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              2. [有機化學基礎]有機化學的概念

                更新時間:2017/10/16 1:57:00  瀏覽量:2337
                有機化學之所以成為化學中的一個獨立學科,是因為有機化合物確有其內在的聯系和特性。那么你對有機化學了解多少呢?以下是由答.案.網 ZqNf.Com小編整理關于什么是有機化學的內容,希望大家喜歡!

                  有機化學的概念

                  有機化學又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的組成、結構、性質、制備方法與應用的科學,是化學中極重要的一個分支。含碳化合物被稱為有機化合物是因為以往的化學家們認為含碳物質一定要由生物(有機體)才能制造;然而在1828年的時候,德國化學家弗里德里希·維勒,在實驗室中首次成功合成尿素(一種生物分子),自此以后有機化學便脫離傳統所定義的范圍,擴大為含碳物質的化學。

                  有機化學的研究

                  研究對象
                  有機化合物和無機化合物之間沒有絕對的分界。有機化學之所以成為化學中的一個獨立學科,是因為有機化合物確有其內在的聯系和特性。
                  位于周期表當中的碳元素,一般是通過與別的元素的原子共用外層電子而達到穩定的電子構型的(即形成共價鍵)。這種共價鍵的結合方式決定了有機化合物的特性。大多數有機化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構成,少數還含有鹵素和硫、磷、氮等元素。因而大多數有機化合物具有熔點較低、可以燃燒、易溶于有機溶劑等性質,這與無機化合物的性質有很大不同。
                  在含多個碳原子的有機化合物分子中,碳原子互相結合形成分子的骨架,別的元素的原子就連接在該骨架上。在元素周期表中,沒有一種別的元素能像碳那樣以多種方式彼此牢固地結合。由碳原子形成的分子骨架有多種形式,有直鏈、支鏈、環狀等。
                  在有機化學發展的初期,有機化學工業的主要原料是動、植物體,有機化學主要研究從動、植物體中分離有機化合物。
                  19世紀中到20世紀初,有機化學工業逐漸變為以煤焦油為主要原料。合成染料的發現,使染料、制藥工業蓬勃發展,推動了對芳香族化合物和雜環化合物的研究。30年代以后,以乙烯為原料的有機合成興起。40年代前后,有機化學工業的原料又逐漸轉變為以石油和天然氣為主,發展了合成橡膠、合成塑料和合成纖維工業。由于石油資源將日趨枯竭,以煤為原料的有機化學工業必將重新發展。當然,天然的動、植物和微生物體仍是重要的研究對象。
                  用最精煉的一句話概括有機化學的研究對象,就是“如何形成碳碳鍵”。有機化學是碳的化學,有機化學的內容說白了就是研究怎么搭建碳原子的大廈(或者小廈)。因為對人們有用處的有機分子一般是大而復雜的,而人們能隨意支配和輕易獲得的原料往往是小而簡單的。
                  研究方面
                  天然有機化學主要研究天然有機化合物的組成、合成、結構和性能。20世紀初至30年代,先后確定了單糖、氨基酸、核苷酸、牛膽酸、膽固醇和某些萜類的結構,肽和蛋白質的組成;30~40年代,確定了一些維生素、甾族激素、多聚糖的結構,完成了一些甾族激素和維生素的結構和合成的研究;40~50年代前后,發現青霉素等一些抗生素,完成了結構測定和合成;50年代完成了某些甾族化合物和嗎啡等生物堿的全合成,催產素等生物活性小肽的合成,確定了胰島素的化學結構,發現了蛋白質的螺旋結構,dna的雙螺旋結構;60年代完成了胰島素的全合成和低聚核苷酸的合成;70年代至80年代初,進行了前列腺素、維生素b12、昆蟲信息素激素的全合成,確定了核酸和美登木素的結構并完成了它們的全合成等等。
                  有機合成方面主要研究從較簡單的化合物或元素經化學反應合成有機化合物。19世紀30年代合成了尿素;40年代合成了乙酸。隨后陸續合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機酸;19世紀后半葉合成了多種染料;20世紀40年代合成了ddt和有機磷殺蟲劑、有機硫殺菌劑、除草劑等農藥;20世紀初,合成了606藥劑,30~40年代,合成了一千多種磺胺類化合物,其中有些可用作藥物。
                  研究方法
                  有機化學研究手段的發展經歷了從手工操作到自動化、計算機化,從常量到超微量的過程。
                  20世紀40年代前,用傳統的蒸餾、結晶、升華等方法來純化產品,用化學降解和衍生物制備的方法測定結構。后來,各種色譜法、電泳技術的應用,特別是高壓液相色譜的應用改變了分離技術的面貌。各種光譜、能譜技術的使用,使有機化學家能夠研究分子內部的運動,使結構測定手段發生了革命性的變化。電子計算機的引入,使有機化合物的分離、分析方法向自動化、超微量化方向又前進了一大步。帶傅里葉變換技術的核磁共振譜和紅外光譜又為反應動力學、反應機理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結構分析、電子衍射光譜分析,已能測定微克級樣品的化學結構。用電子計算機設計合成路線的研究也已取得某些進展。未來有機化學的發展首先是研究能源和資源的開發利用問題。迄今我們使用的大部分能源和資源,如煤、天然氣、石油、動植物和微生物,都是太陽能的化學貯存形式。今后一些學科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽能。
                  對光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理學、生物化學和有機化學的共同課題。有機化學可以用光化學反應生成高能有機化合物,加以貯存;必要時則利用其逆反應,釋放出能量。另一個開發資源的目標是在有機金屬化合物的作用下固定二氧化碳,以產生無窮盡的有機化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結果。其次是研究和開發新型有機催化劑,使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應方式。這方面的研究已經開始,今后會有更大的發展。20世紀60年代末,開始了有機合成的計算機輔助設計研究。今后有機合成路線的設計、有機化合物結構的測定等必將更趨系統化、邏輯化。

                  現代有機化學時期

                  在物理學家發現電子,并闡明原子結構的基礎上,美國物理化學家路易斯等人于1916年提出價鍵的電子理論。
                  他們認為:各原子外層電子的相互作用是使各原子結合在一起的原因。相互作用的外層電子如從—個原子轉移到另一個原子,則形成離子鍵;兩個原子如果共用外層電子,則形成共價鍵。通過電子的轉移或共用,使相互作用的原子的外層電子都獲得惰性氣體的電子構型。這樣,價鍵的圖象表示法中用來表示價鍵的短劃“—”,實際上是兩個原子的一對共用電子對。
                  1927年以后,海特勒和倫敦等用量子力學,處理分子結構問題,建立了價鍵理論,為化學鍵提出了一個數學模型。后來馬利肯用分子軌道理論來處理分子結構,其結果與價鍵的電子理論所得的大體一致,由于計算簡便,解決了許多當時不能回答的問題。看過“有機化學的研究”的人
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