Functional Group   작용기

(2021-10-22)

Substituent, 치환기, 하이드록시기, 수산기, 카르복실 기, 카르보닐기, 아미노기

1. 치환기 (置換基, substituent, substituent group)유기 화합물수소 원자를,
     - 다른 원자단으로 치환하여 유도체를 만들었을 때, 
        . 수소 원자 대신에 도입된 원자단 

  ㅇ 대부분, 부수적인 역할이나, 
     - 때론, 본체 역할을 하기도 함

  ㅇ 크게, 알킬기와 작용기로 구분 가능

  ㅇ 알킬기 (Alkyl Group)          ☞ 알킬기 (메틸기 -CH3, 에틸기 -CH2CH3 등) 참조
     - 알케인계에서 유도된 치환기
        . 알케인(CnH2n+2)에서, 수소 원자 1개를 빼고, 남아있는 부분 구조
     - 알케인은 작용기가 없으며, 특정 조건이 아니면 반응하지 않음
     - 알킬기 자체로는 안정적이지 않고, 큰 화합물의 단지 일부분이 됨
     - 기호 : R

  ㅇ 작용기 (Functional Group)
     - 위 알킬기 이외의 치환기를 총칭
     - 기호 : -OH 기, -COH 기, -COO- 기 등


2. 작용기 (作用基, Functional Group)

  ㅇ 유기 분자들이 어떻게 반응 또는 작용하는가를 결정하는 중심
     - 다른 분자에서도 비슷한 작용을 하는 기 (作用基)
     - 유기화학에서, 특징적인 화학 반응을 담당하는 부분
     - 다른 명칭으로, 관능기(官能基), 기능기(機能基), 기능원자단(機能原子團) 이라고도 함

  ㅇ 유기화합물에서 탄소 뼈대와의 결합에,
     - 수소 이외 다른 원소들이 작용하는 경우

  ㅇ 유기 화합물화학적 성질을 결정하는 원자들의 그룹 
     - 유기 화학 반응의 중심을 이루는 원리
        . 유기화합물을 계열별 분류가 가능토록 하는 구조적인 특징
     - 작용기가 같으면, 다른 분자라도 화학적 성질이 유사함
        . 작용기 내 전자 밀도 분포가 유기 화학 반응성에 중요한 역할을 함
        . 모든 유기물질 반응은 크기나 복잡성에 무관하게, 그 분자들이 갖는 작용기에 의해 결정됨


3. 주요 작용기

  ㅇ 하이드록시 기 (Hydroxy Group, -OH 기), 수산기 (水酸基)
     - 주로, 끓는점이 높고, 알칼리 금속반응함
        . 알코올류 (R-OH) : 메탄(CH4) => 메탄올 (CH3-OH)
              
        . 페놀류 (C6H5-OH, PhOH) : 벤젠(C6H6) 고리 => 페놀 (C6H5-OH)
              

  ㅇ 에스터 기 (Ester, -COO- 기) 
      

  ㅇ 에터 기, 에테르 기 (Ether, -O- 기)
     - 2개의 알킬기(R)가 산소(O)에 의해 결합된 구조 : R1-O-R2
        . 다이메틸 에터 : CH3-O-CH3
        . 다이에틸 에터 : CH3CH2-O-CH3CH2
     - 구분 : 사슬형 에터, 고리형 에터

  ㅇ 카르복실 기, 카복시 기 (Carboxyl Group, -COOH 기 or –CO2H 기)
     - 카복실산 (carboxylic acid, RCOOH) : 카복시기(-COOH)를 갖는 화합물을 총칭
        

  ㅇ 아미노 기 (Amino Group, -NH2 기) : 아민

  ㅇ 페닐기 (-C6H6 기) : 방향족
     - 벤젠(C6H6)에서, 수소 원자 1개를 떼어내면, 작용기(페닐기)로 작용함
     - 벤젠 내 `육각형 고리 및 3개의 파이 결합`이, 하나의 작용기를 이룸
     - 벤젠 고리가 다른 기에 연결되어 있을 때, 작용기로 작용함
     - 例) 페닐 사이클로헥사인 : 
        . 페닐기가, 육각형 사이클로헥사인 고리에 결합되어 있음
     - 例) 

  ㅇ 비닐기 (-CH=CH2 기) : 비닐 화합물
  ㅇ 카보닐기, 카르보닐기 (Carbonyl Group, >C=O 기)
     * 탄소 사슬의 중간에 있는 탄소 원자(C)가 산소 원자(O)와 이중 결합을 갖는 원자단
     - 알데하이드 기, 알데히드 기 (Aldehyde Group, -COH 기) : R-CHO
     - 케톤 기, 케토 기 (Ketone Group, -CO 기) : R1-CO-R2
  ㅇ 나이트로기 (-NO2 기) : 나이트로 화합물
  ㅇ 나이트릴기(사이아노기) (-cn 기) : 나이트릴 화합물

  ㅇ ... (작성중) ...


4. 유기 화합물 반응패턴 분류단일 결합 만 있는 작용기 : 제거반응,치환반응이 일어남
     - 例) 알코올, 할로 알케인,아민
  ㅇ 이중 혹은 삼중 결합이 있는 작용기 : 첨가반응이 일어남
  ㅇ 단일 및 이중 결합이 모두 있는 작용기 : 치환반응이 일어남


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