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化学的发展历以及应用前景

有机化学论文合肥学院生物与环境工程系生物工程专业姓名;纪建华班级:生物工程《1》班学号:28浅谈化学的发展历史以及应用前景摘要:有机化学现在已经在我们生活中普遍存在,但是我们却不是十分清楚关于有机化学的历史,只是知道有机化学现在为我们带来的福利,所以我简单地介绍一下关于有机化学的发展历史和现在有机化学的发展前沿以及其应用前景。

有机化学的发展历史:化学是研究物质的组成,结构,性质,应用以及变化规律的科学。

我们是从初二的时候开始接触化学的,从此我们进入了一个奇妙的世界,能够让无色的物质变化出各种颜色,化学让我们痴迷,也让我们思考它的历史。

有机化学只是其中的一个分支,但是就是这一个分支也让无数的人痴迷。

原来有机化学一源于1806年首次由瑞典的贝采里乌斯提出的,当时是作为无机化学的对立物而命名的。

19世纪初,许多化学家都相信,由于在生物体内存在着所谓的生命力,因此,只有在生物体内才能存在有机物,而有机物是不可能在实验室内用无机物合成的。

1824年德国化学家维勒用氰经水解制得了草酸,1828年,他在无意中用加热的方法又使氰酸铵转化成了尿素。

氰和氰酸铵都是无机物,而草酸和尿素都是有机物。

维勒的实验给予“生命力”学说以第一次冲击。

在此以后,乙酸等有机物的相继结合,使得“生命力”学说逐渐被化学家所否定。

“有机化学”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。

当时在解决有机化合物分子中各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。

而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。

现在进入了现代有机化学时期。

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—个原子转移到另一个原子,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“—”,实际上是两个原子的一对共用电子对。

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来处理分子结构,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。

但是对今天有机化学的发展常重要的影响。

是近现代有机化学发展的里程碑,为后人提供了实验的基础。

齐格勒---纳塔催化剂的发现更是有机化学史上的里程碑,齐格勒是德国有机化学家,发明了高活性络合催化剂,让乙烯能够在常压下发生聚合反应,开辟了合成工业的新篇章。

同时也因此获得了诺贝尔化学奖,在1953年齐格勒用三乙基铝和四氯化钛组成的新催化剂合成白色粉状聚乙烯,这一结果震动了科技界,打破了制造聚乙烯必须高温高压的条件,开拓了低压或常压方法制备聚乙烯的新技术。

纳塔是意大利化学家,他发明了有机金属催化剂,实现了丙烯的定向聚合与齐格勒一同获得1963年诺贝尔化学奖,这些都是有机化学上的里程碑,为有机化学的进步做出了不可磨灭的贡献,他们是有机化学世界里的英雄。

在有机化学的发展过程中,逐步形成了有机合成化学,天然有机化学,金属与元素有机化学,物理有机化学以及有机分离分析等方面,这些方面在成长过程中不是相互独立的,而是相互依靠,相互渗透,相互促进的。

有机化学的分类及简单介绍:《一》有机合成化学七十年以来有机合成进入了一个新的高涨时期,其中有机合成的基础是各种各样的基元反应,在化学领域里有机合成是工厂化实现的基础,但是必须要选择高选择性试剂和催化剂,高选择性试剂和催化剂也是有机合成领域研究的重要课题之一。

《二》天然有机化学天然有机化学是研究动植物以及生物体内源性生理活性物质的有机化学,简单地说,天然有机化学主要是研究天然存在的物质,并加以利用为人们服务。

这对于我们利用天然存在的物质开发新型药物,新型农药等方面至关重要,天然有机化学的发展与国民经济有密切的连带关系。

《三》元素有机化学和金属有机化学元素有机化学和金属有机化学是当今世界最为活跃的研究领域,有机磷化学,有机氟化学,有机硼化学和有机硅化学是当前元素化学中四个主要支柱。

金属有机化学是近代有机化学前沿领域之一,金属有机化学需要金属有机试剂和催化剂,这也为有机合成提供了高活性高选择的合成方法。

《四》物理有机化学物理有机化学简而言之是利用现代物理实验方法与理论实验方法研究有机分子结构及其物理,化学之间的性能关系,阐明有机化学的反应机理。

在经济迅速发展的今天,随着科技的发展人类越来越离不开新型材料的帮助,有机化学便在这其中发挥着巨大的作用,可以说成没有有机化学就没有我们今天的幸福生活。

在现实的生活中我们也经常利用有机化学为我们服务。

我们经常利用有机化学合成新材料,其中有机高分子材料占大多数,这对材料科学和环境科学提出了更高的要求。

有机高分子材料在人造肾脏,人造心脏,人造血管,,人造骨骼等方面都显示出了良好的性能。

但是这只是我们有机化学在生活中的一点点体现,即使如此我们也看到了有机化学给我们带来的福利,相信未来的有机化学能够给我们更加美好的生活。

一些有机化学的发展前沿和研究热点:《一》有机合成化学有机合成发展的基础是各类基本合成反应,不论合成多么复杂的化合物,其全合成可分解为若干基本反应,如加成反应,重排反应等,每个基本反应都有它特殊的反应功能。

设计和合成时可选择不同的起始原料,用不同的基本合成反应,得到相同的有机目标分子,起到异曲同工的作用,这在现代有机合成中称为“合成艺术”。

对一个全合成路线的评价包括:起始原料是否适宜,步骤合成路线是否简单易行,总收率高低以及合成的选择性高低等,这些对形成有工业前景的生产方法和工艺是至关重要的,也是现代有机合成的发展方向。

《二》金属有机化学和有机催化金属有机化学在20世纪有机化学中是最活跃的研究领域之一,,其中特别是与有机催化联系在一起。

由于金属有机化学的本身结构和功能的特殊性,以及广泛的应用前景,它在21世纪将有更大的发展。

金属有机化合物在有机合成的均相催化反应中起着十分重要的作用。

往往在金属有机化合物催化下产生一系列的有机合成反应。

各种金属有机化合物的催化活性是不同的,将其应用于有机合成中将会产生各种不同的反应。

有机反应催化剂的研制趋势是模拟那些能起催化反应的酶。

这些模拟酶的选择性催化剂将在化学合成中呈现日新月异的新局面,故有的诺贝尔化学奖获得者称其为化学酶。

《三》天然有机化学发掘和认识自然界的这一丰富资源是世界发展和人类生存的需要,是有机化学主要研究任务之一,也是认识世界的基础研究。

对于自然界的天然产物,有机化学家和药物化学家长期以来一直对它具有广泛的兴趣,并从中已经获得了许多新药和先导化合物。

这也是现代有机化学研究比较活跃的领域。

《四》生物有机化学生物有机化学的主要研究对象是核酸、蛋白质和多糖三种主要生物大分子及参与生命过程的其他有机化合物分子。

核酸是信息分子,负担着遗传信息的储存、传递及表达功能。

近10年来对核糖核酸的研究发现,除上述功能之外,它还显示出独特的催化活性,即有着酶一样的作用。

为核酸在医学上的应用开拓了广阔的前景。

全新蛋白质是蛋白质研究中的一个新领域。

国际上正在尝试按化学、生物、催化等性质的需要合成新的蛋白质分子,对酶蛋白和膜蛋白的研究和模拟将起到重要作用。

多糖也是生物体内的重要信息物质。

目前多糖研究侧重于分离、纯化、化学组成及生物活性测定等方面。

对多糖的溶液构象、空间结构与功能的关系都还未深入研究。

要深入研究多糖结构和功能的关系,必须首先在将其分离、分析和合成方法上有所突破。

生物膜化学和细胞信号传导的分子基础是生物有个重要研究领域,对医学、卫生、农业生产均会产生深远的影响。

结语:现在的生活已经离不开有机化学,有机化学的发展也给我们带来了巨大的福利,在高科技的技术下,有机化学的发展将更加迅速,也将在更多的领域更多的程度上发展有机化学,随着有机化学的发展,我们的生活也将更加美好。

参考文献:①材料网②《有机化学发展史》③百度百科④《科技周刊》⑤《有机化学》。

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