有机化学的研究对象

第一章绪论

第一节有机化学的研究对象

一、有机化合物和有机化学

1、有机化学、有机化合物的定义

有机化学（organic chemistry)是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学，是化学学科的一个分支，它的研究对象是有机化合物。

什么是有机化合物呢？早期化学家将所有物质按其来源分为两类，人们把从生物体（植物或动物）中获得的物质定义为有机化合物，无机化合物则被认为是从非生物或矿物中得到的。

现在绝大多数有机物已不是从天然的有机体内取得，但是由于历史和习惯的关系，仍保留着“有机”这个名词。

象人类认识其它事物一样，人们对有机化合物和有机化学的认识也是逐步深化的。

自从拉瓦锡（Lavoisier.A.L)和李比希（Von Liebig.J.F)创造有机化合物的分析方法之后，发现有机化合物均含有碳元素，绝大多数的含氢元素，此外，很多的有机化合物还含氧、硫、氮等元素。

于是，葛美林（Gmelin.L)凯库勒(KeKule .A)认为碳是有机化合物的基本元素，把“碳化合物称为有机化合物”，“有机化学定义为碳化合物的化学”。

后来，肖莱马（Schorlemmer,c.)在此基础上发展了这个观点，认为碳的四个价键除自己相连之外，其余与氢结合，于是就形成了各种各样的碳氢化合物——烃，其他有机化合物都是由别的元素取代烃中的氢衍生出来的，因此，把有机化学定义为研究烃及其衍生物的化学。

2、有机化合物的特性

（1）对热不稳定，容易燃烧

和无机化合物比较起来，除了极少数例外（如可作灭火剂的CCl4等），有机化合物不很稳定，受热容易分解，也很容易燃烧。而且大多数有机化合物燃烧后变成气体，不留残渣，这和无机化合物不易着火，不能燃尽有所不同，所以，我们常用燃烧试验来区别化合物是有机物还是无机物。

（2）熔点较低

有机化合物的熔点较低，一般在250。C以下，只有极少数超过300。C （3）难溶于水，易溶于有机溶剂

除少数例外，大多数有机化合物难溶或不溶于水，易溶于酒精、乙醚、丙酮、汽油或苯等有机溶剂。

（4）反应速度比较慢

因此，反应时常采用加热、加催化剂或用光照等手段，以加速反应。一般的讲，温度每增加10。C，反应速度快一倍至两倍。

（5）发生副反应

在有机反应进行时，常伴随有副反应的发生。有机反应往往并不是按照某一反应式定量的进行，一个有机反应，若能达到60-70%的理论产量，就算是比较满意的反应了。

（6）同分异构体的存在很普遍

同分异构体是指几种具有相同分子组成而结构不同的化合物。在无机化合物中，一个组成的化合物通常只有一种结构，可是在有机化合物中，一个组成的化合物可能有多种结构，这是有机化合物比无机化合物多得多的一个主要原因。迄今已知的1800余万种化合物中，绝大多数属于有机化合物。

例如：分子式同为C2H6O的有机化合物就有两个，一个是气体甲醚（CH3-O-CH3），另一个为液体乙醇（CH3CH2-OH）。

二、有机化学的产生和发展

人类使用有机物质虽已有很长的历史，但是对纯物质的认识和取得是比较近代的事情。

* 直到十八世纪末期，才开始由动植物取得一系列较纯的有机物质。

如：1773年首次由尿内取得纯的尿素.

1805年由鸦片内取得第一个生物碱--吗啡.

* 1828年，德国化学家，维勒（wohler,F）首次人工用氰酸铵合成了尿素。

* 从19世纪初至中期有机化学成为一门学科，建立了经典的有机结构理论。

1857年凯库勒提出了碳是四价的学说。

1858年，库帕（Couper,A·S）提出：“有机化合物分子中碳原子都是四价的，而且互相结合成碳链。”构成了有机化学结构理论基础。

1861年，布特列洛夫提出了化学结构的观点，指出分子中各原子以一定化学力按照一定次序结合，这称为分子结构；一个有机化合物具有一定的结构，其结构决定了它的性质；而该化合物结构又是从其性质推导出来的；分子中各原子之间存在着互相影响。

1865年，凯库勒提出了苯的构造式。

1874年，范特霍夫(Vant Hoff.J.H)和勒贝尔(Le Bel,J.A)分别提出碳四面体构型学说，建立了分子的立体概念，说明了旋光异构现象。

1885年，拜尔（Von Baeyer.A)提出张力学说。

至此，经典的有机结构理论基本建立起来。

* 20世纪建立了现代有机结构理论。

1916年，路易斯（Lewis,G.N)提出了共价键电子理论。

20世纪30年代，量子力学原理和方法引入化学领域以后，建立了量子化学。

20世纪60年代，合成了维生素B12，发现了分子轨道守恒原理。

20世纪90年代初，合成了海葵毒素，有人誉之为珠穆朗玛峰式的成就。

* 近20多年来，有机化学在各方面有了长足的进步。

在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化学取得了丰硕的成果。维生素，抗生素，甾体，萜类，生物碱，碳水化合物，肽，核苷等的发现，结构测定和合成，为学科本身的发展增添了丰富的内容，为人类的保健事业提供了有效的武器。

高效低毒农药的开发，动植物生长调节剂和昆虫信息物质的研究和开发，为农业的发展提供了重要手段。

自由基化学，金属有机化学等的发展，促进了巨大的高分子材料工业的建立。含有杂原子的单体的研制更使我们有了具备多种优异性能的特种有机材料。

有机化学在蛋白质和核酸的组成和结构的研究，顺序测定方法的建立，合成方法的创建等方面的成就为分子生物学的建立和发展开辟了道路。

建立在现代物理学（特别是量子力学）和物理化学基础上的物理有机化学，在定量的研究有机化合物的结构，反应性和反应机理等方面所取得的成果，不仅指导着有机合成化学，而且对生命科学也有重大意义。

有机合成化学在高选择性的研究中取得很大的进展，出色地开创了一个又一个新的反应，合成了一批有一批具有高生理活性，结构新奇复杂的分子。金属有机化学和元素有机化学，为有机合成化学提供了高选择性的反应试剂和催化剂，以及各种特殊材料及其加工方法。