有机化学-探索有机化合物的奥秘

有机化学是研究有机化合物的化学。有机化合物简称有机物，主要含有碳和氢，有的还含有氧、氮、卤素、硫、磷，因此有机化合物可以定义为“碳氢化合物及其衍生物”。所谓碳氢化合物的衍生物，是指碳氢化合物中的一个或几个氢原子被其他原子或原子团取代而得的化合物。因此有机化学的完整定义应该是：研究碳氢化合物及其衍生物的化学。它主要研究有机化合物的组成、结构、理化性质、合成方法、应用以及有机化合物之间相互转化所遵循的理论和规律。由于含碳化合物数目很多，据统计，到目前为止，人类已发现和合成的有机化合物超过3600万种，并且这个数目还在不断地迅速增长中，所以把有机化学作为一门独立的学科来研究是很必要的。

回顾有机化学的发展史，人们早已在生产劳动中逐渐积累了利用自然界存在的有机化合物的丰富经验。我国在夏、商时代就知道酿酒和制醋；古代医药学家对动植物进行了治疗疾病的调查研究。明朝伟大的药学大师李时珍撰写了举世闻名的巨著《本草纲目》，其为世界上第一部药物大全书。在制药工业方面，我国很早就掌握了药物的浸制、调剂等技术，并将天然药物制成丸、散、丹等中药剂型，由我国创造的中药学相关理论对提取、利用天然药物方面作出了重大的贡献。

随着人类生产劳动和科学实践的发展，人们对有机物的认识和利用也逐渐加深和提高。18世纪以来，先后从动植物中分离出一系列较纯的有机化合物，如甘油、草酸、酒石酸、枸橼酸、乳酸、吗啡、尿素等。但由于当时这些有机物的来源只限于动、植物有机体，有机物到底如何形成的问题尚不能得到解释。当时有些学者提出了“生命力”学说，认为有机物只能在生物体中，在神秘的“生命力”的影响下产生，人类只能从动、植物体中得到它们，而不能用人工的方法以无机物为原料制取。这种看法使有机物和无机物之间形成了一条不可逾越的鸿沟，严重阻碍了有机化学的发展。

1828年，德国化学家维勒（F.Wöhler）以已知的无机物氰酸铵（NH4OCN）合成了尿素。这一发现说明，在实验室中用无机物为原料，可以合成出有机物，而不必依赖神秘的“生命力”。这一事实无疑给“生命力”学说一个有力的冲击。其反应式如下：

19世纪中期到20世纪初，有机化工的原料逐渐变为以煤焦油为主。人工合成染料的发现，使染料、制药工业蓬勃发展，推动了对芳香族化合物和杂环化合物的研究。30年代以后，以乙炔为原料的有机合成兴起。40年代前后，有机化工的原料又逐渐转变为以石油和天然气为主，发展了合成橡胶、合成塑料和合成纤维工业。由于石油资源将日趋枯竭，以煤为原料的有机化学工业必将重新发展。当然，天然的动、植物和微生物体仍是重要的研究对象。随着科学技术的飞速发展，有机化学研究出现了多个分支领域，主要如下：(www.xing528.com)

天然产物化学主要研究天然产物的组成、合成、结构和性能。20世纪初至30年代，先后确定了单糖、氨基酸、核苷酸牛胆酸、胆固醇和某些萜类的结构，肽和蛋白质的组成；30—40年代，确定了一些维生素、甾族激素、多聚糖的结构，完成了一些甾族激素和维生素的结构和合成的研究；40—50年代前后，发现青霉素等一些抗生素，完成了结构测定和合成；50年代完成了某些甾族化合物和吗啡等生物碱的全合成、催产素等生物活性小肽的合成，确定了胰岛素的化学结构，发现了蛋白质的螺旋结构、DNA的双螺旋结构；60年代完成了胰岛素的全合成和低聚核苷酸的合成；70—80年代初，进行了前列腺素、维生素B12、昆虫信息素激素的全合成。

物理有机化学是定量地研究有机化合物结构、反应性和反应机理的学科。它是在价键的电子学说的基础上，引用了现代物理学、物理化学的新进展和量子力学理论而发展起来的。20世纪20—30年代，通过反应机理的研究，建立了有机化学的新体系；50年代的构象分析和哈米特方程开始半定量估算反应性与结构的关系；60年代出现了分子轨道对称守恒原理和前线轨道理论。

有机分析即有机化合物的定性和定量分析。19世纪30年代建立了碳、氢定量分析法；90年代建立了氮的定量分析法；有机化合物中各种元素的常量分析法在19世纪末基本上已经齐全；20世纪20年代建立了有机微量定量分析法；70年代出现了自动化分析仪器。

由于有机化学与其他学科互相渗透，形成了许多分支边缘学科，比如生物有机化学、材料有机化学、量子有机化学、海洋有机化学等。