炭化水素とは何ですか (例付き)

炭化水素とも呼ばれる炭化水素は、その組成が炭素(C) 原子と水素(H) 原子のみからなり、一般式 C _x H _yを持つ有機化合物です。

炭化水素は、水素原子が共有結合で結合した炭素構造から構成されます。

有機化学において最も重要な化合物です。

すべての種類の炭化水素は容易に酸化するため、熱を放出します。ほとんどの場合、それらは水に溶けません。

天然炭化水素は、地球内部 (深さ 150 km 以上) で高圧下で形成された化合物で、地質学的プロセスを通じて低圧の領域に到達します。

炭化水素の主な供給源は石油です。このため、炭化水素は、灯油、パラフィン、天然ガス、ガソリン、ワセリン、ディーゼル油、 LPG (液化石油ガス)、ポリマー(プラスチックやゴムなど) などのさまざまな誘導体に存在します。

この有機化合物はブラジルのエネルギーマトリックスの 48% を構成します。

炭化水素の組成の一部を構成する炭素鎖は4 価、つまり 4 つの結合を作ることができます。

炭素は、単結合、二重結合、または三重結合を介して他の炭素原子および水素と結合を確立することができます。

炭化水素の分類は、炭素主鎖の形状、炭素鎖の結合、炭素鎖内のアルキルラジカルの存在、炭素鎖を分割するヘテロ原子の存在という 3 つの特性に基づいています。

炭化水素は炭素主鎖の形状により脂肪族と環状に分類されます。

これらの炭素鎖のそれぞれの形態が何で構成されているかを確認してください。

脂肪族炭化水素は、開いた炭素鎖または非環式炭素鎖によって形成されます。これらの鎖では、炭素は末端にあります。

例:

アルカン

パラフィンまたはパラフィン系とも呼ばれるアルカン炭化水素は、炭素間に単純な結合しか存在しない油状化合物です。

アルカンの一般式は C _n H2 _n + 2 (n = 任意の整数) です。

アルケン

オレフィン、アルケン、またはエチレン炭化水素とも呼ばれるアルケンは、炭素間に二重結合があるわずかに反応性の化合物です。

_アルケンの一般式は_CnH2nです。

アルキン

メチルアセチレンとも呼ばれるアルキンは、炭素間の結合が 3 つある炭化水素です。

アルキンの一般式は C _n H2 _n -2 です。

アルカジエン

ジエンまたはジオレフィンとも呼ばれるアルカジエンは、炭素間の結合が二重である炭化水素です。

アルカジエンの一般式は C _n H2 _n -2 です。

環状炭化水素は、閉じた炭素鎖または環状炭素鎖によって形成されます。これらの鎖には末端炭素がありません。

例:

サイクレイン

シクロアルカン、シクロパラフィン、またはナフテン系炭化水素とも呼ばれるシクランは、単結合で構成される飽和炭化水素です。

閉じた炭素鎖を持ち、その一般式は C _n H2 _nです。

サイクレン

シクロアルケンとも呼ばれるサイクレンは、二重結合で構成される不飽和炭化水素です。

サイクレンは閉じた炭素鎖を持ち、その一般式は C _n H2 _n −2 です。

サイクライン

シクロアルキンまたはシクロアルキンとも呼ばれるサイクリンは、環状の不飽和炭化水素です。

それは三重結合を持つ閉じた炭素鎖によって形成され、その一般式は C _n H2 _n -4 です。

芳香のある

または

アレーンとも呼ばれる芳香族炭化水素は、二重結合によって形成される不飽和化合物です。

芳香族は閉鎖または環状炭素鎖を持ち、その一般式は C ₆ H ₆です。

炭素鎖の結合の種類に応じて、炭化水素は飽和または不飽和に分類できます。

これらの分類がそれぞれ何で構成されているかを以下に示します。

飽和炭化水素は単結合によって形成されます。

例: アルカン、シクラン。

不飽和炭化水素は二重結合または三重結合によって形成されます。

例: アルケン、アルキン、アルカジエン。

アルキルラジカルの存在に関して、炭化水素は直鎖または分岐鎖の炭素鎖を持つことができます。

通常の炭素鎖炭化水素にはアルキル根がありません。

例：ペンタン

炭化水素が分岐炭素鎖を有する場合、これはその主炭素鎖がアルキルラジカルを有することを意味する。

例：メチルプロパン

連続した炭素鎖は、ヘテロ原子の存在に応じて分割される場合もあれば、分割されない場合もあります。

炭化水素が均一な主炭素鎖を持っているということは、この鎖がヘテロ原子によって分割されていないことを意味します。

炭化水素が不均一な主炭素鎖を持っている場合、この鎖はその炭素鎖がヘテロ原子によって分割されています。

炭化水素の命名法は、次の 3 つの部分の組み合わせによって定義されます。

接頭辞は炭素の量を示し、中間体は結合の種類を示し、接尾辞は化合物が属する機能 (この場合は炭化水素クラス) を示します。

炭化水素を表すために組み合わされる接頭辞と中間体のリストを以下で確認してください。

プレフィックスリスト

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炭化水素の名前形成のいくつかの例に注目してください。

例:

チャンネル₃ – チャンネル₂ – チャンネル₂ – チャンネル₃

上の構造式では、単結合 (「-」記号で示されている) のみを持つ炭素数 4 の化合物が観察できます。

接頭辞 + 中間 + 接尾辞の結合によりBUTANO という名前が生じることに注意してください。

_CH2 = _CH2

上記の構造形は炭素数 2 と二重結合 1 つ（記号「=」で示します）を持ちます。

接頭語 + 中間語 + 接尾語の結合によりETENOという名前が生じることがわかります。

_CH2 = CH – _CH2 – _CH3

CH ₃ – CH = CH ₂ – CH ₃

上記の両方の構造形態には 4 つの炭素と 1 つの二重結合 (「=」記号で示されています) があることに注意してください。

このようにして、以下が得られます。

接頭辞 + 中間 + 接尾辞の結合により、2 つの構造形式の名前BUTENOが生じることに注意してください。

ただし、構造形式が同一ではないため、命名法も同一ではないことに注意してください。

2 つの構造形式の違いは、二重結合の位置にあります。

この場合、ペアの最も近い端から始めて、鎖内の炭素に番号を付ける必要があります。したがって、問題のケースでは、左から右に番号を付ける必要があります。

CH ₂ = CH – CH ₂ – CH ₃の場合:

二重結合が炭素 1と炭素 2の間にあることに注意してください。

二重結合を見つけるには、小さい方の数字 (1) を使用する必要があります:ブテン -1

CH ₃ – CH = CH ₂ – CH ₃の場合:

二重結合は炭素 2と炭素 3の間にあることに注意してください。

二重結合を見つけるには、小さい方の数字 (2) を使用する必要があります: ブテン -2

IUPAC (国際純粋応用化学連合) によれば、位置の指示は、位置を特定する対象 (上記の構造形式の場合、中間の「-en-」で表される二重結合) の少し前に行う必要があります。 ）。

これにより、利用可能な構造形式の命名法を記述する 2 番目の方法 (ちなみに、これが最も正しい) が得られます。

CH ₂ = CH – CH ₂ – CH ₃ : ブテン -1 または BUT-1-ENO (より正しい形式)

CH ₃ – CH = CH ₂ – CH ₃ : ブテン -2 または BUT-2-ENO (より正しい形式)