有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其制法的一門科學(xué)。
人們?cè)诤茉缫郧熬驼J(rèn)識(shí)了有機(jī)化合物的應(yīng)用和變化,但是對(duì)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(dòng)物和植物的物質(zhì)叫做有機(jī)化合物,而把從無生命的礦物中得到的物質(zhì)叫無機(jī)化合物。有機(jī)化合物與生命有關(guān),所以人們認(rèn)為它們是“有機(jī)”的,故稱為有機(jī)化合物。實(shí)際上,有機(jī)化合物不一定都來自有機(jī)物,也可以以無機(jī)化合物為原料在實(shí)驗(yàn)室中人工合成出來。
大量的研究證明,有機(jī)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(jī)化合物。然而,除了碳以外,絕大數(shù)的有機(jī)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(jī)化合物定義為碳?xì)浠衔锛捌溲苌。此外,含碳的化合物不一定都是有機(jī)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(jī)化合物相似,因此習(xí)慣上仍把它們放在無機(jī)化學(xué)中討論。所以,有機(jī)化學(xué)和有機(jī)化合物的“有機(jī)”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(jī)化合物與無機(jī)化合物之間沒有絕對(duì)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(jī)化合物在組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面有著明顯的特點(diǎn),所以有必要把有機(jī)化合物與無機(jī)化合物分別進(jìn)行討論。
有機(jī)化合物主要具有下面一些特點(diǎn):
1.有機(jī)化合物數(shù)目繁多,且自成系統(tǒng)
組成有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)化合物的總數(shù),還不到有機(jī)化合物的十分之一。有機(jī)化合物數(shù)目繁多,也是我們把有機(jī)化學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科進(jìn)行研究的理由之一。
有機(jī)化合物之所以數(shù)目眾多,主要有兩個(gè)原因:(1)碳原子彼此之間能夠進(jìn)行多種方式的結(jié)合,生成穩(wěn)定的、長(zhǎng)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(fù)性較小的氫原子結(jié)合,也能與電負(fù)性較大的氧、硫、鹵素等元素形成化學(xué)鍵。
有機(jī)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(gè)完整的體系中。
2.熱穩(wěn)定性差,容易燃燒
與典型的無機(jī)化合物相比,有機(jī)化合物一般對(duì)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(jī)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(jī)酸的鹽類等除外)。這是識(shí)別有機(jī)化合物的簡(jiǎn)單方法之一。
3.熔點(diǎn)較低
有機(jī)化合物的熔點(diǎn)通常比無機(jī)化合物要低,一般在300℃以下就熔化。
4.難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑
多數(shù)有機(jī)化合物,易溶于有機(jī)溶劑而難溶于水。但是當(dāng)有機(jī)化合物分子中含有能夠同水形成氫鍵的羥基、磺基等時(shí),該有機(jī)化合物也有可能溶于水中。
5.反應(yīng)速度慢,常有副反應(yīng)發(fā)生
雖然在有機(jī)酸和有機(jī)堿中,也有一些電離度較大的物質(zhì),但大多數(shù)的有機(jī)化合物電離度很小。所以,很多有機(jī)反應(yīng),一般都是反應(yīng)速度緩慢的分子間的反應(yīng),往往需要加熱或使用催化劑,而瞬間進(jìn)行的離子反應(yīng)很少。另外,分解或取代反應(yīng)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(yīng)分階段進(jìn)行。所以,往往有副產(chǎn)物生成或能夠分離出多種反應(yīng)中間產(chǎn)物。
二、有機(jī)化學(xué)與醫(yī)學(xué)
在全部的醫(yī)學(xué)課程中,有機(jī)化學(xué)是一門基礎(chǔ)課,它為有關(guān)的后續(xù)課程奠定理論基礎(chǔ)。研究醫(yī)學(xué)的主要目的是為了防病、治病,研究的對(duì)象是組成成分復(fù)雜的人體。組成人體的物質(zhì)除水和一些無機(jī)鹽以外,絕大部分是有機(jī)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(jī)化合物在體內(nèi)進(jìn)行著一系列復(fù)雜的變化(也包括化學(xué)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(jī)化學(xué)密切相關(guān)。
有機(jī)化學(xué)作為醫(yī)學(xué)課程的一門基礎(chǔ)課,它為生物化學(xué)、生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、衛(wèi)生學(xué)以及臨床診斷等提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)。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(xué)和生物學(xué)正在探索的重大課題。在這些領(lǐng)域中也離不開有機(jī)化學(xué)的密切配合。
有機(jī)化學(xué)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(jī)化學(xué)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(jī)化合物。很難設(shè)想,在人類生活的哪一個(gè)方面是不受有機(jī)化學(xué)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。