绪论
第一章 基础知识
第二章 有机化合物的合成及分析
第三章 生命化学
第四章 药物和药物化学
第五章 农药
第六章 感官的化学
第七章 聚合物、塑料和纺织品
第八章 纳米化学
名词表
“走进大学”丛书书目
有机化学是化学的一个分支,它研究的是含碳化合物的结构、性质与合成。与之相反,无机化学研究的则是元素周期表中的其他元素。
这便引出一个问题,为什么作为化学的三个主要领域之一的有机化学与含碳化合物有关呢?原因之一是含碳化合物对生命的化学构成至关重要。事实上,“有机化学”一词最初是在18世纪由瑞典化学家托尔伯恩?伯格曼(TorbernBergman)提出的,用来定义从生物体中提取的化合物的化学成分。当时的科学家认为,生命中的化学物质(biochemicals,生物化学品)不同于实验室中生产出来的化学物质,因为前者有一种只有生命才能赋予的特殊性。
公平地讲,这种观点是有一定道理的。当时已识别出的生物化学品都是很艰难地从生命系统中分离出来的,而且比从矿物质中分离出来的无机物更容易分解。因此得出结论,有机化合物含有一种只能来自生物体的“生命力”,并顺理成章地推断生物化学品是不能在实验室中合成的。然而,不久之后,这个生命力学说就受到了挑战。尿素是一种从尿液中分离出来的晶体化合物。根据生命力学说,它应该是生命系统所特有的。但在1828年,人们发现可以通过加热一种名为氰酸铵的无机盐来合成尿素。
从那时起,有机化学就被定义为含碳化合物的化学,无论这些化合物是否来源于生命系统。然而,含碳化合物的化学性质与生命的化学性质非常相近,“碳基生命形式”一词也反映了这一事实。第三章将详细阐述有机化学对生命系统的重要性,这一科学分支就是现在的生物化学。有机化学可以作为一个专业领域的另一个原因,就是含碳有机化合物可以被大量地合成一其数量远超其他元素。事从那时起,有机化学就被定义为含碳化合物的化学,无论这些化合物是否来源于生命系统。然而,含碳化合物的化学性质与生命的化学性质非常相近,“碳基生命形式”一词也反映了这一事实。第三章将详细阐述有机化学对生命系统的重要性,这一科学分支就是现在的生物化学。有机化学可以作为一个专业领域的另一个原因,就是含碳有机化合物可以被大量地合成一其数量远超其他元素。事实上,通过计算,可以被合成的中等大小的不同有机分子名达1063个。这是一个巨大的数字,巨大到宇宙中没有足够的碳来实现。还要注意的是,这个数字只是含少于30个碳原子的中型分子,不含聚合物。实际上,人们合成了无数新化合物,其中绝大多数从未在地球上存在过。到2017年,世界各地的有机化学实验室合成出约1600万种化合物,几乎每天都有新的化合物被合成出来。但这也只是可以被合成的化合物结构数量中很小的一部分,还有很大的发展空间。这一事实激励着有机化学家寻找应用于医药、农业、消费品、材料科学方面的具有新用途的新分子。
一百多年来,有机化学家为人们在分子水平上理解生命做出了巨大贡献,并研究出了意义重大的新化合物。这些研究成果可以从人们穿的衣服、住的房子和吃的食物中找到。这些依赖于有机化学的商品包括塑料、合成织物、香水、色素、甜味剂、合成橡胶和人们日常使用的许多其他物品。有机化学家研发出杀虫剂、除草剂和杀菌剂,使农民能够为不断增加的世界人口生产足够的食物;也研发出很多治疗疾病和有助于延长寿命的药物。
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