烴類

又稱石蠟烴，是碳原子以單鍵相連接的鏈狀碳氫化合物的統稱。“烷”表示碳原子間沒有不飽和鍵，與之連接的氫原子數目達到了最大限度，通式為CnH2n+2。烷烴可用不同的命名方法來命名。習慣命名法是按碳原子數目的多少來命名。用天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和十一、十二等表示碳原子數目，在烷烴名稱前冠以不同的形容詞以示區別不同的鏈烴。

正烷烴的沸點是隨著分子量的增加而有規律升高。液體沸點的高低決定了分子間引力的大小，分子間引力愈大，使之沸騰就必須提供更多的能量，所以沸點就愈高。而分子間引力的大小取決了分子結構。

重要的烷烴是甲烷(沼氣)，丙烷和丁烷(打火機油)。

烯烴是指含有C=C鍵（碳-碳雙鍵）（烯鍵）的碳氫化合物。屬於不飽和烴，分為鏈烯烴與環烯烴。按含雙鍵的多少分別稱單烯烴、二烯烴等。雙鍵中有一根屬於能量較高的π鍵，不穩定，易斷裂，所以會發生加成反應。

烯烴的物理性質可以與烷烴對比。物理狀態決定於分子質量。標況或常溫下，簡單的烯烴中，乙烯、丙烯和丁烯是氣體，含有5至18個碳原子的直鏈烯烴是液體，更高級的烯烴則是蠟狀固體。標況或常溫下，C2～C4烯烴為氣體；C5～C18為易揮發液體；C19以上固體。在正構烯烴中，隨著相對分子質量的增加，沸點升高。同碳數正構烯烴的沸點比帶支鏈的烯烴沸點高。相同碳架的烯烴，雙鍵由鏈端移向鏈中間，沸點，熔點都有所增加。

是一類有機化合物，屬於不飽和烴。其官能團為碳-碳三鍵（－C≡C－）。通式CnH2n-2，其中n為>=2正整數。簡單的炔烴化合物有乙炔(C2H2)，丙炔(C3H4)等。炔烴原來也被叫做電石氣，電石氣通常也被用來特指炔烴中最簡單的乙炔。

簡單的炔烴的熔點、沸點，密度均比具有相同碳原子數的烷烴或烯烴高一些。不易溶於水，易溶於乙醚、苯、四氯化碳等有機溶劑中。炔烴可以和鹵素、氫、鹵化氫、水發生加成反應，也可發生聚合反應。因為乙炔在燃燒時放出大量的熱，炔又常被用來做焊接時的原料。

烴類均不溶於水。

有機化合物中有羥基(OH)〔注四〕接聯碳原子的，都屬醇類(alcohols)〔注五〕.甲醇，乙醇最常見。甘油是丙三醇，和醣類一樣是多元醇。一般醣類的分子式是Cn(H2O)n,故俗稱碳水化合物.

碳環上的醇也很多，如薄荷醇(menthol)是環己烷的衍生物。它的骨架與薴一樣，但因沒有雙鍵，卻有一個羥基(OH),兩物質性質(如香氣)大異.

膽固醇是具有四個環的不飽和醇。雖然它含有一個雙鍵，我們通常不把它叫烯醇。一般慣例下，烯醇是指有羥基直接連到雙鍵的碳原子上的化合物。雖然要有特別的結構才能把烯醇穩定下來(如酚phenol),但這單元是羰基化合物(參看下一節)反應中常要經過的形式.

紫杉醇(taxol)是近來常在報章上看到的，其中的醇基只是眾多複雜官能基之一種.

顧形思義，羰基化合物有氧與碳原子。組成官能基的碳與氧以雙鍵組合，即呈C = O形式。四價的碳還要和其他原子結合〔注六〕,如其中一個原子是氫，另一原子是碳時，該羰基化合物屬醛類(aldehydes);所接的兩原子皆為碳時則是酮(ketones).甲醛只有一個碳，碳接上氧外，其他兩原子是氫。甲醛是一種無色氣體，它的水溶液是防腐用(如動物標本)的福爾馬林(formalin).最小的酮必需有三個碳原子，它便是廣用的溶劑丙酮〔注七〕.

小分子的醛，酮，都有強烈氣味。有些是芳香的，有的卻是刺激性，討人厭的。檸檬醛(citral)有檸檬香味，它又可被改變為薄荷醇(只經三個化學反應).苯甲醛則是杏仁中某種成分的水解物。香草醛(vanillin,),肉桂醛(cinnamaldehyde)在食品工業有很重要的地位。在酮類中，除丙酮外，也許以環己酮最為重要；我們可以用它製造尼龍6.

一般醣類也有醛基或酮基，不過多以隱藏形式存在。分子內的一個羥基與羰基結合，生成半縮醛或半縮酮。這些新種類化合物在溶液中是與羰基化合物呈平衡的，所以它們可顯示羰基的化學活性.

在芳香環上引進羰基，生成類(quinones)化合物。在傳統攝影的定像過程，曝光的溴化銀藉對苯二酚還原成銀(底片黑色的部分),對苯二酚被氧化為苯.

如果羰基化合物與兩個羥基作脫水縮合反應，得到的縮醛或縮酮便不再具有羰基的性質。但它們一般在酸性水溶液中不穩定，會分解成原來的羰基化合物與醇.

醚(ethers)類化合物的中文名稱來自乙醚的生理活性：乙醚能令動物昏迷。這是醫學上一項重大的發現，外科手術因之躍進一大步。手術中的病人因中樞神經系統被麻醉，失去知覺而無痛楚，手術進行也因病人不會亂動而更趨容易。雖然乙醚在這方面的用途已完全被別的麻醉劑所取代，但它在歷史上的意義是不應被忘卻的.

醚的結構通式是R-O-R'(R, R'是可同或異的碳原基).它們與醇有異構關係，如乙醚與乙醇均為C2H6O.然而乙醚的結構是CH3-O-CH3,而乙醇是CH3CH2OH.醚的脂溶性高，水溶性小，醇的性質相反。醚也是常用的有機溶劑，如乙醚，四氫喃(一種環狀醚)是製備格林納試劑(Grignard reagents)採用最廣的.

冠醚(crown ethers)是多元環狀醚。因為這些分子有多個氧原子，可以構成一些金屬離子的配位基(ligands),兩者有良好的空間配合時，生成穩定的錯合物。我們可以藉冠醚把無機鹽(如高錳酸鉀)帶進非極性有機溶劑中。其實冠醚的發現是非常偶然的：在美國杜邦化學公司研究部工作的佩德生(C. Pedersen)初次在無意中合成冠醚時，起自觀察到些微的白色晶狀副產物，而這些晶體可以溶解氫氧化鈉，但是並無羥基(尤其是酚或羧酸).這新奇的現象引起他的極度興趣，持續的研究終於才使真相大白.

有些天然抗生素具有多元醚結構，雖然不全都是環醚，但可以同樣螯合金屬離子。藥效的發揮與這特性有關.

硫與氧是同族元素，它們的最外層電子組態一樣，故兩者的化合物有很多相似性質，最顯著的區別是氣味。蒸氣壓高的二價硫化合物具惡臭，如臭鼬製造的防敵噴灑液主要成分是丁硫醇。硫醇是醇內氧原子換作硫原子的化合物。口臭的人是因口腔內產生了甲硫醇的緣故。洋蔥及蒜所含的刺激性揮髮油中，便有多種有機硫化物，二丙烯基硫醚是其中的一種特殊成分.

值得一提的硫化物是高半胱胺酸(homocysteine, HSCH2CH2CH(NH)COOH)〔注八〕.最近有些人認為它才是引起動脈粥狀硬化的元兇。硫醚的氧化物有亞(sulfoxides)及(sulfones).

我們一般所指的有機酸是羧酸(carboxylic acids)RCOOH.它們是一級醇(RCH2OH)或醛的氧化產物。乙酸最為人類熟悉，醋就是乙酸的稀薄水溶液。只有一個碳原子的甲酸，是螞蟻的化學防禦武器。蟻咬引起的痛感，是由甲酸刺激引起。丁酸，戊酸的氣味惡劣，有若糞便.

長鏈的飽和脂肪酸是固體，它們常在動物體內以甘油酯的形式存在。天然脂肪酸大多有偶數碳原子，因為它們的組成單元是乙酸.

多元羧酸是指一個分子內有兩個以上COOH基團，如草酸(乙二酸),琥珀酸(丁二酸).含有他種官能基的羧酸也有多類；羥酸包括乳酸，蘋果酸，酒石酸。法國科學家巴斯德(L. Pasteur)發現兩種酒石酸(鹽)結晶有鏡像關係，打開實驗立體化學的大門.

由兩個羧酸分子聯合併脫去一分子水，生成酸酐(anhydride).酸酐很容易與水反應，重得羧酸；又如與醇反應，產物為一酯及一羧酸。羧酸比一般無機酸弱，但可以生成鹽。較強的磺酸R-SO3H與膦酸R-PO(OH)2是硫酸及磷酸的一個羥基被碳基取代的酸。具有長碳鏈的磺酸鹽(如鈉鹽)具表面活性，是非常良好的人造清潔劑，它們的鈣，鎂鹽不會在水中沉澱，故可用於硬水，功效比傳統的肥皂優異。肥皂由植物油(羧酸甘油酯)水解生成，所含羧酸鈉鹽與硬水中的鈣離子交換，溶解度低的鈣鹽就會沉積，失去清除污垢之能力。也許值得指出的是，人體內的膽酸生成的鹽，性質近似肥皂，在腸內能產生大量泡沫，藉表面張力把污物包圍清除.

可水解的脂肪都是酯(esters).酯包括一切酸與醇的脫水縮合產物，其中以甲酸甲酯HCOOCH3最為簡單。像這些低分子量的酯，都有良好氣味〔注九〕.花果的香味，多是由於酯類所貢獻。內酯(lactones)也有類似性質，有些像桃子，有些像茴香；大環內酯有麝香味.

磷酸酯(單酯，二酯，三酯)是生物化學上重要的分子。磺酸酯往往有很大的化學活性，容易進行置換及消除反應。硝酸酯則是含有高能量的化合物，易分解。最初發現的無煙火藥，是棉布纖維的硝酸酯化所成。炸藥用的三硝酸甘油酯，對振蕩非常敏感。而諾貝爾就是因找到穩定它的方法而發財的。有趣的是，三硝酸甘油酯也是一種心臟病的藥品.

胺(amines)是氨分子內的氫原子被有機團(R)置換而成，在製造時的確是可以用這方法。因置換的程度不同，胺分為第一級的RNH2,第二級的RR'NH,與第三級的RR'R''N,其中R, R', R''可以相同或相異.

胺類的氮原子仍擁有一孤對電子，保持鹼性，可與酸結合生成鹽類。第四級銨鹽的氮原子有四個不同的R,是可以呈光學活性的.

胺的氣味不佳。魚腥正是揮發性胺所引起。外國人吃魚前，在其上擠以檸檬汁，用意是除腥，原理則是把胺固定成不揮發的鹽。腐屍與精液的獨特氣味，主要來自屍胺(cadaverine)與精胺(spermine).

甲醛與氨的溶液混合，蒸發后，便可得一種白色晶體。此物有金剛鑽晶格單元結構，六個亞甲基CH2與四個氮原子(三級胺)形成。它可用作利尿劑，尿道消毒劑等.

胺是一般有機化學類型中具有最顯著生理作用的。天然界的胺，很多是來自胺基酸代謝。動物大腦中產生多巴胺(dopamine)的代謝失調時，巴金森氏病(Parkinson's disease)就出現.

生物鹼(alkaloids)多是環狀胺類，又常具劇毒。環型結構內嵌入雜原子(氧，氮，硫,……等非碳原子)時，屬雜環化合物。簡單的咯，啶,,是芳香性雜環，它們往往是藥物的結構單元。組成核酸的嘧啶與嘌呤鹼基，也是雜環系統〔注十〕.

由羰酸與胺(包括氨)相加並脫水，即可得醯胺(amides).醯基(acyl group)是 R-CO,是烷基與羰基的組合，在酯內也有。醯胺有三亞種，是隨氮原子上的取代基數目而分的。但無論如何，胺接上了醯基就失去了鹼性.

蛋白質是由多個胺基酸組合而成，鍵結正是醯胺。尼龍也是聚醯胺，不過一個醯胺的氮原子與另一醯胺的羰基是以若干亞甲基CH2隔開。又有尼龍是二胺與二酸縮合而成的.

烴類直接硝化可得硝基化合物(nitro compounds).因為這方法的成本低，在化學工業上很重要。硝基化合物容易被還原，生成第一級胺，故許多芳香胺的大量製造靠這兩步驟.2, 4, 6-多硝基化合物含有高能量，許多炸藥是根據這特性開發的。三硝基甲苯(TNT)是一熟知的例子.

不久以前，含鹵素的有機化合物(organohalogen compounds)是重要的溶劑及合成中間體。但此類物質常有毒性，致癌性，及對環境危害，已漸漸被取代。氯仿(CHCl3)有很好的麻醉能力，但這幾十年來已完全停用。曾經大量生產，用作冷媒，清洗溶劑，發泡劑等的氟氯烴(freons),因蒸發至高空后，受太陽的紫外線照射會分解產生氯原子，破壞了有保護地球上生物功能的臭氧層，故已經被禁止生產了.

“滴滴涕”(DDT)是一種十分有效的殺蟲劑，因為它的製造成本很低，用量極大。只是它(及很多其他含鹵素的烴)在地表不易被分解而消除，又會沿食物鏈聚積在生物體(脂肪組織),引起多種不良後果。據說野生鳥類繁殖率降低的原因之一，是鳥類不斷從食物吸收DDT后，體內礦物質的代謝改變，產下的卵殼厚度減低，承受不起孵坐壓力而破損。不過當初若是沒有使用DDT使用的話，亞熱帶及熱帶地區的開發，必是困難重重。病媒蚊蟲的撲滅,DDT應居首功.

氟是最活潑的元素，但它在引進有機化合物之中時，被馴化了。鐵弗龍(teflon),人造血液的主要成分，都含有氟.

中國經濟高速發展，環境卻遭受嚴重破壞，慘痛的現實教訓觸動著國人的神經，也觸動著國家政策的不斷改變。資料統計，每年有800多萬噸石油進入世界環境。原油污染土壤，損害植物根部，阻礙根的呼吸與吸收，導致植物死亡。芳香烴類物質對人及動物的毒性較大，如果經較長時間較大濃度接觸，會引起噁心、頭疼、眩暈等癥狀。此外，石油中的多環芳烴類物質具有強烈的三致作用。泄漏的原油等烴類物質如遇明火，會造成火災事故；如果泄漏的烴類進入受限空間內，VOC達到爆炸下限，極易發生爆炸，甚至造成群死群傷的災難性事故發生。

解決技術：烴類污染防治產品是一種能降低液體表面張力的化合物，使液體更加容易擴散或“濕潤”，降低兩種液體間（像油和水）或一種液體和一種固體間的界面張力。表面活性劑的分子結構由親水性“頭”和親油性“尾”組成。親水性“頭”遷移到水表面；親油性的“尾”可以延伸到空氣，或是如果水混合了油，成油相。表面活性劑分子在表面的隊列和集合改變了水在水/空氣、水/油或者水/固體界面的表面性質。在適當條件下，表面活性劑分子形成膠團-球形結構，完全密封油滴使其在水溶液中被乳化。

降低揮發性：使溢出燃油不燃燒、減少油罐清洗的爆炸下限、抑制修整現場的VOCs

增加可溶性：使碳氫化合物從土壤中提取出、去除堅硬表面的除油污和油脂、控制油井＆天然氣井的石蠟積聚

加速生物降解：使碳氫化合物更容易進行自然生物降解