有机化学及单元反应

　　内容提要本书根据国家教委教学改革的基本要求编写，内容包括有机化学、有机单元反应及中间体有机工艺等。全书共分18章，在阐明基础理论之后，还介绍了主要单元反应的历程、影响因素和实际应用，并论述了具体产品的多种合成路线及工艺。本书从培养技术应用型人才的目的出发，选材适度，精选了基础理论，揉合了有机工艺，加强了应用。本书可作为普通高等院校的化学、化工、环保等有关专业的教材，也可供从事精细化工、有机合成研究和生产的科技人员参考。片断：第一章绪论第一节有机化合物和有机化学有机化学是研究有机化合物结构、性能和合成的科学。什么叫有机化合物？有机化合物是指含碳的化合物，除含碳外，还含有氢、氧、氮、硫、磷、卤素等元素。有机化合物主要成分是碳和氢。从结构上讲，可以把碳氢化合物看作有机化合物的母体，把其它有机化合物看作碳氢化合物衍生物。因此，有机化合物又可定义为碳氢化合物及其衍生物。所谓衍生物指的是碳氢化合物中的一个或几个氢被其它原子或原子团取代后的化合物。组成有机化合物的元素并不多，但有机化合物的数量却十分惊人，其数量在500万种以上。无机化合物涉及的元素遍布整个周期表，却只有四五十万种。有机化合物和无机化合物之间并不存在一条明显的绝对界限，不过，对一些具有典型的无机化合物性质的含碳化合物，如CO、CO2和碳酸盐等等，并不列入有机化合物讨论。为什么叫有机化合物？因为，一百多年前得到的有机化合物都是从有生命的机体中分离出来的，不像无机化合物是从无生命的矿物中得到的，所以，1806年著名化学家贝齐里乌斯首先把从有生命的机体中得到的化合物叫做有机化合物。当时的化学家认为只有动植物才能创造出有机物，因为动植物具有“生命力”，这种生命力学说禁锢了人们的思想，阻碍了科学的发展。1828年，德国化学家魏勒用典型的无机化合物氰酸钾与氯化铵合成了有机化合物尿素（反应式见下方），这一发现说明了在实验室中无机物可以转变为有机物而不必依赖神秘的生命力，这无异于给“生命力”学说以有力冲击。此后，人们又陆续地合成了千千万万的有机化合物，包括那些十分复杂的蛋白质、核酸也被合成出来了，有机化学进入了合成的时代。时至今日，当然不会再有人相信唯心的“生命力”学说了，只不过由于历史和习惯的关系，还保留着“有机”这个名词。第二节有机化合物的特点有机化合物和无机化合物之间并不存在一条明显的界限，那么，为什么要把有机化学作为一门独立的学科进行研究呢？这是因为有机化合物具有与典型的无机化合物不同的共同的特点。1.有机化合物分子组成复杂，数量庞大为什么有机化合物数量会这样庞大呢？主要是由于组成有机化合物的主要原子——碳相互结合的能力很强，碳原子可以形成比较稳定的共价键，可以连成直链、支链与环，可以形成单、双与三键等，并由此组成种种复杂的分子。在有机化合物中存在同分异构现象，即同一分子式，由于分子中各原子间连接方式不同，或由于分子中各原子在空间排列不同而得到不同的化合物。2.有机化合物和无机化合物在性质上存在一定的差别（1）容易燃烧一般的有机化合物都容易燃烧。例如，汽油、酒精、糖、食用作物油等都很易燃烧，其原因主要与有机化合物中含碳和氢有关，而无机化合物一般是不燃的。（2）熔点低即使熔点比较高的有机化合物也很少超过400℃，而固体无机化合物熔点一般均在千度左右。这是因为无机化合物晶体是由较强的离子间静电引力所维持，晶格能较大，有机化合物分子间排列决定于微弱的静电吸引的范德华力（VanderWallsforce），其分子间作用力较弱，所以熔点较低。（3）对热的不稳定性有机化合物和无机物相比较热稳定性都比较差，受热易发生分解，许多有机物在摄氏二、三百度时就逐渐发生分解，而无机物一般则耐高温。（4）难溶于水有机化合物分子中的化学键多数为共价键，一般极性较弱，或者没有极性，因此根据“相似的溶解相似的”这样一个有用的规则，有机物难溶或不溶于极性很强的水中，而易溶于非极性和极性很弱的有机溶剂中。但一些极性较强的有机物如低级醇、羧酸、磺酸等也易溶于水中。溶解有机化合物时，常用有机溶剂。（5）反应速度慢有机化合物的反应多数是分子间的反应，反应往往需要一定的能量（活化能），因此，许多有机化合物反应速度较慢，往往要用几小时、几十小时甚至更长的时间才能完成。常采用加热、加压、搅拌、加催化剂或光照等手段，以加快反应的进行。但有的有机化合物反应速度很快，可以爆炸的方式进行。（6）反应复杂、产物不一有机反应进行时，常伴随有副反应发生。一般把这个化合物主要进行的一个反应叫做主反应，其它的叫做副反应。因为有机化合物的分子是由较多的原子结合而成的一个复杂的分子，所以当它和一种试剂发生反应时，分子的各部分可能均受影响，反应后时常产生一些极难分离的复杂的混合物，从而使主反应产物大大降低。所以一个有机化合物反应若能达到60％～70％的理论产量就算是比较满意的了。在工业生产中，选择最有利的反应条件以减少副反应、提高主要产品的数量是工程技术人员十分重要的任务之一。本书前言前言本书是根据国家教委教学改革的基本要求，为满足拓宽专业应用范围的需要而编写的。我们在编写中注重从培养技术应用型人才出发，理论以必需够用为度，联系生产应用，并适当反映本门学科的新成就。为了在较少的篇幅中有较大的知识容量，本教材将“有机化学”、“有机单元反应”及“中间体生产工艺”等内容有机地统合在一起，避免了基础理论的不必要重复。本教材按脂肪族和芳香族分系统编写，为体现教学改革的特点，主要介绍各类有机化合物的性质、制备和用途；此外，还精选出有机化学和单元反应的基本知识和基础理论，将电子效应、空间效应和反应历程分散在各章节中作简略讨论；对有机合成单元反应的基本原理和应用则穿插在芳香族中讨论，既注意探讨反应物的结构和影响反应的有关因素，又辅以实例介绍。本书内容共分18章，其中第一～五章由刘国华编写，第六、九、十章由钱长云编写，第七、八、十一、十二章由陈咏梅编写，第十四～十八章由马鸿飞编写，第十三章由钱长云、陈咏梅合写。全书由马鸿飞、陈咏梅主编。本书在编写过程中得到了华东理工大学张铸勇教授和盐城工学院祁霖副教授的大力支持和帮助，特此致谢。由于我们水平有限，时间仓促，难免会出现不足甚至错讹之处，诚恳希望使用本书的教师和读者予以批评指正，以便今后修改增补。同时，我们也在此向关心此书的有关同志致以诚挚的谢意。编者1997年10月

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