端碳上,而酮分子中羰基在分子内的位置是在两个碳原子之间。
酸是由碳、氢和羧基(-COOH)构成的有机化合物。
3. 硫的有机化合物硫是一种重要的元素,它在自然界中广泛存在。
硫的有机化合物主要包括硫醇、硫醚、硫酸酯等。
其中,硫醇是由碳、氢和硫构成的有机化合物。
硫醚是由碳、氢和硫构成的有机化合物,和醇一样,但是羟基被硫取代了。
硫酸酯是由碳、氢、硫和羧基构成的有机化合物。
4. 氮的有机化合物氮是一种重要的元素,在生命活动中扮演着重要的角色。
氮的有机化合物主要包括胺、腈、酰胺等。
其中,胺是由碳、氢和氨基(-NH2)构成的有机化合物。
腈是由碳、氢和氰基(-CN)构成的有机化合物。
酰胺是由碳、氢、氮和酰基(-CONH2)构成的有机化合物。
5. 卤素的有机化合物卤素是一类化学元素,它在自然界中广泛存在。
卤素的有机化合物主要包括卤代烃、卤代醇等。
其中,卤代烃是由碳、氢和卤素(氟、氯、溴、碘)构成的有机化合物。
卤代醇是由碳、氢、氧和卤素构成的有机化合物。
元素有机化合物是一类重要的化学物质,具有广泛的应用价值。
元素有机化合物元素有机化合物是指含有元素键的有机化合物,这些元素键可以是硅、锡、硫、磷、硼等。
这些化合物在有机化学中具有重要的地位,因为它们可以用于制备高分子材料、涂料、催化剂等。
硅有机化合物是元素有机化合物中最为重要的一类。
硅有机化合物的分子中含有硅-碳键,这种键的键能比碳-碳键低,因此硅有机化合物具有较高的热稳定性和化学稳定性。
硅有机化合物可以用于制备高分子材料、涂料、催化剂等。
其中最为重要的是聚硅氧烷,它是一种无机-有机杂化高分子材料,具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,被广泛应用于电子、航空、汽车等领域。
锡有机化合物是另一类重要的元素有机化合物。
锡有机化合物的分子中含有锡-碳键,这种键的键能比碳-碳键低,因此锡有机化合物具有较高的热稳定性和化学稳定性。
锡有机化合物可以用于制备高分子材料、涂料、催化剂等。
其中最为重要的是聚酯型锡有机化合物,它是一种高分子材料,具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,被广泛应用于电子、航空、汽车等领域。
硫有机化合物是元素有机化合物中比较常见的一类。
硫有机化合物的分子中含有硫-碳键,这种键的键能比碳-碳键低,因此硫有机化合物具有较高的热稳定性和化学稳定性。
硫有机化合物可以用于制备高分子材料、涂料、催化剂等。
其中最为重要的是聚硫醚,它是一种高分子材料,具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,被广泛应用于电子、航空、汽车等领域。
磷有机化合物是元素有机化合物中比较少见的一类。
磷有机化合物的分子中含有磷-碳键,这种键的键能比碳-碳键低,因此磷有机化合物具有较高的热稳定性和化学稳定性。
磷有机化合物可以用于制备高分子材料、涂料、催化剂等。
其中最为重要的是聚磷酸酯,它是一种高分子材料,具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能,被广泛应用于电子、航空、汽车等领域。
硼有机化合物是元素有机化合物中比较新颖的一类。
硼有机化合物的分子中含有硼-碳键,这种键的键能比碳-碳键低,因此硼有机化合物具有较高的热稳定性和化学稳定性。
化学化学有机化合物化学是一门研究物质结构、性质和变化的科学领域,而有机化合物则是化学中的一个重要分支。
有机化合物指的是由碳元素和氢元素等其他元素组成的化合物。
有机化合物的研究对于理解生物体内的许多化学过程以及开发新药物、新材料等具有重要意义。
本文将介绍有机化合物的定义、特点以及一些常见的有机化合物。
一、有机化合物的定义和特点有机化合物是由碳元素和其他元素经过化学反应组成的化合物。
它们在自然界中广泛存在,包括化石燃料、植物和动物体内的化学物质等。
有机化合物具有以下特点:1. 碳元素的存在:有机化合物必须含有碳元素,碳元素的特殊性质使得有机化合物具有多样化的结构和性质。
2. 共价键结构:有机化合物的化学键通常是共价键,碳与其他元素之间可以形成不同的化学键,如碳硫键、碳氧键等。
3. 可以有不饱和度:有机化合物可根据碳原子之间的化学键的数目和类型来确定有机化合物的不饱和度。
饱和化合物中的碳原子之间有且只有单键,而不饱和化合物中则存在双键或三键。
二、有机化合物的分类有机化合物种类繁多,可以根据它们的结构和功能进行分类。
以下是一些常见的有机化合物及其分类:1. 烃类:烃类是由碳和氢元素组成的化合物。
根据碳原子之间的连接方式,烃类可分为烷烃、烯烃和炔烃。
- 烷烃:烷烃分子中只含有碳碳单键,如甲烷、乙烷等。
- 烯烃:烯烃分子中含有碳碳双键,如乙烯、丙烯等。
- 炔烃:炔烃分子中含有碳碳三键,如乙炔、丙炔等。
2. 醇类:醇类是含有羟基(-OH)的有机化合物。
根据羟基的位置和数量,醇类可以分为一元醇、二元醇和多元醇。
- 一元醇:一元醇的分子中有一个羟基,如乙醇、甲醇等。
- 二元醇:二元醇的分子中含有两个羟基,如乙二醇、丙二醇等。
- 多元醇:多元醇的分子中含有多个羟基,如甘油、樟脑醇等。
3. 酮类:酮类是含有羰基(C=O)的有机化合物。
根据羰基的位置,酮类可分为醛和酮。
- 醛:醛的分子中羰基位于末端碳原子上,如甲醛、乙醛等。
生命之源碳元素与有机化合物的关系生命之源:碳元素与有机化合物的关系生命的存在离不开碳元素和有机化合物。
碳元素作为生命之源,在地球上广泛存在,是构成有机物的基础。
本文将探讨碳元素与有机化合物的关系及其在生命中的重要性。
一、碳元素的特性及重要性碳元素是地球上最重要的元素之一,具有多种独特的特性。
首先,碳元素有着稳定的四价电子结构,使其能够形成稳定的共价键,与其他元素形成多样的化合物。
其次,碳元素的电子云分布广泛,使得碳可以形成长链、分枝和环状结构,从而构成多样性的有机分子。
此外,碳元素还能够与其他元素形成单、双、三键,进一步增加了有机化合物的多样性。
碳元素的特性为有机化合物的形成提供了基础,使得有机化合物成为组成生命的基本单位。
生命体内的大部分分子都是有机化合物,包括蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物等。
因此,碳元素被称为“生命之源”,其在生命中的作用不可替代。
接下来,我们将重点介绍碳元素与有机化合物的关系。
二、碳元素与生物大分子的关系1. 蛋白质蛋白质是生物体内最重要的有机化合物之一,由氨基酸组成。
每个氨基酸分子都包含一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH),而这两个基团都是与碳元素连接的。
碳元素通过与氨基酸中的氨基和羧基形成共价键,将氨基酸连接成链状结构,进而形成多肽链。
通过不同的氨基酸排序和连接方式,生物体内能够合成多样性的蛋白质,实现各种生物功能。
2. 核酸核酸也是生物体内重要的有机化合物,包括DNA和RNA。
DNA 和RNA都是由核苷酸组成,而核苷酸又由磷酸、五碳糖和一个氮碱基组成。
其中,碳元素所处的五碳糖部分是连接核苷酸的基础,通过磷酸和氮碱基与其他核苷酸形成链状结构。
DNA和RNA的碱基序列和链状结构决定了遗传信息的编码和传递,对生物体的发育和功能具有重要影响。
3. 脂质脂质是一类重要的生物大分子,主要包括脂肪和磷脂。
脂质分子由甘油和脂肪酸组成,其中碳元素通过与脂肪酸中的羧基形成酯键,将脂肪酸连接到甘油的三个羟基上。
2.1 细胞中的元素和化合物教案-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1一、教学内容本节课的内容来自人教版必修1生物课本,第2章第1节“细胞中的元素和化合物”。
主要内容包括:1. 细胞中常见的元素:碳、氢、氧、氮、磷、钙等;2. 有机化合物:蛋白质、核酸、糖类、脂质等;3. 无机化合物:水、无机盐等。
二、核心素养目标本节课的核心素养目标包括:1. 培养学生对生命现象的观察和探究能力,提高科学素养;2. 培养学生对生命物质组成的认识,培养学生的生命观念;3. 培养学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的实践能力。
三、重点难点及解决办法重点:1. 细胞中常见元素的组成和作用;2. 有机化合物的种类和功能;3. 无机化合物的种类和作用。
难点:1. 有机化合物的结构特点和功能;2. 无机化合物的组成和作用。
解决办法:1. 通过实物展示、图片等形式,帮助学生直观地理解元素和化合物的组成;2. 利用实验、案例分析等方法,让学生亲身体验有机化合物的结构特点和功能;3. 通过讲解、讨论等方式,帮助学生理解无机化合物的组成和作用。
四、教学资源1. 软硬件资源:多媒体投影仪、实物模型、显微镜等;2. 课程平台:国家中小学智慧教育平台;3. 信息化资源:细胞结构动画、有机化合物图片等;4. 教学手段:小组讨论、实验操作、问题引导等。
五、教学过程设计1. 导入新课(5分钟)目标:引起学生对细胞中元素和化合物的兴趣,激发其探索欲望。
过程:开场提问:“你们知道细胞由哪些元素和化合物组成吗?它们对生命活动有什么作用?”展示一些关于细胞结构的图片或视频片段,让学生初步感受细胞中元素和化合物的存在。
简短介绍细胞中元素和化合物的基本概念和重要性,为接下来的学习打下基础。
2. 细胞中元素和化合物基础知识讲解(10分钟)目标:让学生了解细胞中元素和化合物的基本概念、组成部分和原理。
过程:讲解细胞中元素和化合物的定义,包括其主要组成元素或结构。
♦元素有机化合物的涵义和分类;♦元素有机化合物的合成方法;♦有机锂、硼、硅化合物结构和性质;♦了解过渡金属π络合物。
♦元素有机化合物的涵义和分类;♦有机锂、硼、硅化合物的重要反应。
1元素有机化合物的涵义(CH 3)3B含有氢、氧、氮、硫、氯、溴、碘以外的其他元素-碳键的有机化合物。
C 2H 5MgBr(C 6H 5)3SiCl三甲基硼烷溴化乙基镁三苯基氯硅烷C 2H 5PO OCH 3OCH 3乙基膦酸二甲酯Ti(OC 2H 5)4钛酸乙酯不是元素有机化合物。
2元素有机化合物的价键类型H He Li* Be* B* C N O F Ne Na Mg* Al* Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Ha U nh Uns Uno Une主要形成离子型化合物,主要形成π络合物,主要形成σ键化合物,* 可形成桥键化合物。
(1)非金属元素硼、硅、磷、砷、硒、碲、氟,与碳原子以σ型共价键相连。
键的极性,可以根据元素电负性作粗略估计。
C—F键,极性极性很强;其余几种非金属元素-碳键的极性不强。
(2)金属元素非过渡金属元素:第一、二主族的钠、钾、铷、铯和钙、锶、钡常生成离子键型金属有机化合物。
其余非过渡金属元素一般生成共价键型金属有机化合物。
(C2H5)2Mg (C5H5)-Mg+二乙基镁,共价键型二环戊二烯基镁,离子键型过渡金属元素:与有机基团(烃基、酰基)形成σ型金属-碳共价键;与不饱和的有机基团或分子形成非经典的多原子π型键。
FeCOCOOCCH 2 CH 2Cl Pt ClClK+-三氯乙烯合铂(II )酸钾环戊二烯基三羰基铁3元素有机化合物的分类(1)离子型化合物第一、二主族的烃基化合物,通式为RM、R2M。
化学中有机物的定义是什么有机物是指由碳和氢元素组成的化合物,通常也包括含氧、氮、硫、磷等元素的化合物。
有机物是生命的基础,包括了许多生物分子,如蛋白质、脂肪、糖类和核酸等。
在化学中,有机物可以通过生物和人工方法合成。
1. 有机化合物的特点有机化合物具有以下几个主要特点:碳为主要元素:有机化合物的主要成分是碳,碳原子具有4个价电子,能够与其他元素形成多种键合形式,从而构建复杂的分子结构。
碳氢键:有机化合物中,碳原子与氢原子之间的共价键称为碳氢键,是有机物中最常见的键。
官能团:有机分子中常常存在一些具有化学性质的基团,称为官能团。
官能团赋予了有机分子特定的化学性质和反应活性。
2. 有机物的来源有机物广泛存在于自然界中,从植物、动物、微生物到石油、煤炭等化石燃料中都包含大量的有机物。
自然界中的有机物经过分解、发酵、生物合成等过程形成。
此外,人工合成也是生产大量有机物的重要手段。
化学家可以通过各种反应和合成路径,将无机物转化为有机物,以满足工业和生活的需求。
3. 有机物的分类有机物可以按照其结构、官能团等特征进行分类。
以下是一些常见的有机物分类:醇类:以羟基(-OH)为官能团的有机化合物,例如乙醇(C2H5OH)。
醛类:以碳链中的羰基(C=O)为官能团的有机化合物,例如乙醛(CH3CHO)。
酮类:以碳链中的羰基为官能团的有机化合物,但羰基位于碳链中间,例如丙酮(CH3COCH3)。
酸类:以羧基(-COOH)为官能团的有机化合物,例如乙酸(CH3COOH)。
酯类:以羧基和醇基形成的酯键为官能团的有机化合物,例如乙酸乙酯(CH3COOC2H5)。
烃类:由碳氢原子组成的有机化合物,包括烷烃、烯烃和芳香烃等。
4. 有机物的重要性有机物在生命中起着关键作用。
生物体内的大多数分子都是有机物,包括蛋白质、核酸、多糖和脂质等。
这些有机物参与了生物的组成、代谢、信号传递等生命过程。
此外,有机物也广泛应用于工业和日常生活中。
碳氢氧三种元素组成的化合物
碳氢氧三种元素组成的有机化合物种类较多,按物质类别来看的话可以是醇类物质(如乙醇C2H5OH)、酚类物质(如苯酚
C6H5OH)、羧酸类物质(如乙酸CH3COOH)、醚类物质(如甲醚
CH3OCH3)、酮类物质(如丙酮CH3COCH3)、酯类物质(如乙酸乙酯CH3COOC2H5)等等。
碳、氢、氧是植物有机体的主要组分。
碳是构成有机物骨架的基础。
碳与氢、氧可形成多种多样的碳水化合物,如木质素、纤维素、半纤维素和果胶质等,这些物质是细胞壁的重要组分,而细胞壁是支撑植物体的骨架;碳、氢、氧还可构成植物体内各种生活活性物质,如某些维生素和植物激素等,它们都是体内正常代谢活动所必需的。
初中化学常见元素与化合物归纳化学是自然科学中的一门重要科目,它研究物质的组成、性质和变化规律。
掌握化学的基础知识对于学习和理解其他学科也具有重要意义。
在初中阶段,我们需要学习并掌握一些常见元素和化合物的知识。
本文将对初中化学常见元素和化合物进行归纳,以帮助读者更好地理解和学习。
一、常见元素1. 氢(H):是化学元素周期表中第一位的元素,原子序数为1。
氢气广泛应用于氢能源领域和半导体行业。
2. 氧(O):是化学元素周期表中第八位的元素,原子序数为8。
氧气是呼吸的必需物质,它在许多化学反应中起到重要的作用。
3. 碳(C):是化学元素周期表中第六位的元素,原子序数为6。
生物有机物的构成元素,是有机化合物的重要组成部分。
4. 氮(N):是化学元素周期表中第七位的元素,原子序数为7。
氮气广泛应用于工业生产和农业领域。
5. 铁(Fe):是化学元素周期表中第26位的元素,原子序数为26。
铁是一种常见的金属元素,广泛应用于建筑和制造业。
二、常见化合物1. 水(H2O):由氢元素和氧元素组合而成,是地球上广泛存在的化合物。
水对生物生存起着至关重要的作用。
2. 二氧化碳(CO2):由碳元素和氧元素组合而成,是一个常见的无机化合物。
二氧化碳与植物光合作用密切相关。
3. 盐酸(HCl):由氯元素和氢元素组合而成,是一种无机酸。
盐酸在实验室和工业中被广泛使用。
4. 硫酸(H2SO4):由硫元素、氧元素和氢元素组合而成,是一种强酸。
硫酸在工业生产中有着重要的应用。
5. 甲烷(CH4):由碳元素和氢元素组合而成,是一种有机化合物。
甲烷是天然气的主要成分之一。
三、元素和化合物的应用1. 应用于生活:水、空气中的氧气、煤气中的甲烷等常见元素和化合物是我们日常生活中不可或缺的物质。
2. 应用于工业:铁、硫酸、盐酸等常见元素和化合物在工业生产过程中扮演着重要的角色。
3. 应用于农业:氮肥和二氧化碳都是农业生产中常用的化合物,它们对作物的生长发育具有重要影响。
元素有机化合物的合成及应用研究元素有机化合物是指含有碳与元素键结构的有机化合物,如含有金属、硫、磷、硅等元素的有机化合物。
这些化合物的研究与应用具有广泛的意义,为推动现代化学领域的发展和创新提供了新的思路和方法。
一、元素有机化合物的合成方法元素有机化合物的合成方法常见的有以下几种:1. 直接合成法这种方法是将纯元素与有机化合物在一定条件下反应,得到含有元素键的有机化合物。
例如,金属烷基化剂与烯烃反应,可以合成含有金属键的烷基烯烃。
2. 氧化还原法在该方法中,有机物与金属或非金属元素之间的氧化还原反应是产生含元素键有机物的一种常用方法。
例如,烷基汞醇可以与亚硝酸钠反应,生成含氧化汞键的烷基硝基化合物。
3. 插入法这种方法包括金属或非金属元素的插入到碳合成新的碳-元素键中。
例如,四氟锆酸酯可以被用作合成碳-硅化合物的试剂。
二、元素有机化合物在化学领域的应用元素有机化合物的应用非常广泛。
这些化合物常用作有机催化剂、光催化剂、液晶、有机光电子材料、材料表面处理剂等。
1. 金属有机催化剂在有机合成领域,金属有机催化剂被广泛应用于不对称催化、双键加成、氧化还原反应和金属催化的碳-碳键形成反应等。
例如,钯催化的Suzuki偶联反应可将芳基卤化物和芳基烯丙酮酸酯催化生成芳基-芳基键。
2. 光催化光催化是利用光与化学反应剂相互作用,促进化学反应的一种方法。
光催化剂通常是含有特殊结构元素有机化合物的高分子聚合物。
例如,氢氧化钛是一种常见的光催化剂,可用于水的净化和有机物质的降解等。
3. 液晶液晶是一种特殊的有机化合物,具有良好的结晶性和物理性质。
它们广泛应用于显示器件和信息技术等领域。
例如,以含硅或氟化硅有机化合物为基础的液晶材料具有高度的对称性和分子排列性能优良等特点。
4. 有机光电子材料含元素键的高分子可以用于制备有机光电池、发光二极管(LED)、薄膜晶体管等。
这些材料具有成本低、重量轻、利用率高、生态环保等特点,对于推动现代光电技术的发展有着重要的作用。
15元素有机化合物有机化合物是由碳原子构成主体的化合物。
碳原子具有四个价电子,可以与其他原子形成共价键。
因此,碳原子能够通过与不同元素的共价键形成各种不同的化合物。
氢是最简单的元素,与碳原子形成共价键的最常见的元素。
碳氢化合物是一类只含有碳和氢元素的有机化合物,是自然界中最常见的有机化合物。
其中包括烃类、醇类、醚类、酮类、酸类等。
氧是化合物中常见的元素之一,常与碳原子形成碳氧键。
例如,醇是一类含有羟基(-OH)的化合物,是碳氢化合物的一种。
醇可以根据羟基的位置和数量进行分类,例如一元醇、二元醇、三元醇等。
氮是一种在生物体系中广泛存在的元素,它们可以形成与碳原子的共价键。
含有氮原子的化合物被称为胺。
胺可以根据氮原子的取代基进行分类,例如一元胺、二元胺、三元胺等。
磷是一种生物体系中常见的元素,它可以与碳原子形成磷碳键。
含有磷原子的化合物被称为磷化合物。
磷化合物在生物体系中发挥着重要的生物活性,例如ATP(腺苷三磷酸)是一种能量分子,它在细胞中储存和释放能量。
硫是一种常见的元素,同时也可以与碳原子形成碳硫键。
含有硫原子的化合物被称为硫化合物。
硫化合物在生物体系中起到重要的生物活性,例如胱氨酸是一种重要的氨基酸,它在细胞中发挥着抗氧化作用。
锌和铜是两种重要的金属元素,它们可以与碳原子形成金属有机化合物。
金属有机化合物在有机合成和催化反应中起到重要的作用。
硒是一种重要的微量元素,它可以与碳原子形成碳硒键。
含有硒原子的化合物在生物体系中起到重要的生物活性,例如硒蛋白是一种重要的抗氧化剂。
硅是一种广泛存在于地壳的元素,它也可以与碳原子形成碳硅键。
含有硅原子的化合物被称为硅有机化合物。
硅有机化合物在有机合成和材料科学中具有重要的应用。
氟、氯、溴、碘是卤素元素,它们可以与碳原子形成碳卤键。
含有卤素原子的化合物在药物合成和农药合成中具有重要的应用。
氨是一种含有氮和氢的化合物,在生物体系中广泛存在。
它可以与碳原子形成碳氮键。
第十六章元素有机化合物学习要求1、讨论锂、硼、硅及过渡元素的有机化合物。
2、结合前面已学过的有关镁、磷、硫等元素有机化合物的知识,使我们对元素有机化学有一个初步的认识。
元素有机化合物是指有机基团以碳原子直接于金属或非金属元素(H,O,N,Cl,Br,I,S等非金属元素除外)相连接的化合物。
如果有机基团是通过氧原子与金属相或非金属元素相连接的,这一类化合物就不属于元素有机化合物。
例如:醇钠(RONa)、磷酸酯 [(RO)3PO]一般将含有金属-碳键(M-C)的化合物称为有机金属化合物或金属有机化合物。
1827年问世的ZeiseKPtCl3(CH2=CH2)是第一个被发现的具有不饱和有机分子与金属键链的有机金属化合物。
此后,有机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。
著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展,Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。
1951年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结构确证,为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配合物。
现已发现,周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合,形成不同形式的金属有机化合物。
迄今已先后有10位科学家因在有机金属化学领域做出的巨大贡献而荣获Nobel化学奖。
最早的金属有机化合物是1827年由丹麦药剂师Zeise用乙醇和氯铂酸盐反应而合成的;比俄国门捷列夫1869年提出元素周期表约早40年.金属与烷基以s键直接键合的化合物是1849年由Frankland在偶然的机会中合成的(Frankland是He 的发现人)。
他设计的是一个获取乙基游离基的实验:实验中误将C4H10当成了乙基游离基;但是这却是获得二乙基锌的惊人发现。
所以,人们称这个实验为“收获最多的失败”。
直到1900年Grignard试剂发现前,烷基锌一直作为是重要的烷基化试剂使用。
1890年Mond发现了羰基镍的合成方法;1900年Grignard发现了Grignard试剂(获得1912年诺贝尔化学奖)。
1951年Pauson和Miller合成著名的“夹心饼干”——二茂铁,1973年Fischer 合成了其他金属的二茂化合物他们共同获得了1973年的诺贝尔化学奖1953年末Ziegler领导的西德MaxPlank煤炭研究所发现的Ziegler催化剂。
随后,Natta发现Natta催化剂,史合称Ziegler-Natta催化剂。
获得了诺贝尔化学奖Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。
Lipscomb(1976年)由于对硼烷类的缺电子键的理论研究获得了诺贝尔化学奖。
1979年研究烯烃硼氢化的H.C.Brown与有机磷Wittig反应者Wittig获得诺贝尔化学奖。
2000年Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, Hideki Shirakawa因Ziegler-Natta催化合成导电高分子——聚乙炔而获得诺贝尔奖。
16-1元素化合物的分类和重要性根据元素在周期表的地位及各元素与碳成键的类型,大体上可把元素有机化合物分为离子型化合物,δ键化合物以及非经典键化合物等三大类。
一、分类1、离子型化合物2、δ键化合物有机基团以δ键与金属或非金属元素相键合的化合物。
3、非经典键化合物碱金属和碱土金属(ⅠA、ⅡA元素)电负性很小,它们所形成的烃基化合物,大多为离子化合物,其通史为RM,R2M,它们具有离子化合物的典型特征,可以把它们看作为烃R-H的盐类。
二、重要性元素有机化合物作为有机合成试剂和有机反应的高效、高选择性催化剂,近二十年来进行了广泛而深入的研究,发展迅速。
此外,在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面也有着广泛应用。
如果没有金属有机化合物作为催化剂,精细有机化工如制药工业、香料工业的发展简直不可想象。
16-2 C-M键的一般合成方法一、金属与卤代烃反应格氏试剂合成法,有机锂化合物也主要用该发制备。
二、金属盐与有机金属化合物反应利用碱金属或碱土金属的有机化合物与其他金属盐类反应,来合成其他金属的有机化合物。
此反应可看作是复分解反应。
利用活泼的金属有机化合物合成活性较低的金属有机化合物或非金属有机化合物。
大多数金属有机化合物均可用此法制备。
有机锂化合物活性大,会与某些金属有机化合物形成络合物。
例如,当RLi与CuX反应时,生成的有机铜化合物RCu即与RLi形成络合物——二烷基酮锂。
三、烃类的金属化反应(metallation)烃分子中的酸性被金属置换下来生成相应的金属烃基化物,这类反应被称为金属化反应。
四、金属和非金属氢化物与不饱和氢加成Ⅲ~ⅥA元素的氢化物很活泼,M-H键与碳-碳双键或叁键进行加成相应的烃化物。
此类反应称为氢金属化物(hydrometallation)。
例如:16-3 有机锂化合物一、结构和性质1、有机锂化合物分子中的C-Li 键为极性很强的共价键。
2、烷基锂实际上是以分子或多分子的聚集体存在的。
如:(CH3 Li )4是以四聚体存在,依靠烷基桥键连接3、烷基锂的反应活性与分子的缔合度很有关系。
缔合作用降低了烷基锂的反应活性,聚集态活性远低于单体烷基锂的活性。
二、有机锂化合物在有机合成中的应用1、与CO2作用:2、与活泼氢化合物的反应3、与羰基化合物的加成反应烷基锂与醛、酮反应分别得到第二醇和第三醇。
4、与羧酸反应特别适合于合成空间位阻较大的醇5、与α,β-不饱和羰基化合物的共轭加成格氏试剂和有机锂试剂与α,β-不饱和酮的加成反应1,2-加成和1,4加成方式都可能发生,而有机铜锂试剂对α,β-不饱和酮的加成选择性极好,基本上生成1,4-加成产物。
16-4有机硼化合物一、二硼烷最简单的硼烷是BH3,它不能游离存在,倾向于二聚为比较稳定的二硼烷B2H6二硼烷为气体,在空气中自然,遇水立即水解为H2和B(OH)3实验室里常用四氢硼钠或氟化硼-乙醚络合物在四氢呋喃中进行反应来制备二、烷基硼最简单的烷基硼是三甲基硼,从电子衍射研究表明,三甲基硼分子为sp2杂化,具有平面三角形构型。
它与三甲基铝不同,不存在络合现象。
三价硼化合物均为缺电子分子,具有空p轨道,可以接受路易斯碱提供的电子对形成四配位的硼化物,又平面构型转变为四面体构型。
例如:三、烷基硼在有机合成中的应用1、硼氢化-氧化反应将烯烃的硼氢化反应同烷基的氧化反应相缩合,正好提供了一个烯烃间接水合制备醇的方法硼氢化反应按反马尔科夫规则进行,并且是顺式加成,这就规定了随后的烷基硼氧化水解产物的构型。
2、烷基化反应Α-卤化羰基化合物在碱存在下可与烷基硼进行烷基化反应。
这一反应提供了丙二酸酯和乙酰乙酸酯合成法的又一种合成路线。
16-5有机硅化合物一、硅的电子构型及成键特征硅是元素周期表中ⅣA元素,紧接在碳下面。
在通常情况下,硅的化合物价为4,采取sp3杂化,具有四面体结构。
硅的原子极化度要比碳大得多,硅的电负性较小,与C,H相比显正电性,所以不论Si-C键或Si-H键,Si总是偶极的正极。
因此硅易遭受亲核试剂的进攻,这对硅化合物的化学性质有深刻影响。
二、有机硅化合物的类型1、有机硅烷及卤硅烷硅可以形成分子式与烷烃相似的的氢化物,称为硅烷,已知最长的硅烷是Si6H14。
热稳定性差,SiH4 、Si2H6在空气中自燃。
如果硅烷分子中的氢被烃基取代,则热稳定性较好。
2、硅酸酯类硅酸酯Si(OR)4可看作正硅酸Si(OH)4的酯,烃基硅酸RnSI(OR’)4-n又叫烃基烷氧基硅烷。
(CH3)2Si(OC2H5)2 (CH3)2Si(OC2H5)2三甲基甲氧基硅烷二甲基二乙氧基硅烷C6H5Si(OC2H5);苯基三乙基硅烷3、硅氧烷类自然界广泛分布的硅酸盐类是以键为骨架构成的。
从键能来看,Si-O间要比Si-Si键、Si-CJ键强的多,甚至比C-O键还要强固,Si-O-Si键相当于碳化合物中的醚键,硅氧烷就是这样骨架的氢基衍生物。
三、有机硅化合物的制备方法主要有两种:1、是由格氏试剂或锂试剂与卤硅烷或硅酸酯反应来制备2、是由E.G.Rochow于1944年研制成功的直接合成法所谓直接合成法就是指由硅粉与卤代烃在高温及催化剂存在下进行暗影,直接合成烃基卤硅烷,产物为混合物,其中以R2SiCl2和RSiCl3为主另一种方法是将甲基氯硅烷混合物先醇解,再转变为甲基硅酸酯。
四、有机硅化合物的重要反应1、Si-X键的水解CCl4为非极性溶剂,对水解稳定,但是SiCl4却极为活泼,遇水发生剧烈水解,在潮湿空气中冒白烟。
2、硅醇的缩合反应在酸或碱的存在下,大多数硅酸不稳定,易进一步缩合形成相应的硅氧烷。
值得注意的是硅醇的脱水方式与醇类不尽一致。
三甲基硅醇只能进行分子间脱水缩合生成硅氧烷。
同样,二甲基硅易发生分子间脱水生成线型的或环状的聚硅氧烷。
五、硅油、硅橡胶和硅树脂1、硅油以(CH3)2SiCl2为主要原料,配合少量的(CH3)3SiCl,进行水解缩聚反应,生成末端为三甲基的线型聚硅氧烷,结构如下:硅油(n~10)2、硅橡胶当采用高纯度的(CH3)2SiCl2进行水解缩聚或用八基环四硅氧烷开环聚合,可制得相对分子质量高达几十万甚至一百万以上的线型聚二甲基硅氧烷.3、硅树脂硅树脂在结构上与硅油、橡胶有明显不同,硅树脂是由(CH3)2SiCl2与一定量的CH3SiCl3一起进行水解缩聚来合成的,CH3SiCl3是一个三官能团单体,提供分子链间进行Si-O-Si交联,所以缩聚产物具有网状或体型结构。