《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
碳骨架 管能团
R
Gu
饱和烃
饱 饱 和 和 链 环 烃 烃 除了光卤代、 裂解等剧烈反 应外，一般不 发生变化。
不饱和烃
含
C C
含
C C
键 键 能发生烯烃、 炔烃、芳环特 有的反应
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
C
+ O
O
O
C O O
C O
CHale Waihona Puke Oc.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：
CH CH C X + H2O CH CH C OH + H X
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。
含 芳 香 环
含氧管能团 含氮管能团 H2NHO -O（RHN- R2NC＝ O -） R3N+ -CHO -NO2 -COOH -N2+ -COOR -N=N-CN
其它 -X -SH -SR -SO3H -SO2-PH2
特征结构区，代表了有机化合物 主要的反应和反应区域
2.2.2 各类有机化合物的结构特点及主要化学 反应
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的影响具有一定的极性：
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。
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：
H OH OH H C C C C
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。
HX X C H C C C
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：
a.当羟基与饱和C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：
OH + + OH
A- (亲核试剂) A
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C C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：
X C C X A- (亲核试剂)
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：
C C C C
X X
-X
C C
C+ C+
A- (亲核试剂) C C
C C
A A
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：
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：
H OH C OH HO C C O C
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,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。
SP2 C
C SP2 C
SP3
C X
C C X
SP
C
SP
C
C
SP3
X
C
C
C
X
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+）、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。
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。
H
H的S轨道与C的SP3杂化 相互交盖形成 键 极性小 特点： 键能大 两个C的SP3杂化轨道 头对头相互交盖形成 键 非极性 特点： 键能大
CH CH + C -
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：
X
+
+
X
-
A- (亲核试剂) A
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C-X键的极性降低，键 能提高，因而不发生亲核取代反应：