گروه های عاملی

گروه های عاملی (functional groups) یکی از مفاهیم اصلی و مهم در شیمی آلی به شمار می روند. هم برای دسته بندی مواد آلی و هم برای بررسی و پیش بینی ویژگی های این مواد. یک گروه عاملی ، مجموعه ای از اتم های متصل به هم است که در مولکول های مختلف به چشم می خورد و عملکردش در تمام مولکول (با نادیده در نظر گرفتن تفاوت اندک ) یکسان است. گروه های عاملی می توانند تاثیرات اساسی ای روی خواص شیمیایی و فیزیکی مواد مختلف بگزارند.  مولکول های آلی ، بر اساس گروه های عاملی ای که دارند تقسیم بندی می شوند. برای مثال الکل ، به همه ی موادی گفته می شود که دارای گروه عاملی هیدروکسیل ( OH- ) باشند. بیشتر گروه های عاملی دراای هترو اتم ها می باشند (اتم هایی غیر از C و H ) . مواد آلی بر اساس گروه های عاملی شان تقسیم بندی می شوند.

ترکیبات آلیفاتیک

هیدروکربن های آلیفاتیک (غیر حلقوی یا همان خطی ) به سه دسته تقسیم بندی می شوند . این دسته بندی براساس میزان سیر شدگی آن ها انجام می شود. 

• پارافین ها ( paraffins ) : که آلکان های فاقد پیوند دو گانه یا سه گانه هستند
• اولفین ها ( olefins ) : یا همان آلکن ها ، هیدروکربن های دارای پیوند دو گانه هستند (یک یا بیشتر)
• آلکین ها : هیدروکربن های دارای پیوند سه گانه هستند ( یک یا بیشتر)

بقیه ی گروه بر اساس گروه های عاملی ای که دارند طبقه بندی می شوند. این ترکیبات می توانند دارای زنجیره ی کربنی خطی ، منشعب یا حلقوی باشند.  میزان انشعاب در زنجیره ی کربنی می تواند تاثیر زیادی در خواص این ترکیبات داشته باشد.

هم ترکیبات سیر شده و هم ترکیبات سیر نشده علاوه بر فرم خطی و منشعب ، به فرم حلقوی نیز وجود دارند. پایدار ترین حلقه ها ، حلقه های پنج یا شش کربنی هستند. ولی حلقه های کوچک تر یا بزرگتر نیز در بین مواد رواج دارند. کوچک ترین گروه سیکلوآلکان ها ( آلکان های حلقوی ) گروه سه عضوی سیکلو پروپان ها هستند  (CH₂)₃ ) ) . ترکیبات حلقوی سیر شده فقط دارای پیوند های یگانه هستند در حالی که حلقه های سیر نشده (آروماتیک = معطر  ) دارای پیوند های دو گانه می باشند.  

ترکیبات آروماتیک

هیدروکربن های آروماتیک دارای پیوند ها دوگانه در حلقه هستند. مهم ترین حلقه های آروماتیک بنزن می باشد که شکل آن را در زیر می بینید. 

ترکیبات هتروسیکلیک

ویژگی های هیدروکربن های حلقوی ، با وجود هترو اتم ها تغییر می کند. این هترو اتم ها می توانند به عنوان یک قطعه ی جانبی متصل به حلقه بوده ( اگزوسیکلیک ) یا حتی بخشی از خود حلقه ( اندوسیکلیک ) باشند.  به حلقه های دارای هترو اتم های اندو سیکلیک، حلقه های هتروسیکلیک گفته می شود. پیریدین و فوران مثال هایی از این حلقه ها هستند. هترو اتم های دخیل در ساختار حلقه می توانند یکی از این موارد باشند: اکسیژن ، سولفور (گوگرد) یا نیتروژن . مورد آخر ( نیتروژن )  در مولکول های زیستی به فراوانی دیده می شود. 

همین طور حلقه ها در مواد حلقوی می توانند با هم ترکیب شده و ساختار های چند حلقه ای به وجود آورند. باز های آلی پورین که در نوکلئیک اسید ها نقش دارند جزو این دسته از مواد هستند.

پلیمر ها

یکی از ویژگی ها اتم کربن توانایی تشکیل زنجیره ها و ساختار های پیچیده با پیوند های کربن - کربن است. این فرآیند اتصال پلیمریزاسیون و ماده ی حاصل ، بسپار یا پلیمر نامیده می شود. ماده ی منشا ، که پلی مر از اتصال تعداد زیادی از ان ها به وجود آمده است، مونومر نام دارد.

دو دسته ی اصلی پلیمر وجود دارد: پلی مر های صنعتی ( صناعی ) و پلی مر های زیستی ( بیو پلیمر ها ) . پلیمر های صنعتی به طور مصنوعی و در آزمایشگاه ها و کارخانجات ساخته می شوند. پلیمر های زیستی توسط موجودات زنده به وجود می آیند.

معروف ترین پلی مر های صنعتی عبارتند از:  پلی اتیلن (پلی تن ) ، نایلون ، تفلون ( PTFE ) ، پلی استیرن ، پلی متیل متتاکریلات  و پلی وینیل کلراید ( PVC ) 

پلی مری که فقط از یک نوع مونو مر ساخته شده باشد هومو پلی مر و پلی مری که از چند نوع مونومر ساخته شده باشد هتروپلیمر نامیده می شوند. 

مولکول های زیستی ( بیومولکول ها )

بیوشیمی یا زیست شیمی یکی از شاخه های مشترک بین زیست شناسی و شیمی است که از اهمیت فراوانی بر خوردار است. این علم به مطالعه ی مولکول ها آلی ای می پردازد که در بدن موجودات زنده یافت می شوند. مولکول های آلی فراوانی در بدن موجودات زنده وجود دارد. برخی از آن ها پلیمر های زیستی هستند. شامل پلی ساکارید ها ( مثل نشاسته و سلولز )  ، پپتید ها و پروتئین ها ، DNA و RNA .  سایر مواد شامل: کربوهیدرات ها ( که شامل پلی ساکارید ها هم می شوند ) ، نوکلئیک اسید ها ( شامل DNA و RNA ) و لیپید ها ...

علاوه بر این ها در بدن موجودات زنده ، مواد حد واسط کوچک بسیاری وجود دارد که در چرخه های متابولیک سلول ها از جمله چرخه ی کربس شرکت دارند و در تشکیل ایزوپرن ( که ساده ترین هیدروکربن جانوران است ) نقش ایفا می کنند. ایزوپرن در جانوران ترکیب مهمی است که در تشکیل دسته ای از لیپید ها به نام استروئید ها ( از جمله کلسترول ، ویتامین D ، هورمون های جنسی و ... ) نقش ایفا می کند. در گیاهان این مولکول ها شامل موارد زیر هستند: ترپن ها ،  ترپنوئید ها ، آلکالوئید ها و پلی ایزوپرنوئید ها

مولکول های کوچک

در فارماکولوژی ( داروشناسی ) یکی از گروه های مهم مواد آلی ، مولکول های کوچک هستند که با نام مولکول های زیستی کوچک ( بیومولکول های کوچک ) نیز شناخته می شوند. در این مورد، یک بیومولکول کوچک ، یک مولکول آلی و زیستی است که از لحاظ زیست شناختی فعال می باشد ولی یک پلی مر به حساب نمی آید. مولکول هایی که در این دسته جای می گیرند ، جرم مولکولی کمتر از 1000 g/mol دارند.