大学有机化学笔记

化学的历史起源非常古老。可以说，最早的化学实践是从人类学会用火开始的。我们的祖先钻木取火，用火烤食物，寒夜取暖，驱赶野兽，充分利用了燃烧时的光和热的现象。那时候只是经验的积累。化学知识的形成和化学的发展经历了漫长而曲折的道路。它随着人类社会的进步而发展，是社会发展的必然结果。它的发展推动了生产力的发展和历史的进步。化学的发展主要经历了以下几个时期:

从远古时代到公元前1500年，人类学会了用粘土制陶器，用矿石烧金属，用谷物酿酒，用烈火染丝绸和亚麻等织物。这些都是在实践经验的直接启发下，经过长时间探索，尚未形成化学知识的最早的化学过程，不过是化学的萌芽阶段。

大约从公元前1500年到公元1650年，化学被炼金术和炼金术所控制。为了获得长生不老的仙丹或象征财富的黄金，炼金术士和炼金术士开始了最早的化学实验，随后记录和总结炼金术的书籍相继出现。虽然炼丹家和方士都以失败告终，但他们在提炼长生不老药的过程中，在探索“点石成金”方法的过程中，通过人工的方法实现了物质之间的相互转化，积累了许多物质发生化学变化的条件和现象，为化学的发展积累了丰富的实践经验。当时出现的“化学”一词，就是“炼金术”的意思。但随着炼丹术和炼金术的没落，人们越来越看到其荒谬的一面，化学方法在医学和冶金中得到了恰当的发挥。国内外药物学和冶金学的发展为化学成为一门科学准备了丰富的材料。

这一时期，从1650到1775，是近代化学的孕育期。随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性认识，对化学变化进行理论研究，使化学成为自然科学的一个分支。英国化学家波义耳指出了化学元素的科学概念，标志着这一阶段的开始。然后，化学被燃素说从炼金术中解放出来。燃素说认为，可燃物之所以能燃烧，是因为它含有燃素，燃烧过程就是可燃物释放燃素的过程。这个理论虽然是错误的，但是它把大量的化学事实统一在一个概念下，解释了很多化学现象。在燃素说盛行的一百多年间，化学家们做了大量的实验来解释各种现象，发现了各种气体的存在，积累了更多关于物质转化的新知识。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程，物质在化学反应中守恒，奠定了现代化学思想的基础。这一时期不仅在科学实践上，而且在思想上为近代化学的发展做了准备，成为近代化学的孕育期。这个时期，从1775年到1900年，是现代化学发展的时期。1775左右，拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化理论，开创了定量化学时期，使化学沿着正确的轨道发展。19世纪初，英国化学家道尔顿提出了现代原子理论，随后意大利科学家阿沃·伽德罗提出了分子的概念。自从原子和分子理论被用来研究化学，化学才真正被确立为一门科学。在这一时期，许多化学基本定律得以建立。俄罗斯化学家门捷列夫发现了元素周期律，德国化学家尤斯图斯·冯·李比希和维勒发展了有机结构理论，使化学成为一门系统科学，为现代化学的发展奠定了基础。

这个时期基本上是从20世纪初开始的，是现代化学的一个时期。20世纪初，物理学的迅速发展和各种物理测试方法的出现，促进了溶液理论、物质结构和催化剂等领域的研究，特别是量子理论的发展，使化学和物理有了更多的共同语言，解决了化学中许多悬而未决的问题，并逐步完善了物理化学和结构化学的理论。同时，化学向生物学和地质学渗透，使得过去难以解决的蛋白质、酶等结构问题得到深入研究，生物化学发展迅速。

自从化学成为一门独立的学科以来，化学家创造了许多自然界中不存在的新物质。到20世纪初，人类已经发现和合成了3000多万种物质，使他们能够享受到更先进的科学成就，极大地丰富了他们的物质生活。

近年来，绿色化学的提出，使得更多的化工生产工艺和产品向环境友好的方向发展，化学必将使世界更加丰富多彩。

诚然，科学的发展是无止境的，所以化学的发展永远不会停滞不前。

化学家凯库勒的故事1829年出生于达姆施塔特，1847年在吉森大学学习建筑。受尤斯图斯·冯·李比希的影响，他将注意力转向化学，并拜尤斯图斯·冯·李比希为师。1850年完成博士论文《硫酸戊酯》。

1850-1856年，他听从导师的建议，前往巴黎广泛接触类型论。他听了杜马讲授的有机化学，读了查尔斯·葛哈德刚刚写的《有机化学专论》手稿，认识了吴慈。凯库勒瞥见了有机化学的现状和有机化学的理论困惑。

1854年冬天，凯库勒到达伦敦，在一家医院做斯坦豪斯(尤斯图斯·冯·李比希的学生)的助手，在那里认识了威廉姆森和霍夫曼，他们经常聚在一起讨论有机化学的理论和哲学问题，这对年轻的凯库勒产生了强烈的影响。正如他后来所说，“我原本是尤斯图斯·冯·李比希的学生，后来是杜马、热拉尔和威廉姆森的学生，现在不属于任何学校。”1858年，他是根特大学教授。在这里(1866)，他公布了苯的结构式，使凯库勒闻名于世。65438年至0867年受聘为波恩大学教授兼化学研究所所长，65438年至0896年逝世。

凯库勒对有机化学结构理论的建立做出了许多重要贡献。比如:

(1)关于碳元素的四价理论和碳原子可以连成链的假设。1850年，英国化学家弗兰克·克雷恩()发现，在一些有机金属分子中，每个金属原子只能与一个完全确定数目的有机基团结合，这个数目称为元素的化合价。弗兰克·兰德的想法发展了凯库勒，凯库勒理解化合价的真正含义，并把它作为他自己的有机分子理论的主导思想。凯库勒在1857中提出，有机化合物中最重要的元素是四价碳。在此基础上，设计了一些化合物的结构模型。1858年，凯库勒发表了《论化合物的结构与变态及碳原子的化学性质》，再次强调碳原子是四价的，并提出碳原子可以相互形成链。这个假说后来成为有机分子结构理论的基础，已经证明了它的正确性，反映了它的客观性。同年，英国化学家库珀在《新化学理论》一文中也提出了碳是四价的，碳原子可以连成链的假说。凯库勒看完这篇论文后，马上又写了一篇论文，指出确认碳原子是四价的、碳链可能形成的优先权应该属于凯库勒。但他也指出，有机化合物的分子具有一定的结构，可以用结构式表示。这个观点应该归功于库珀。

(2)建立了苯的结构式。苯是法拉第在1825年发现的。凯库勒在1865中提出了苯的环状结构理论:“如果我们要解释芳香族化合物中原子的组成，就必须解释以下事实:①所有的芳香族化合物，即使是最简单的化合物，都比脂肪族基团中的相应化合物含有更多的碳；(2)正如在脂肪族中一样，在芳香族中也有许多同系物；③最简单的芳香族化合物，至少含有6个碳原子的水含量，这6个碳原子形成一个对称的环，碳原子之间存在单键或双键；(4)所有芳香物质的衍生物都表现出同一个家族的某些特征，它们都属于‘芳香化合物’。经过一些激烈的反应后，它们经常失去一些碳，但主要产物仍含有至少六个碳原子，除非有机基团被完全破坏。否则，当这些含有至少6个碳原子的产物形成时，分解就会停止。”

在1865中，凯库勒用六边形表示了苯的结构式(I)。1866中，他画了一个单双键空间模型的草图，后来简化为(三)。

至于凯库勒是如何发现苯的结构式的，有各种各样的说法。比如原子环舞的形式；有六只猴子互相抓爪子或尾巴；伯爵夫人的戒指被她的仆人打碎了；有些像波斯地毯上的图案；有一条蛇说。就蛇形的来说，记载也不一样。凯库勒在1890纪念苯的结构式被称为苯节25周年的会议上回忆说:“如果你听到我头脑中极其轻率的联想是如何产生的，那一定会很有趣。”当我住在伦敦的时候，我曾经住在议会下院附近的克拉彭路。我经常去找住在城市另一端的朋友——缪拉，一起过夜。我们谈论了各种各样的问题，其中大部分是关于化学的。在一个阳光明媚的夏夜，当喧嚣的城市已经沉睡，我乘最后一班长途车返回。像往常一样，我坐在车里，很快陷入了沉思。这时，我的眼睛看到原子在旋转。平时原子在我脑子里一直在动，但我看不出它是什么样子。而这一夜，小原子总是时不时地成对组合，有时大原子抱两个小原子，大原子抓三四个小原子一会儿，然后都好像形成漩涡跳华尔兹。我还看到大原子排成一行，链另一端的小原子被引走。这正是我的老师，化学家大师考伯，在他的《分子世界》一书中用他迷人的笔调描述的世界。我在他面前看到了这一切。直到车厢服务员喊了一声“克拉彭路到了”，我才从幻想中惊醒。回到公寓后，今天晚上我花了至少一个小时写下这个幻影，我的结构理论就此诞生。”“关于苯的起源理论也是如此。住在比利时Gunn的时候，我的书房对着一条狭窄的巷子，没有阳光射进来，白天在实验室工作并不不便。有一天晚上写《化学教程》，但是思路总是时不时的转到其他问题上，写的并不流畅。于是，我把椅子转向壁炉，开始舔。这时，我的眼前出现了一群原子，小原子团也跟着出现了。我也经历过这种错觉，对它比较敏感。我立即分辨出不同形状和大小的图像和经过多次密集组合的长线条。而这些就像一群蛇，缠绕在一起，一边旋转一边移动。此外，我看到了一些东西，好像有一条蛇抓着它的尾巴，好像在嘲笑我，开始打转。我像触电一样醒来。这一次，我花了一晚上的时间整理这个假设。“在莫里森的《有机化学》中有一个稍微不同的叙述。根据以上描述，说明凯库勒平时脑子里总是萦绕着原子和分子的形象，并从幻觉中得到重要启示。这是因为他年轻时学的是建筑，善于捕捉直观形象。他曾师从尤斯图斯·冯·李比希、杜马、威廉姆森等名师，不属于任何学校。他养成了独立思考的习惯，以丰富的化学事实为基础，以严肃的科学态度进行各种分析和讨论，才获得成功。

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