第1章 有機化學概述(1)(1 / 3)

有機化學是研究有機化合物的來源、製備、結構、性質、應用以及有關理論的科學;又稱碳化合物化學。但不是所有的碳化合物都是有機物。一些簡單的碳化合物,如一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽、碳化物和氰化物,習慣上仍歸於無機化學領域。

有機化學詞源

“有機化學”這一名詞於1806年首次由貝采利烏斯提出。當時是作為“無機化學”的對立物而命名的。19世紀初,許多化學家相信,在生物體內由於存在所謂“生命力”,才能產生有機化合物,而在實驗室裏是不能由無機化合物合成的。1824年,德國化學家維勒從氰經水解製得草酸;1828年他無意中用加熱的方法又使氰酸銨轉化為尿素。氰和氰酸銨都是無機化合物,而草酸和尿素都是有機化合物。維勒的實驗結果給予“生命力”學說第一次有力的衝擊。此後,乙酸等有機化合物相繼由碳、氫等元素合成,“生命力”學說才逐漸被人們拋棄。

由於合成方法的改進和發展,越來越多的有機化合物不斷地在實驗室中合成出來;其中,絕大部分是在與生物體內迥然不同的條件下合成出來的。“生命力”學說漸漸被拋棄了,“有機化學”這一名詞卻沿用至今。

有機化學簡史

有機化學的曆史大致可以劃分為三個時期。

一、有機化學的萌芽時期

該時期為從19世紀初到1858年價鍵概念提出之前。在這個時期,已經分離出許多有機化合物,製備了一些衍生物,並對它們作了定性描述。當時的主要問題是如何表現有機化合物分子中各原子間的關係和建立有機化學體係。法國化學家拉瓦錫發現,有機化合物燃燒後產生二氧化碳和水。他的研究工作為有機化合物元素定量分析奠定了基礎。1830年,德國化學家李比希發展了碳、氫分析法,1833年法國化學家杜馬建立了氮的分析法。以上有機定量分析法的建立使化學家能夠求得一個化合物的實驗式。

當時在解決有機化合物分子中各原子是如何排列和結合的問題上,遇到了很大的困難。最初,有機化學用二元說來解決有機化合物的結構問題。二元說認為一個化合物的分子可分為帶正電荷的部分和帶負電荷的部分,二者靠靜電力結合在一起。早期的化學家根據某些化學反應認為,有機化合物分子由在反應中保持不變的基團和在反應中起變化的基團按異性電荷的靜電力結合。但這個學說帶來很大的矛盾,例如,那時把苯甲醛寫成(C7H5O)H,把苯甲酰氯寫成(C7H5O)Cl,其中(C7H5O)是共同的不變部分。但是,如果H是帶正電的,怎麼會被帶負電的Cl所取代?如果(C7H5O)在苯甲醛中是帶負電的,在苯甲酰氯中卻變成帶正電的了。

類型說由法國化學家熱拉爾和洛朗共同建立的。此說否認有機化合物是由帶正電荷和帶負電荷的基團組成,而認為有機化合物是由一些可以發生取代的母體化合物衍生的,因而可以按這些母體化合物來分類。

類型說把眾多有機化合物按不同類型分類,根據它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質,而且能夠預言一些新化合物。但類型說未能回答有機化合物的結構問題。

二、經典有機化學時期

該時期為從1858年價鍵學說的建立到1916年價鍵的電子理論引入。1858年德國化學家凱庫勒和英國化學家庫珀等提出價鍵的概念,並第一次用短劃“-”表示“鍵”。他們認為有機化合物分子是由其組成的原子通過鍵結合而成的。由於在所有已知的化合物中,一個氫原子隻能與一個別的元素的原子結合,氫就選作價的單位。一種元素的價數就是能夠與這種元素的一個原子結合的氫原子的個數。例如,1個氧原子能夠與2個氫原子結合,因此氧是2價的;1個碳原子能結合4個氫原子,因此碳是4價的。凱庫勒還提出在一個分子中碳原子之間可以互相結合這一重要的概念。