Классификация органических веществ

Существует несколько критериев классификации органических соединений.

1. Классификация по составу. Согласно этой классификации, все органические вещества делятся на: углеводороды, которые состоят только из атомов углерода и водорода, например, в молекуле пропана содержатся только атомы углерода и водорода; кислородсодержащие соединения, которые состоят не только из атомов углерода и водорода, но и ещё и из кислорода, например, спирт этанол содержит атомы углерода, водорода и кислорода. Азотсодержащие соединения содержат кроме углерода и водорода ещё и атомы азота, как в молекуле метиламина есть атомы углерода, водорода и азота.

Но такая классификация является неточной, потому что в одну группу могут попадать вещества, имеющие совершенно разные свойства. Например, диметиловый эфир, как и этанол является кислородсодержащим соединением, но диметиловый эфир относится к классу простых эфиров и представляет собой газ, а этанол относится к классу спиртов и представляет собой жидкость.

Поэтому более совершенной классификацией является классификация по строению. В этой классификации можно ещё выделить несколько признаков классификации: по типу скелета молекулы, по наличию (или отсутствию) в молекуле кратных связей и бензольных колец, по наличию (или отсутствию) функциональных групп.

Разберём классификацию веществ по типу скелета молекулы. Как известно, в состав молекул, кроме атомов углерода и водорода, могут входить атомы O, S, N.

Поэтому по наличию или отсутствию гетероатомов различают скелет молекулы углеродный и гетероатомный. Так в молекуле этанола скелет считается углеродным, потому что атом кислорода не включён в скелет молекулы, а в молекуле диметилового эфира атом кислорода включён в скелет молекулы, поэтому его скелет считается гетероатомным.

Скелет молекулы может быть неразветвлённым, когда все атомы углерода соеденены последовательно, как в молекуле бутана, а также разветвлённым, как в молекуле изобутана.

Цепь из атомов углерода может быть замкнутой, тогда эту систему называют циклом, или цепь может быть незамкнутой, тогда такую молекулу называют ациклической (алифатической). Например, циклической является молекула циклогексана, а молекула гексана, является ациклической.

В свою очередь, циклические соединения бывают карбоциклическими и гетероциклическими.

Карбоциклические соединения делят на алициклические, в циклах которых содержатся атомы углерода  (например, молекула циклопентана) и ароматические, у которых есть ещё ароматическое кольцо, как в молекуле бензола.   

Гетероциклические соединения в цикле вместо атомов углерода содержат атом или несколько атомов других химических элементов. К таким соединениям относят пиридин и пиримидин, в циклах которых содержатся атомы азота, а также фуран и эпоксид, в их циклах кроме атомов углерода содержатся атомы кислорода.

Ещё одним признаком классификации является наличие (или отсутствие) в молекуле кратных связей и бензольных колец. Алифатические соединения не содержат бензольных колец, их иногда ещё называют соединениями жирного ряда. Но от того содержат они кратные связи или нет их подразделяют на предельные, или насыщенные и на непредельные, или ненасыщенные.

Предельные, или насыщенные соединения содержат только простые (одинарные) связи, к таким соединениям относятся алканы и цикоалканы, а непредельные, или ненасыщенные содержат кроме простых ещё и кратные связи – двойные или тройные, к ним относятся алкены, алкины и диены.

Ароматические соединения содержат бензольное кольцо, например, фенол является ароматическим соединением.  

Есть ещё и классификация соединений по наличию (или отсутствию) функциональных групп. Есть вещества, которые не содержат функциональных групп, как метан, этилен, бензол, а есть вещества, которые содержат одну или несколько функциональных групп.

Если в составе молекулы одна функциональная группа, то это соединение относится к монофункциональным соединениям. Например, этанол – это монофункциональное соединение, потому что содержит только одну группу ОН. Полифункциональные соединения содержат несколько одинаковых групп, например, глицерин – трёхатомный спирт, является полифункциональным соединением, потому что содержит три одинаковых группы – ОН. Гетерофукциональные соединения содержат разные функциональные группы. Например, аминоуксусная кислота содержит две различные функциональные группы – аминогруппу и карбоксильную группу.

Рассмотрим соединения, имеющие функциональные группы. Спирты содержат гидроксильную группу, как и фенолы, альдегиды – альдегидную, карбоновые кислоты — карбоксильную, нитросоединения – нитрогруппу, кетоны – карбонильную группу, амины содержат аминогруппу, а аминокислоты – амино- и карбоксильную группу.

Как извстно, в углеродном скелете различают первичный, вторичный, третичный и четвертичный атомы углерода.

Первичным называют атом углерода, который связан только с одним другим атомом углерода, вторичный атом углерода всегда связан с с двумя другими атомами углерода, третичный – с тремя другими атомами углерода, а четвертичный – с четырьмя другими атомами углерода. Таким образом, в приведённом соединении 5 первичных, 1 вторичный, 1 третичный и 1 четвертичный атом углерода.

Таким образом, различают следующие основные виды классификаций: по составу и по строению. К соединениям, которые имеют функциональные группы относятся: спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, нитросоединения, кетоны, амины и аминокислоты. Одно и тоже соединение можно классифицировать по нескольким признакам классификации.