carbonyl compound是什麼意思，carbonyl compound的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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羰基化合物（Carbonyl Compound） 是指分子中含有羰基（Carbonyl Group） 的一類重要有機化合物。羰基是由一個碳原子通過雙鍵與一個氧原子連接而成的官能團，其結構通式為 $ce{C=O}$。

以下是其詳細解釋：

1. 定義與核心結構

   • 羰基化合物最核心的特征是含有 $ce{C=O}$ 官能團。這個碳-氧雙鍵具有高極性，因為氧原子的電負性遠大于碳原子，導緻羰基碳原子帶有部分正電荷（δ+），而氧原子帶有部分負電荷（δ-）。這種極性是羰基化合物高反應活性的根源 。
   • 羰基的鍵長約為 1.22 Å，鍵能約為 732 kJ/mol，介于典型的碳-碳雙鍵和碳-氧單鍵之間 。

2. 主要分類 根據與羰基碳原子相連的原子或基團的不同，羰基化合物主要分為以下幾大類：

   • 醛（Aldehydes）：羰基碳至少連接一個氫原子，通式為 $ce{R-CHO}$（R 可以是氫、烷基或芳基）。例如甲醛（$ce{HCHO}$）、乙醛（$ce{CH3CHO}$）。
   • 酮（Ketones）：羰基碳連接兩個碳原子（可以是烷基或芳基），通式為 $ce{R-CO-R'}$。例如丙酮（$ce{CH3COCH3}$）、苯乙酮（$ce{C6H5COCH3}$）。
   • 羧酸（Carboxylic Acids）：羰基碳連接一個羟基（$ce{-OH}$），通式為 $ce{R-COOH}$。例如乙酸（$ce{CH3COOH}$）、苯甲酸（$ce{C6H5COOH}$）。
   • 羧酸衍生物（Carboxylic Acid Derivatives）：由羧酸衍生而來，羰基碳連接的是雜原子（如鹵素、氧、氮），包括：
     • 酰鹵（Acid Halides）：通式 $ce{R-COX}$（X = F, Cl, Br, I）。
     • 酸酐（Acid Anhydrides）：通式 $ce{R-CO-O-CO-R'}$。
     • 酯（Esters）：通式 $ce{R-COOR'}$。
     • 酰胺（Amides）：通式 $ce{R-CONR'2}$（R' 可以是 H 或烷基/芳基）。
   • 其他：還包括碳酸衍生物（如光氣 $ce{COCl2}$）、酰基氰（$ce{R-CO-CN}$）等。

3. 反應性 羰基化合物的高反應性主要體現在親核加成反應（Nucleophilic Addition） 和親核取代反應（Nucleophilic Substitution） 上：

   • 親核加成（醛和酮）：由于羰基碳的缺電子性，親核試劑（如 ce{CN-}, ce{R-}, ce{H-}, ce{H2O}, ce{ROH}, ce{RNH2}）容易進攻羰基碳，發生加成反應。這是醛酮最典型的反應 。
   • 親核取代（羧酸及其衍生物）：羧酸衍生物的羰基碳也易受親核試劑進攻，但通常伴隨離去基團的離去（如 ce{Cl-}, ce{RCOO-}, ce{RO-}, ce{-NR2}），發生取代反應（如水解、醇解、氨解）。
   • 氧化還原反應：醛易被氧化成羧酸（如托倫試劑、斐林試劑反應），而酮通常不易被氧化。醛和酮都可以被還原成醇（催化加氫或金屬氫化物還原）。
   • α-氫的反應：與羰基相鄰的碳（α-碳）上的氫（α-氫）具有一定酸性，可參與鹵仿反應、羟醛縮合（醛酮）或克萊森縮合（酯）等重要反應。

4. 物理性質

   • 沸點：由于羰基的極性，羰基化合物的沸點通常比分子量相近的烴或醚高。但低于分子量相近的醇或羧酸（後者能形成更強的氫鍵）。
   • 水溶性：低分子量的醛、酮、羧酸（如甲醛、乙醛、丙酮、甲酸、乙酸）由于羰基氧能與水形成氫鍵，在水中有良好的溶解度。隨着碳鍊增長，溶解度迅速下降。羧酸衍生物的水溶性差異較大 。

5. 應用與重要性 羰基化合物在自然界和人類社會中無處不在且至關重要：

   • 生物體：糖類（如葡萄糖、果糖）、蛋白質（含酰胺鍵）、脂質（如甘油三酯）、核酸（含酰胺鍵）等生命基本物質都含有羰基或其衍生物。許多關鍵代謝中間體（如丙酮酸、草酰乙酸）也是羰基化合物 。
   • 工業與日常生活：廣泛用作溶劑（丙酮、乙酸乙酯）、香料（各種酯類）、藥物（如阿司匹林是酯，青黴素含酰胺）、合成纖維（如尼龍、聚酯）、塑料（如聚甲醛）、食品添加劑（如檸檬酸、醋酸）等。
   • 化學合成：羰基官能團是有機合成中最重要的官能團之一，是構建複雜分子（如藥物、天然産物）的關鍵中間體和反應位點。

參考資料：

1. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). Online version: https://goldbook.iupac.org/ (Search for "carbonyl compounds", "aldehydes", "ketones", etc.)
2. McMurry, J. (2016). Organic Chemistry (9th ed.). Cengage Learning. Chapters on Aldehydes, Ketones, Carboxylic Acids and Derivatives. https://www.cengage.com/c/organic-chemistry-9e-mcmurry
3. Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organic Chemistry (2nd ed.). Oxford University Press. Chapters on Carbonyl Chemistry. https://global.oup.com/academic/product/organic-chemistry-9780199270293
4. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (201

網絡擴展資料

Carbonyl compound（羰基化合物）是指含有羰基（carbonyl group）的有機化合物。以下是詳細解釋：

1. 核心結構：羰基（Carbonyl Group）

羰基是由一個碳原子和氧原子通過雙鍵連接（$text{C=O}$）形成的官能團。該結構具有極性，氧原子因電負性較高而帶有部分負電荷，碳原子帶有部分正電荷，這使得羰基化合物具有較高的反應活性。

2. 主要分類

根據羰基連接的基團不同，羰基化合物可分為以下兩類：

• 醛類（Aldehydes）：羰基連接至少一個氫原子（$text{R-CHO}$）。
  • 例：甲醛（Formaldehyde）、乙醛（Acetaldehyde）。
• 酮類（Ketones）：羰基連接兩個烷基或芳基（$text{R-CO-R'}$）。
  • 例：丙酮（Acetone）、苯乙酮（Acetophenone）。

此外，羧酸、酯、酰胺等衍生物中也包含羰基，但通常歸類為其他官能團化合物。

3. 化學性質

• 親核加成反應：由于羰基碳的正電性，易與親核試劑（如水、醇、胺）發生加成反應。
• 氧化與還原：
  • 醛可被氧化為羧酸，酮通常不易被氧化；
  • 兩者均可被還原為醇。
• 烯丙基化反應：在無機鹽或二氧化碳促進下，羰基化合物可在水相中發生烯丙基化反應。

4. 應用領域

• 有機合成：作為中間體用于制備藥物、香料和高分子材料。
• 分析化學：在反相液相色譜（RP-LC）中，活性羰基化合物可能出現色譜峰形畸變，需優化分離條件。

5. 相關術語

• Carbonyl Value（羰基值）：衡量化合物中羰基含量的指标。
• Carbonyl Sulfide（羰基硫）：含硫羰基化合物。

羰基化合物是含$text{C=O}$結構的有機分子，廣泛存在于自然界和工業合成中，其反應活性使其在化學領域具有重要地位。如需更全面的分類或反應機理，可參考化學專業文獻。

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