第1章 绪 论
1.1 有机化合物和有机化学
有机化学是化学学科的一个重要分支,它是一门与人类生活有着密切关系的学科。有机化学的研究对象是有机化合物,简称有机物。有机物的主要特征是它们都含有碳原子,即都是碳化合物,因此有机化学就是研究碳化合物的化学。
有机化合物大量存在于自然界中,不但和人类的衣、食、住、行有着密切的联系,而且直接关系到生命的存在和繁衍。人们赖以生存的粮、油、棉、麻、木材、糖、蛋白质、农药、塑料、染料、香料、药物、石油等大多数都是有机化合物。很久以前,人们就知道利用和加工自然界取得的有机物,如酿酒、制醋、造纸等。随着生产的发展和科学技术的进步,人们对有机物的认识由浅入深,到18世纪末,人们已经能够得到许多纯的化合物,如草酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、尿酸等。人们对有机物逐步有了比较正确、全面的认识,有机化学发展成为一门重要的学科。
有机物的本来含义是“有生机的物质”或“有生命的物质”。18世纪早期人们普遍认为:人工能合成的只能是无机物,植物和动物体内存在的化合物即有机物是在神秘的“生命力”的作用下形成的,只靠人工是不能合成的。当时坚持这一观点的代表人物之一就是德国化学家贝采里乌斯。
1828年,贝采里乌斯的学生德国化学家魏勒在研究氰酸盐的过程中,意外地合成了有机物尿素。魏勒用加热的方法使氰酸铵转化为尿素。氰酸铵是无机化合物,而尿素是有机化合物,魏勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。但这个重要发现并没有立即得到其他化学家的承认,因为氰酸铵尚未能用无机物制备出来,同时有人认为尿素只是动物的分泌物,不是真正的有机化合物。但这是世界上第一次在实验室的玻璃器皿中从无机物制得有机物。此后,人们相继由无机物合成了许多有机物。1845年,德国化学家柯尔伯合成了乙酸,1854年,法国化学家柏赛罗合成了油脂等,“生命力”学说才彻底被否定。
既然有机物和无机物都可由人工来制备,那么又怎样来重新定义有机物呢?这便成了人们研究的课题。
自从法国化学家拉瓦锡、德国有机化学家李比希创立和发展了有机化合物的元素分析方法之后,经研究分析发现,有机物都含有碳元素,并且绝大多数有机物都含有氢,此外还含有N、S、P、O、X等,而无机物一般都不含碳元素。于是,1851年,凯库勒把有机物定义为碳化合物;1874年,肖莱马在此基础上又发展了这一定义,把有机物定义为碳氢化合物及其衍生物,有机化学就是研究碳氢化合物及其衍生物的化学。在化学上,通常把仅含有碳氢两种元素的化合物称为烃。因此,有机化合物就是烃及其衍生物,有机化学也就是研究烃及其衍生物的化学。但是这样的定义,仍然是不够理想的,只是从分析或合成的立场把它定义为一种或两种元素的化合物,忽略了有机物本身的特性。正如凯库勒所说,这个定义没有表示出无机物与有机物的真正区别。那么,怎样认识和定义有机物,仍然是一个需要探讨的课题。
简单地说有机化合物就是碳化合物。绝大多数有机化合物中含有氢,有机化合物中除碳和氢以外,常见的元素还有氧、氮、卤素、硫和磷。碳本身和一些简单的碳化合物,如碳化钙、一氧化碳、金属羰基化合物、二氧化碳、碳酸盐、二硫化碳、氰酸、氢氰酸、硫氰酸和它们的盐,仍被看作是无机化合物。