Nhóm chức là một nguyên tử hoặc nhóm các nguyên tử đặc biệt gắn liền với một phân tử hữu cơ và chịu trách nhiệm chính cho các tính chất hóa học đặc trưng của phân tử đó. Sự hiện diện của một nhóm chức cụ thể sẽ quyết định cách phân tử đó tương tác với các chất khác và tham gia vào các phản ứng hóa học.
Cùng một nhóm chức sẽ thể hiện các phản ứng hóa học tương tự, bất kể kích thước của phân tử mà nó là một phần. Điều này cho phép dự đoán có hệ thống các phản ứng hóa học và hành vi của các hợp chất hóa học, đồng thời thiết kế các tổng hợp hóa học hiệu quả. Hơn nữa, khả năng phản ứng của một nhóm chức có thể được điều chỉnh bởi các nhóm chức khác lân cận. Trong tổng hợp hữu cơ, biến đổi nhóm chức năng là một trong những loại biến đổi cơ bản.
Dưới đây là bảng tổng hợp các nhóm chức quan trọng trong hóa học hữu cơ:
| Lớp chất | Nhóm chức | Công thức chung | Tiền tố | Hậu tố | Ví dụ |
|---|---|---|---|---|---|
| Rượu | Rượu | R-OH | hydroxy- | -ol | Propan-1-ol (CH3-CH2-CH2-OH) |
| Andehit | Formyl | R-CHO | – | -al | Propenal (CH2=CH-CHO) |
| Amin | Amin | R-NH2 | amino- | -amin | Metyl amin (CH3-NH2) |
| Axit cacboxylic | Carboxyl | R-COOH | hydrocarboxy- | axit- | Axit propenoic (CH2=CH-COOH) |
| Este | Este | R-COOR’ | – | -oat | Etyl axetat (CH3-COO-C2H5) |
| Nitro | Nitro | R-NO2 | nitro- | – | Nitro metan (CH3-NO2) |
| Xeton | Cacbonyl | R-CO-R’ | – | -on | Etyl metyl xeton (CH3-CO-CH2CH3) |
Ngoài ra còn có các nhóm Axyl (R-CO-), alkoxyl hay ete (R-O-),…
Mục Lục
- 1 Các Nhóm Chức Quan Trọng Trong Hóa Học Hữu Cơ
- 1.1 1. Nhóm Chức Hydroxyl (-OH)
- 1.2 2. Nhóm Chức Aldehyd (-CHO)
- 1.3 3. Nhóm Chức Xeton (R-CO-R’)
- 1.4 4. Nhóm Chức Amin (-NH2)
- 1.5 5. Nhóm Chức Amino (-NH2)
- 1.6 6. Nhóm Chức Amit (-CO-NH2)
- 1.7 7. Nhóm Chức Ete (R-O-R)
- 1.8 8. Nhóm Chức Este (RCOOR’)
- 1.9 9. Nhóm Chức Axit Cacboxylic (-COOH)
- 1.10 10. Nhóm Chức Thiol (-SH)
- 1.11 11. Nhóm Chức Phenyl (C6H5)
Các Nhóm Chức Quan Trọng Trong Hóa Học Hữu Cơ
1. Nhóm Chức Hydroxyl (-OH)
Nhóm hydroxyl, còn được gọi là nhóm rượu, bao gồm một nguyên tử oxy liên kết với một nguyên tử hydro. Các nhóm hydroxyl liên kết các phân tử sinh học với nhau thông qua các phản ứng mất nước.
Hydroxyl thường được viết dưới dạng OH trong các cấu trúc và công thức hóa học. Nhóm hydroxyl có khả năng phản ứng cao, chúng dễ dàng hình thành các liên kết hydro và có xu hướng làm cho các phân tử chứa chúng hòa tan trong nước. Ví dụ về các hợp chất phổ biến có chứa nhóm hydroxyl là rượu và axit cacboxylic.
2. Nhóm Chức Aldehyd (-CHO)
Aldehyd được tạo thành từ carbon và oxy liên kết đôi với nhau và hydro liên kết với carbon. Một aldehyd có thể tồn tại dưới dạng tautome keto hoặc enol. Nhóm aldehyd là nhóm phân cực. Các phân tử thuộc nhóm Aldehyd có công thức chung là: R-CHO.
3. Nhóm Chức Xeton (R-CO-R’)
Nhóm chức xeton được cấu tạo bởi một nguyên tử carbon liên kết đôi với một nguyên tử oxy xuất hiện như một cầu nối giữa hai phần khác của phân tử. Tên gọi khác của nhóm này là nhóm chức carbonyl. Lưu ý nhóm chức aldehyd chính là một xeton trong đó R là nguyên tử hydro.
Nhóm chức ketone, một cầu nối carbonyl giữa hai phần của phân tử.
4. Nhóm Chức Amin (-NH2)
Các phân tử thuộc nhóm chức amin là dẫn xuất của amoniac (NH3) trong đó một hoặc nhiều nguyên tử hydro được thay thế bằng nhóm chức alkyl hoặc aryl.
5. Nhóm Chức Amino (-NH2)
Nhóm chức amino là nhóm chức có tính kiềm, chúng là các bazơ. Chúng thường được tìm thấy trong các axit amin, protein và các bazơ nitơ được sử dụng để cấu tạo nên DNA và RNA. Nhóm amin là NH2, nhưng trong điều kiện axit, nó thu được một proton và trở thành NH3+. Trong điều kiện trung tính (pH = 7), nhóm amino của một axit amin mang điện tích +1, tạo cho mỗi axit amin một điện tích dương ở phần amino của phân tử.
6. Nhóm Chức Amit (-CO-NH2)
Amit là sự kết hợp của một nhóm carbonyl và một nhóm chức amin.
7. Nhóm Chức Ete (R-O-R)
Nhóm chức ete bao gồm một nguyên tử oxy tạo thành cầu nối giữa hai phần khác nhau của phân tử. Các phân tử thuộc nhóm chức Ete có công thức chung là ROR.
8. Nhóm Chức Este (RCOOR’)
Nhóm chức este là một nhóm “cầu nối” khác bao gồm một nhóm carbonyl kết nối với một nhóm ether. Các phân tử thuộc nhóm chức Este có công thức chung là RCO2R.
9. Nhóm Chức Axit Cacboxylic (-COOH)
Còn được gọi là nhóm chức carboxyl. Nhóm carboxyl là một ester trong đó một nhóm thế R là nguyên tử hydro. Nhóm carboxyl thường có công thức là -COOH
10. Nhóm Chức Thiol (-SH)
Nhóm chức thiol tương tự như nhóm hydroxyl ngoại trừ nguyên tử oxy trong nhóm hydroxyl là nguyên tử lưu huỳnh trong nhóm thiol. Nhóm chức Thiol còn được gọi là nhóm chức sulfhydryl. Các phân tử thuộc nhóm chức Thiol có công thức -SH. Các phân tử có chứa nhóm chức thiol cũng được gọi là mercaptans.
11. Nhóm Chức Phenyl (C6H5)
Nhóm này là một nhóm vòng phổ biến. Nó là một vòng benzen trong đó một nguyên tử hydro được thay thế bởi nhóm thế R. Các nhóm phenyl thường được ký hiệu bằng chữ viết tắt Ph trong cấu trúc và công thức. Các phân tử thuộc nhóm phenyl có công thức hóa học là C6H5.
Hóa học hữu cơ có mặt ở khắp mọi nơi nên trong thực tế còn có rất nhiều các nhóm chức khác ngoài 11 nhóm chức như chúng tôi đã kể đến ở trên. Tuy nhiên, trên đây là 11 nhóm phổ biến và gặp nhiều nhất.