有机化学的研究内容

第二节　有机化学的研究内容

有机化合物与无机化合物之间并没有绝对的分界。有机化学之所以成为化学中的一个独立学科，是因为有机化合物确有其内在的联系与特性。

位于周期表当中的碳元素，一般是通过和别的元素的原子共用外层电子而达到稳定的电子构型的。这种共价键的结合方式决定了有机化合物的特性。大多数有机化合物由碳、氢、氮、氧几种元素组成，少数还含有卤素与硫、磷等元素。因而大多数有机化合物具有熔点较低、能够燃烧、易溶于有机溶剂等性质，这和无机化合物的性质有很大不同。

在含多个碳原子的有机化合物分子中，碳原子互相结合形成分子的骨架，别的元素的原子就连接在该骨架上。在元素周期表中，没有一种别的元素可以像碳那样以多种方式彼此牢固地结合。由碳原子形成的分子骨架有多种形式，有直链、支链、环状等。

在有机化学发展的初期，有机化学工业的主要原料是动、植物体，有机化学主要研究从动、植物体中分离有机化合物。

19世纪中期到20世纪初期，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与杂环化合物的研究，有机化学工业逐渐变为以煤焦油为主要原料。20世纪30年代以后，以乙炔为原料的有机合成兴起。20世纪40年代前后，有机化学工业的原料又逐渐转变为以石油与天然气为主，发展了合成橡胶、合成塑料与合成纤维工业。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，在环境保护深入人心的今天，天然的动、植物与微生物体仍是重要的研究对象。

天然有机化学主要研究天然有机化合物的组成、合成、结构与性能。回顾20世纪，在20世纪初至30年代，先后确定了单糖、氨基酸、核苷酸、牛胆酸、胆固醇与某些萜类的结构，肽与蛋白质的构成；20世纪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与维生素的结构与合成的研究；20世纪四五十年代前后，发现青霉素等一些抗生素，完成了结构测定与合成；50年代完成了某些甾族化合物与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与低聚核苷酸的合成；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，确定了核酸与美登木素的结构并完成了它们的全合成等等。

研究从较简单的化合物或元素经化学反应合成有机化合物是有机合成方面的主要工作。19世纪30年代合成了尿素；19世纪40年代合成了乙酸。随后陆续合成了葡萄糖酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸等一系列有机酸；19世纪后半叶合成了多种染料；20世纪40年代合成了滴滴涕与有机磷杀虫剂、有机硫杀菌剂、除草剂等农药；在20世纪初，合成了606药剂，到了20世纪30～40年代，合成了1000多种磺胺类化合物，其中有些可用作药物。

物理有机化学是在价键的电子学说的基础上，引用了现代物理学、物理化学的新发展与量子力学理论而发展起来的，是定量地研究有机化合物结构、反应性与反应机理的学科。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年代的构象分析与哈米特方程开始半定量估算反应性和结构的关系；20世纪60年代出现了分子轨道对称守恒原理与前线轨道理论。

有机分析就是指有机化合物的定性与定量分析。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。

由于科学与技术的发展，有机化学和各个学科互相渗透，形成了许多分支边缘学科。比如生物有机化学、物理有机化学、量子有机化学、海洋有机化学等。