有機化學是研究有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其制法的一門科學。
人們在很早以前就認識了有機化合物的應用和變化,但是對它們的研究只是在近代才有較大的發(fā)展。從前人們把來源于有生命的動物和植物的物質(zhì)叫做有機化合物,而把從無生命的礦物中得到的物質(zhì)叫無機化合物。有機化合物與生命有關(guān),所以人們認為它們是“有機”的,故稱為有機化合物。實際上,有機化合物不一定都來自有機物,也可以以無機化合物為原料在實驗室中人工合成出來。
大量的研究證明,有機化合物都含有元素碳,所以人們就把含碳的化合物叫做有機化合物。然而,除了碳以外,絕大數(shù)的有機化合物還含有氫,有的也含有氧、硫、氮和鹵素等。所以,現(xiàn)在有人把有機化合物定義為碳氫化合物及其衍生物。此外,含碳的化合物不一定都是有機化合物,如一氧化碳,二氧化碳,碳酸鹽及金屬氰化物等,由于它們的性質(zhì)與無機化合物相似,因此習慣上仍把它們放在無機化學中討論。所以,有機化學和有機化合物的“有機”二字,已不反映其固有的涵義,只是歷史上的原因迄今仍沿用罷了。有機化合物與無機化合物之間沒有絕對的界限,也不存在本質(zhì)的區(qū)別。然而,由于元素碳在周期表中的特殊位置,使得有機化合物在組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面有著明顯的特點,所以有必要把有機化合物與無機化合物分別進行討論。
有機化合物主要具有下面一些特點:
1.有機化合物數(shù)目繁多,且自成系統(tǒng)
組成有機化合物的元素甚少,除碳以外,還有氫、氧、硫、氮、磷及鹵素等為數(shù)不多的元素。但有機化合物的數(shù)目卻極為龐大,迄今已逾1000萬種,而且新合成或被新分離和鑒定的有機化合物還在與日俱增。由碳以外的其他100多種元素組成的無機化合物的總數(shù),還不到有機化合物的十分之一。有機化合物數(shù)目繁多,也是我們把有機化學作為一門獨立的學科進行研究的理由之一。
有機化合物之所以數(shù)目眾多,主要有兩個原因:(1)碳原子彼此之間能夠進行多種方式的結(jié)合,生成穩(wěn)定的、長短不同的直鏈、支鏈或環(huán)狀化合物;(2)碳是周期表中第二周期第四族的元素,不僅能與電負性較小的氫原子結(jié)合,也能與電負性較大的氧、硫、鹵素等元素形成化學鍵。
有機化合物的數(shù)目雖然很多,但根據(jù)它們之間的相互關(guān)系,可以統(tǒng)一在一個完整的體系中。
2.熱穩(wěn)定性差,容易燃燒
與典型的無機化合物相比,有機化合物一般對熱是不穩(wěn)定的,有的甚至常溫下就能分解。雖然大多數(shù)的有機化合物在常溫下是穩(wěn)定的,但放在坩堝中加熱,即炭化變黑,并且在完全燃燒后不留灰燼(有機酸的鹽類等除外)。這是識別有機化合物的簡單方法之一。
3.熔點較低
有機化合物的熔點通常比無機化合物要低,一般在300℃以下就熔化。
4.難溶于水,易溶于有機溶劑
多數(shù)有機化合物,易溶于有機溶劑而難溶于水。但是當有機化合物分子中含有能夠同水形成氫鍵的羥基、磺基等時,該有機化合物也有可能溶于水中。
5.反應速度慢,常有副反應發(fā)生
雖然在有機酸和有機堿中,也有一些電離度較大的物質(zhì),但大多數(shù)的有機化合物電離度很小。所以,很多有機反應,一般都是反應速度緩慢的分子間的反應,往往需要加熱或使用催化劑,而瞬間進行的離子反應很少。另外,分解或取代反應都是在分子中的某一部位發(fā)生,且在大多數(shù)情況下,反應分階段進行。所以,往往有副產(chǎn)物生成或能夠分離出多種反應中間產(chǎn)物。
二、有機化學與醫(yī)學
在全部的醫(yī)學課程中,有機化學是一門基礎課,它為有關(guān)的后續(xù)課程奠定理論基礎。研究醫(yī)學的主要目的是為了防病、治病,研究的對象是組成成分復雜的人體。組成人體的物質(zhì)除水和一些無機鹽以外,絕大部分是有機物。例如構(gòu)成人體組織的蛋白質(zhì),與體內(nèi)代謝有密切關(guān)系的酶、激素和維生素,人體貯藏的養(yǎng)分——糖原、脂肪等。這些有機化合物在體內(nèi)進行著一系列復雜的變化(也包括化學變化),以維持體內(nèi)新陳代謝作用的平衡。為了防治疾病,除了研究病因以外,還要了解藥物在體內(nèi)的變化,它們的結(jié)構(gòu)與藥效、毒性的關(guān)系,這些都與有機化學密切相關(guān)。
有機化學作為醫(yī)學課程的一門基礎課,它為生物化學、生物學、免疫學、遺傳學、衛(wèi)生學以及臨床診斷等提供必要的基礎知識。有關(guān)生命的人工合成,遺傳基因的控制,癌癥、艾滋病等的治療都是目前醫(yī)學和生物學正在探索的重大課題。在這些領域中也離不開有機化學的密切配合。
有機化學與人類的生產(chǎn)和生活有著十分密切的關(guān)系。它涉及數(shù)目眾多的天然物質(zhì)和合成物質(zhì),這些物質(zhì)直接關(guān)系到人類的衣、食、住、行。利用有機化學可以制造出無數(shù)種在生活和生產(chǎn)方面不可缺少的產(chǎn)品。我們身上穿的衣服,工業(yè)上使用的汽油、柴油、橡膠、塑料、油漆、染料以及殺蟲劑、昆蟲信息素等都是有機化合物。很難設想,在人類生活的哪一個方面是不受有機化學的影響的。這種密切的關(guān)系就明顯地反映在這門內(nèi)容豐富的課程中。