高分求有機物的發展歷史
作者:化工綜合網發布時間:2022-03-26分類:聚合物瀏覽:109
“有機化學”這一名詞于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,在生物體內由于存在所謂“生命力”,才能產生有機化合物,而在實驗室里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制得草酸;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”學說第一次沖擊。此后,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。 由于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臺成出來的。“生命力”學說漸漸被拋棄了, “有機化學”這一名詞卻沿用至今。 從19世紀初到1858年提出價鍵概念之前是有機化學的萌芽時期。在這個時期,已經分離出許多有機化合物,制備了一些衍生物,并對它們作了定性描述。 法國化學家拉瓦錫發現,有機化合物燃燒后,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。這些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。但這個學說本身有很大的矛盾。 類型說由法國化學家熱拉爾和洛朗建立。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。 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。 從1858年價鍵學說的建立,到1916年價鍵的電子理論的引入,是經典有機化學時期。 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,并第一次用短劃“-”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。由于在所有已知的化合物中,一個氫原子只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。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。 1848年巴斯德分離到兩種酒石酸結晶,一種半面晶向左,一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉,后者則使之向右旋轉,角度相同。在對乳酸的研究中也遇到類似現象。為此,1874年法國化學家勒貝爾和荷蘭化學家范托夫分別提出一個新的概念,圓滿地解釋了這種異構現象。 他們認為:分子是個三維實體,碳的四個價鍵在空間是對稱的,分別指向一個正四面體的四個頂點,碳原子則位于正四面體的中心。當碳原子與四個不同的原子或基團連接時,就產生一對異構體,它們互為實物和鏡像,或左手和右手的手性關系,這一對化合物互為旋光異構體。勒貝爾和范托夫的學說,是有機化學中立體化學的基礎。 1900年第一個自由基,三苯甲基自由基被發現,這是個長壽命的自由基。不穩定自由基的存在也于1929年得到了證實。 在這個時期,有機化合物在結構測定以及反應和分類方面都取得很大進展。但價鍵只是化學家從實踐經驗得出的一種概念,價鍵的本質尚未解決。 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―個原了轉移到另一個原子,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“-”,實際上是兩個原子共用的一對電子。 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。有機化學的研究內容 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。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,以乙炔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。 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年代合成了滴滴涕和有機磷殺蟲劑、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。 物理有機化學是定量地研究有機化合物結構、反應性和反應機理的學科。它是在價鍵的電子學說的基礎上,引用了現代物理學、物理化學的新進展和量子力學理論而發展起來的。20世紀20~30年代,通過反應機理的研究,建立了有機化學的新體系;50年代的構象分析和哈米特方程開始半定量估算反應性與結構的關系;60年代出現了分子軌道對稱守恒原理和前線軌道理論。 有機分析即有機化合物的定性和定量分析。19世紀30年代建立了碳、氫定量分析法;90年代建立了氮的定量分析法;有機化合物中各種元素的常量分析法在19世紀末基本上已經齊全;20世紀20年代建立了有機微量定量分析法;70年代出現了自動化分析儀器。 由于科學和技術的發展,有機化學與各個學科互相滲透,形成了許多分支邊緣學科。比如生物有機化學、物理有機化學、量子有機化學、海洋有機化學等。有機化學的研究方法 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。 事實上遠遠不止這些的,幾乎生物化學的全部都包括在有機化學里面的,要找齊并不容易。這種東西不能一口氣全咽下去,感興趣的話平常就應該多留意。
實在不是很記得了,我們大二的時候學過。 《有機化學》(第二版),徐壽昌主編,高教出版社 第一章就是那個內容。 一,有機化學發展簡史: 有機化學作為一門科學產生于19世紀,是化學最早的兩個分之學科之一. 傳統含義:有機物------來自有機體的化合物; 無機物------從無生命的礦物中得到的化合物 1828年,德國化學家Wohler從氰酸銨得到了尿素,打破了從無機物不能得到有機物的人為制造的神話: NH4CNO NH2CONH2 第一節 有機化學的研究對象 有機化合物不再具有傳統的意義. 1865年,凱庫勒(德)指出有機物中碳為四價,發展了有機化合物結構學說; 1874年,范特霍夫(荷)和勒比爾(法)開創了從立體觀點來研究有機化合物的立體化學(stereochemistry); 1917年,Lewis(美)用電子對來說明化學鍵的生成; 1931年,休克爾用量子化學方法解決不飽和化合物和芳烴的結構問題; 1933年,Ingold等用化學動力學的方法研究飽和碳原子上親核取代反應機理.第一章講的就是發展史。 PS, 我還有個比較系統的DOC文檔, 章節分別是: -------------有機化學的發展一、有機化學產生的時代和背景早在古代,人類就已經利用了一些有機物,以供生產和生活的需要。除了吃的植物和動物等自然的有機物外,經過化學加工的有機物也不少。我國古代的制糖、釀造、染色、醫藥、造紙等方面都作出了許多成就。外國的古印度、巴比倫 、埃及、希臘和羅馬,在染色、釀造、制造有機藥劑等方面也作出了不少的貢獻。但是有關這些有機物質的化學知識卻知道得很少,比較起來遠遠落后于無機化學。為什么會出現這樣的現象呢?從科學研究的本身來說,有機物質很復雜,研究它們要困難些;從思想意識來說,由于人們對有機物的來源有一些神秘觀念,以至長期未能形成一門科學。19世紀初,英國首先發動了產業革命,推翻了封建主義的統治,確立了資本主義制度。19世紀中葉,法、德、美等國相繼完成了產業革命,推動了大工業的發展。由于冶金、鋼鐵、紡織業的迅速發展,需要各種化工原料。例如,隨著紡織工業的發展,染料的需要量就大大增加。天然染料無論從數量和品種上都滿足不了生產的需要,促使人們不得不去尋找制造染料的方法。又如煉焦工業的發展,煤焦油越來越多,最初作為廢料處理,由于污染環境,影響生產,因此對這些廢料的有效利用問題就被提出來了。近代有機化學正是在這樣的社會需要的推動下產生和逐漸發展起來的。二、有機物提純的研究人們在利用、制造和生產有機物的過程中,逐步積累了一些經驗。開始是天然產物進行加工,然后逐漸制出了一些比較純的有機化合物。早期研究有機化合物,是從動植物有機體中提取和分離有機物。人們掌握了釀酒方法之后,逐漸掌握了蒸餾酒的技術。明代李時珍在《本草綱目》中詳細記載了燒酒的制造工藝,并指出:“凡酸壞之酒,皆可蒸燒”,“以燒酒復燒二次”,“價值數倍也”。酸壞之酒含有少量醋酸,進行蒸餾時,酒先蒸出,醋酸因沸點高而被留下,這就使酒精和醋酸得以分離。至于將燒酒復蒸兩次,就應該得到含量約為95%的酒精了。李時珍在《本草綱目》中還記述了用五倍子制取沒食子酸的方法。此外,在我國早期提制出的比較純的有機化合物,還有纖維素、烏頭堿、蔗糖、麥芽糖、樟腦等。世界其他一些國家也制出了一些比較純的有機化合物,如土酒石、醋酸鉛、琥珀酸、安息香酸等。18世紀后半期,化學家舍勒在有機化合物的分離和提純方面的工作是很突出的。他13歲就開始在藥房當學徒,后來當了藥劑師,一直搞藥物的提純和配制,積累了豐富的經驗。他從釀酒的副產物酒石中析離出酒石酸;從檸檬中析離出檸檬酸;從蘋果中析離出蘋果酸;從酸牛奶中析離出乳酸;從尿中析離出尿酸;從五倍子中析離出沒食子酸。他不僅析離出草酸,而且還用硝酸氧化蔗糖制得了草酸。他析離有機酸的方法,主要是利用這些酸的鈣鹽和鉛鹽難溶于水的特性,把它們沉淀出來,再用無機酸酸化,便得到比較純的有機酸了。其他還有許多化學家也析離出不少的有機化合物。例如,1773年從尿中析離出尿素,1805年從鴉片中析離出嗎啡,1815年從動物脂肪中析離出膽因醇,1820年從金雞納樹中析離出金雞納等。三、有機物成分的分析研究在研究有機物提純的同時,還有一些化學家從理論上予以論證,為有機化學的定量研究奠定了基礎。1781年,化學家拉瓦錫把他的燃燒理論應用于有機物的分析上。他將許多有機物先完全燃燒,發現都產生碳酸氣和水。這顯然表明這是有機物中所含的碳和氫經燃燒后生成的。測定所產生的碳酸氣和水的量,就可以算出其中所含碳和氫的量。1789年拉瓦錫通過對葡萄酒釀造過程的分析,證明質量守恒定律也適用于有機物。他還對臘、酒精橄欖油等進行了分析,發現有機物中都含有碳和氫,有的還有氧,少數含有氮。據此他認為:一般的植物物質都含有碳、氫、氧,而動物物質除碳、氫、氧外往往含有氮。這個結論雖不夠準確,但在當時卻是非常可貴的。1810年化學家蓋?呂薩克和泰納,對一些有機化合物的元素分析所得的結果是很成功的。他們將有機物與氯酸鉀混合,做成小丸,干燥后放入硬質玻璃管中,強烈地加熱使其燃燒,把生成的氣體經過側管收集在倒置于汞內的玻璃瓶中,進行體積測量。用這種方法分析了蔗糖、乳糖、淀粉、蠟等15種不含氮的有機物,以及蛋白、纖維蛋白、酷蛋白和明膠等含氮的有機物,分析結果比較精確。例如,蔗糖的分析結果為,碳41.36%、氫6.39%、氧51.14%,與理論計算值相當接近。蓋?呂薩克和泰納的方法不適用于揮發性的有機物,而且有機物與氯酸鉀共熱容易爆炸。1814年,貝采里烏斯改進了有機物的成分分析法,采用苛性鉀吸收碳酸氣,用盛氯化鈣的管吸收水。這樣燃燒后生成的碳酸氣和水的量就可以直接稱量了。他還在氯酸鉀中摻雜了食鹽,降低有機物燃燒的速度,以避免發生爆炸。貝采里烏斯在1815年對一系有機酸進行了分析,并寫出它們的化學式。例如:檸檬酸 H+C+O, 酒石酸5H+4C+5O,琥珀酸 4H+4C+3O, 醋酸6H+4C+30,沒食子酸 6H+6C+3O, 粘液酸10H+6C+8O。1830年他分析葡萄酒,發現與酒石酸的組成相同。以上這些研究對有機化學的形成和發展奠定了良好的基礎
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