Grupy funkcjonalne

Grupy funkcyjne to grupa atomów o charakterystycznych właściwościach, które połączone ze szkieletem węglowym cząsteczki zmieniają właściwości tej cząsteczki. Na przykład obecność pewnych grup funkcyjnych w cząsteczce sprawi, że będą one hydrofilowe, podczas gdy inne sprawią, że będą hydrofobowe. Te grupy funkcyjne są nieodzowną częścią chemii organicznej i ważnymi składnikami cząsteczek biologicznych, takich jak węglowodany, białka, lipidy i kwasy nukleinowe. Każda grupa funkcyjna jest unikalnym układem atomów i ma przypisaną nazwę dla kombinacji atomów tworzących grupę.

Węglowodory
Silne, stabilne wiązania między atomami węgla wytwarzają złożone cząsteczki zawierające łańcuchy, gałęzie i pierścienie. Chemia tych związków nazywana jest chemią organiczną. Węglowodory to związki organiczne składające się tylko z węgla i wodoru. Alkany są węglowodorami nasyconymi – to znaczy węglowodorami, które zawierają tylko pojedyncze wiązania. Alkeny zawierają jedno lub więcej podwójnych wiązań węgiel-węgiel. Alkiny zawierają jedno lub więcej potrójnych wiązań węgiel-węgiel. Węglowodory aromatyczne zawierają struktury pierścieniowe. Są one również znane jako grupy arylowe.

Alkohole i etery
Wiele związków organicznych, które nie są węglowodorami, można traktować jako pochodne węglowodorów. Pochodna węglowodorowa może powstać przez zastąpienie jednego lub więcej atomów wodoru węglowodoru grupą funkcyjną, która zawiera co najmniej jeden atom pierwiastka innego niż węgiel lub wodór. O właściwościach pochodnych węglowodorów decyduje w dużej mierze grupa funkcyjna. Grupa –OH, znana jako grupa hydroksylowa, jest grupą funkcyjną alkoholu. Grupa –R–O–R– jest grupą funkcyjną eteru.

Aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe i estry<br /> Grupy funkcyjne związane z grupą karbonylową obejmują grupę –CHO aldehydu, grupę –CO- ketonu, grupę –COOH kwasu karboksylowego i grupę –COOR estru. Grupa karbonylowa, podwójne wiązanie węgiel-tlen, jest kluczową strukturą w tych klasach cząsteczek organicznych: aldehydy zawierają co najmniej jeden atom wodoru przyłączony do atomu węgla karbonylowego, ketony zawierają dwie grupy węglowe przyłączone do atomu węgla karbonylowego, kwasy karboksylowe zawierają grupę hydroksylową przyłączoną do atomu węgla karbonylowego, a estry zawierają atom tlenu przyłączony do innej grupy węglowej połączonej z atomem węgla karbonylowego. Wszystkie te związki zawierają utlenione atomy węgla w stosunku do atomu węgla grupy alkoholowej.

Aminy
Dodanie azotu do struktury organicznej prowadzi do powstania dwóch rodzin cząsteczek. Związki zawierające atom azotu związany w strukturze węglowodorowej są klasyfikowane jako aminy.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 20.1: Węglowodory, Openstax, Chemia 2e, Sekcja 20.2: Alkohole i etery, Openstax, Chemia 2e, Sekcja 20.3: Aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe i estry oraz Openstax, Chemia 2e, Sekcja 20.4: Aminy i amidy.