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2.7: 碳骨架
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2.7: 碳骨架

所有有机化合物的骨架都是碳骨架。每个碳原子可以形成四个键,随着碳骨架长度的增加,结构变化的可能性就会出现,比如环结构、双键和分支侧链。

碳是有机分子的基础

地球上的生命是以碳为基础的,因为构成生物体的所有大分子都依赖于碳原子。每个有机分子的核心是一个碳骨架,其他原子与之结合。其他原子的多样性赋予每个分子独特的性质。碳可以形成四个键,很少成为离子,使其成为分子中非常灵活的成分。这些特性使碳成为地球上所有生命的重要组成部分,不仅在这个星球上,而且在整个宇宙中都发现了丰富的碳。

碳-碳键构成碳骨架的基础。氢原子容易与碳原子结合。只含有氢和碳的分子叫做碳氢化合物。碳氢化合物通常形成长链或在不同的点上有突出的分支。改变键的数量会改变分子的性质:例如,具有一个或多个双键的长烃尾的脂肪酸的行为与没有双键的脂肪酸不同。

同分异构体是排列相同数量原子的不同方式

化学式相同但结构不同的分子称为同分异构体。同分异构体的一个例子可以在两个共享化学式C6H14的不同分子中看到。正己烷有一条直的碳原子链,而异己烷在第二个碳原子上有一个支点。其他异构体在碳-碳双键的两侧可能有不同的化学基团排列,从而产生两种可能的结构。其他的可能仍然是彼此的镜像,也称为对映体。就像左手和右手的手指和大拇指一样,对映体的部分都是一样的,但叠加时它们不会排成一行。

碳架上的官能团

生物分子的独特性质是由与碳骨架结合的官能团,如氨基(NH2)或(CH3)赋予的。官能团可以由碳以外的原子组成,改变分子的结构和化学性质。官能团之间的相互作用对于生物系统中几乎所有的事情都是至关重要的,对官能团性质的了解影响到许多领域的研究,例如合成药物的设计。


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