有机合成化学论文

有机化学的发展简史“有机化学”这一名词于1806年首次由贝采里乌斯提出。当时是作为“无机化学”的对立物而命名的。由于科学条件限制，有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物。因而许多化学家都认为，在生物体内由于存在所谓“生命力”，才能产生有机化合物，而在实验室里是不能由无机化合物合成的。1824年，德国化学家维勒从氰经水解制得草酸；1828年他无意中用加热的方法又使氰酸铵转化为尿素。氰和氰酸铵都是无机化合物，而草酸和尿素都是有机化合物。维勒的实验结果给予“生命力”学说第一次冲击。此后，乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成，“生命力”学说才逐渐被人们抛弃。由于合成方法的改进和发展，越来越多的有机化合物不断地在实验室中合成出来，其中，绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下合成出来的。“生命力”学说渐渐被抛弃了，“有机化学”这一名词却沿用至今。从19世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期。在这个时期，已经分离出许多有机化合物，制备了一些衍生物，并对它们作了定性描述，认识了一些有机化合物的性质。法国化学家拉瓦锡发现，有机化合物燃烧后，产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。1830年，德国化学家李比希发展了碳、氢分析法，1833年法国化学家杜马建立了氮的分析法。这些有机定量分析法的建立使化学家能够求得一个化合物的实验式。当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列和结合的问题上，遇到了很大的困难。最初，有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题。二元说认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷的部分，二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认为，有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基团按异性电荷的静电力结合。但这个学说本身有很大的矛盾。类型说由法国化学家热拉尔和洛朗建立。此说否认有机化合物是由带正电荷和带负电荷的基团组成，而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物衍生的，因而可以按这些母体化合物来分类。类型说把众多有机化合物按不同类型分类，根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质，而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。这个问题成为困扰人们多年的谜团。从1858年价键学说的建立，到1916年价键的电子理论的引入，才解开了这个不解的谜团，这一时期是经典有机化学时期。1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“—”表示“键”。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出，在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。1848年巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面晶向左，一种半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转，后者则使之向右旋转，角度相同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此，1874年法国化学家勒贝尔和荷兰化学家范托夫分别提出一个新的概念：同分异构体，圆满地解释了这种异构现象。他们认为：分子是个三维实体，碳的四个价键在空间是对称的，分别指向一个正四面体的四个顶点，碳原子则位于正四面体的中心。当碳原子与四个不同的原子或基团连接时，就产生一对异构体，它们互为实物和镜像，或左手和右手的手性关系，这一对化合物互为旋光异构体。勒贝尔和范托夫的学说，是有机化学中立体化学的基础。1900年第一个自由基，三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基。不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。在这个时期，有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决。现代有机化学时期 在物理学家发现电子，并阐明原子结构的基础上，美国物理化学家路易斯等人于1916年提出价键的电子理论。他们认为：各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从—个原了转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得惰性气体的电子构型。这样，价键的图象表示法中用来表示价键的短划“—”，实际上是两个原子共用的一对电子。1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学，处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。后来马利肯用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题。

生活中的有机合成过去人们常说：“羊毛出在羊身上”，这似乎是个不容怀疑的真理。但今天仔细观察我们的生活，你会发现事实并非总是如此。石油化学工业的飞速发展已改变了人们只向自然索取的习惯。以前，人们穿的衣料，都是来自棉、毛、丝、麻这些天然纤维。而在今天，化学纤维的比例，已经远远超过了天然纤维。化学纤维有两种类型。人类较早利用的是人造纤维，它是用木材或野生植物等这些含有纤维素的物质为原料，经过化学处理和机械加工而制成的纤维，它的名牌产品有粘脑纤维和醋酸纤维（人造丝）等。近现代开始利用的是合成纤维。它所用的原料，是煤、石油、天然气这些本身并不含纤维素的物质，经过一系列的化学过程而合成的。它的三个名牌，就是大家所熟悉的锦纶（尼龙）、涤纶（的确凉）、腈纶。在合成纤维的总产量中，三大名牌占了１０％以上。被人称作人造羊毛的腈纶，就是用石渍的裂解产物丙烯（结构简式：CH2——CH——CH3）为原料，进行生产的。首先让丙烯在一定温度（４００～５００℃）、一定压力（２～３大气压）和有催化剂存在的条件下，跟氨气、氧气等发生反应，生成丙烯腈（CH2CHCN）：2CH2====CH－CH3＋2NH3＋3O2→2CH2（丙烯） （丙烯腈）===CH－CN＋6H2O丙烯腈在一定条件下能聚合，而得到白色粉末状物质聚丙烯腈。再把这种白色粉末用适当溶剂溶解，得到纺线溶液后，即可进行纺丝。腈纶纤维以质轻、柔软、保暖性好等著名，它的外观很象羊毛，其强度比真羊毛还要高两倍，并具有高膨松性，可加工制成各种五颜六色的膨体纱。因此，腈纶问世不久，便夺得了纺织界的名牌，成为人们普遍欢迎的织物原料。这不仅为合成纤维这个新名争得了荣誉，也为它的出身——石油增添了不少光彩。在我们的生活中，塑料也是一种运用十分广泛的化学有机合成物。它也是以石油为来源并形成了当今世界的一门新兴的产业并获得了飞速的发展。１９７０年，世界塑料总产量为２９６５万吨，１９７８年就上升到了５６２０万吨，到今天已经超过了２亿吨，产量迅速增加。它的品种也呈加速度增长，本世纪初，还只有酚醛塑料（电木）一个品种，今天已经发展到一千多种。塑料品种虽然很多，但也可分为两大类：通用塑料和工程塑料。通用塑料是指一般应用较广，没有多少特殊要求的一般塑料；工程塑料是指能代替金属用于制造轴承、齿轮、阀门等机器零件及外壳的塑料，技术含量较高。大家熟悉的聚乙烯塑料，就是在世界产量居首位的一个通用塑料的品种。它是以聚乙烯为原料，在一定温度和压力下聚合而成。常用它制造塑料薄膜、各种容器、电缆皮及泡沫塑料等。近三十多年来，塑料薄膜在农业上被越来越普遍的推广，我国是个农业大国，每年的需求量都在百万吨以上。人们用它来制造塑料薄膜温室，利用温室效应原理，既可透光又可保温，使农作物既可进行充分的光合作用，又不致由于温度过低而停止或放慢生长发育的速度，甚至在冬天还会发生冻伤、冻死的现象。在薄膜温室中，可以生产一年四季的蔬菜品种，并且还能缩短蔬菜等农作物的生长成熟期，提高作物的产量。一般能用塑料耐高温，耐低温的性能较差，热了变软，冷了变脆，一般只能在６０℃范围内才能保持正常。显然，这种通用塑料难以用作工程材料。１９５０年，一种聚四氟乙烯的塑料品种诞生后，改变了它的尴尬局面。它具有不怕严寒酷暑的本领，可在２００～２５０℃之间保持性能不变，并具有不怕强酸强碱以至王水（由一体积浓硝酸与三体积浓盐酸混合而成）的抗腐蚀性。这就是被称为“塑料王”的最早的工程塑料。今天的工程塑料，已经产生了许多性能更为先进优良的品种。聚四氟乙烯虽有“塑料王”之称，但它不易加工，在高温下使用会产生对人体有害的有毒气体。今天我们广泛使用的是ABS工程塑料，克服了上述这些缺点。它是用丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种原料，共同聚合而成，因而它集中了丙烯腈的耐热、抗腐蚀性，丁二烯的高弹性，苯乙烯的易加工的特点，受到工程师们的空前热烈的欢迎，成为新的“塑料王”。在空间技术方面，随着现代宇航事业的发展，一些高强度的工程塑料也占有了一席之地。一种能在1500高温下，处理聚丙腈而得到的碳纤维材料，在一定时间里，可以经受4000℃的高温，可用来做火箭头部结构的材料，塑料的轻是有名的，这也满足了空间技术材料的要求而受到空间材料专家的青睐。塑料不仅在航天方面，工程方面有着广泛的用途，就在人类的医疗器材的发展上也有着许多独特的贡献。它们在人造医疗用塑料制品上，发挥了金属发挥不了的作用。它们被用于制造人造血管、人造食道、人造骨骼以及人造解膜等塑料制品，已经在人体中得到了成功的运用。人们还把一个塑料心脏，换在牛的体内，这头小牛居然活了两星期。我们可以预料，在人体内使用塑料心脏以挽救心脏功能衰竭病人生命的日子，已经为期不远了。材料科学是个广阔的天地，人类的有机合成材料从本世纪五十年代发展起来已经为人类作出了巨大的贡献，这不仅改善了人类的社会物质生产装备，也促进了人们的物质生活面貌。然而现阶段人类主要是以石油、煤、天燃气为原料来发展有机化工工业，这些资源在自然界都是有限的，属不可再生的能源，因此人类迫切需要将化工研究的目光转向有着丰富资源的自然界，从有机物中发展有机化工并且还要研究从无机物中进行合成材料。人类只有从无限的自然资源中寻求，从阳光、空气、水中探索新材料的发展才会使化学工业得到最终快速的发展

中国期刊网有找原创的有机化学小论文卤烃在无水乙醚中与镁作用生成有机金属镁化合物。这一产物叫做格利雅试剂，简称格氏试剂。格氏试剂是一个极性分子：R—MgX，R可以进行亲核取代反应。格氏试剂的结构一般以RMgX表示。NMR谱中显示出格氏试剂为双分子化合物，它的真实结构可能是：生成格氏试剂的难易与卤烃的结构及卤素的种类有关。就反应性和产率来说，一级卤烃＞二级卤烃＞三级卤烃；RI＞RBr＞RCl。例如：由于碘代烷最贵，而氯代烷的反应性最差，所以，实验室中常采用反应性居中的溴代烷来合成格氏试剂。单质碘对反应有催化作用，因此常常加入少量碘来促进反应。烯丙基型及苄基型卤烃非常活泼，很易生成格氏试剂。生成的格氏试剂又与未作用的卤烃偶合。因此，在合成此类格氏试剂时，要严格控制反应在较低温度下进行。乙烯型卤烃和卤素直接连在芳环上的芳香卤烃在无水乙醚中不能与镁形成格氏试剂。改变溶剂如采用四氢呋喃作为溶剂可以顺利进行反应。例如： 据认为，这是由于环醚中氧比直链醚中的氧更为暴露在外，容易和镁配合而加速反应。格氏试剂非常活泼，可以和空气中的氧、水、二氧化碳发生反应。因此，在制备时，除保持试剂的干燥外，还应隔绝空气。 格氏试剂是有机合成中非常重要的试剂之一。制得的格氏试剂不需分享即可直接用于有机合成。利用格氏试剂合成烃、醇、醛、酮、羧酸等一系列有机化合物的这些反应称格利雅反应，简称格氏反应。①与活泼氢的反应。格氏试剂遇水、醇、羧酸、氨、胺等具有“活泼”氢的化合物都生成烷烃。例如：本反应可用于活泼氢的定量反应。通过测定生成的烷烃体积，可计算出每分子有机物所含的活泼氢数目，称为活泼氢测定法。②与活泼卤代烷反应。格氏试剂与烯丙型、苄基型卤烃偶合生成烃类。格氏试剂与烯丙基型卤烃的偶合反应是合成末端烯烃的一种方法。三级卤烃也可反应，但产量较低。 ③与金属卤化物的反应。格氏试剂与还原电位低于镁的金属卤化物作用，格氏试剂中的烃基取代了金属卤化物中的卤素，生成新的有机金属化合物，这是合成有机金属化合物的一种重要方法。一些金属的还原电位：有机镉化合物是合成酮的一个重要试剂。例如：格氏试剂与三氯化铝作用生成有机铝化合物。RMgX＋AlClRAlClRAlClRAl有机铝化合物是烯烃聚合反应的一种重要催化剂。④与具有极性的双键或叁键化合物的加成。