化学自习室移动版

反应在有机化学发展过程中，起初是笼笼统统地开展研究的，在研究比较简单的碳氢化合物的同时也对一些较复杂的脂肪、染料等进行了研究。19世纪上半中，虽然不少化学家已经注意研究有机化学问题，但多局限于研究天然的有机化合物，主要是应用化学手段对天然有机化合物进行提纯，或者应用无机化学的某些规律来研究有机化合物。例如，瑞典化学家贝采里乌斯，是大家公认的开创研究有机化学的杰出人物。1814年他应用化学方法精确地证实，有机化合物的组成也遵循定组成定律。他最早应用了有机化学研究的对象，但由于当时研究科学的条件限制，关于有机化学研究的对象，只有是从天然的动植物中取出的有机物，即只能从有机物制造有机物。英国的物理学化学家法拉第，1825年研究从煤气中提取的照明气的冷凝物时，制取了两种未知的碳氢化合物，并详尽地研究了它们的物理和化学性质，而且向英国皇家这会写了关于这方面的报告。稍后，化学家李比希才把这两种物质分别叫做苯和丁烯。1826年法拉第研究了天然橡胶的成分，初步确定它的分子式是5个碳原子和大约8个氢原子。

　　1828年，当化学家维勒首次宣布人工合成尿素以后，仍然有不少的化学家不承认尿素是真正的有机物，可是法国化学家贝特罗（Berthelot,M.1827－1907）却相信维勒的成果及其重大意义。他赞成维勒关于在实验室里可以制取有机物的观点。他深信在一定的条件下，试管中必定可能合成某些有机物。合成这个化学术语，就是贝特罗首先提出来的，最早的涵义是指从无机物制造有机物的过程，近世的涵义则有所扩大，凡是从元素或简单的物质变成复杂物质的过程都是合成。所以合成的范围非常之广，如合成染料、合成橡胶、合成纤维、合成药物等，所有现在已知的有机化合物用合成法制得的要占多数。

　　在有机合成方面贡献大的科学家不少，如贝特罗 、武慈 、费歇尔等都是杰出的。但是对于有机化学基础有密切关系的则是贝德罗的研究。贝特罗研究有机合成是多方面的，如饱和和烃不饱和烃的合成、脂肪的合成、芳香烃的合成以及它们的衍生物的合成等。现在就其主要者予以介绍，对我们学习有机化学将会有很大的启发。

　　贝德罗首先研究松节油，结果是令人惊异的。在氧化剂参与下，将松节油加热到250℃，便生成了樟脑。这一事实表明在两种化合物之间有内在的联系，这种联系在高温的条件下可能由一种有机物转变成另一种有机物。虽然当时的化学家巴拉尔认为这不是合成反应，只是松节油的分解、破坏，但樟脑的制成毕竟是个很大的成就。

　　贝特罗真正惊人的创造，是1853年合成了脂肪。在合成脂肪之间，已有人能将脂肪分解为高级脂肪酸和甘油。贝特罗则认为既然可以分解为高级脂肪酸和甘油两种组分，当然也有可能把它们结合起来成为脂肪。于是他把一定量的脂肪酸和甘油放在厚壁玻璃管中加热，确实发生反应生成了脂肪和水。他研究合成的甘油三硬脂酸酯的性质数据，跟其他化学家研究天然的甘油三硬脂酸酯的数据完全相同。

　　贝特罗的文章一发表，便成为学术界轰动一时的新闻，不少报纸以“在试管中合成了脂肪”，“自然界被征服了！”“人能按照自己的愿望生产迄今是细胞组织的物质”等作为标题，报导了这位青年化学家的成就。法国科学院对这项成就给予高度的评价，并由政府授予贝特罗2000法郎的奖金，并授予博士学位。

　　贝特罗合成脂肪的创造虽然是惊人的，但仍有人认为这个实验还是属于用有机物制造有机物的范围。贝特罗自己也同样感到有这样的问题，因而也很不满足。于是他决心要用无机物，尤其是用简单的无机物来制造有机物。他想是不是可以用碳、水、二氧化碳、一氧化碳、酸、碱等来合成有机物呢？因为这些无机物的组成成分都是很简单的。他用乙烯通过酸或碱溶液，试图使它和水作用。用了多种酸、碱做实验都没有产生预期的效果。贝特罗不断改变合成的条件，当改用浓硫酸进行实验时，发现大约在70℃的条件下，乙烯开始猛烈地被水吸收。反应结束后，将反应混合物用水稀释，予以蒸馏而得到了乙醇。他认定有机物与无机物原则上没有任何不同，只要找到了正确的途径，就可以从最简单的无机物制出有机物。

　　贝特罗善于分析，善于联想，也善于对比研究。他认为乙烯和乙醇不同之点仅在于其组成中没有水，这种区别也存在于一氧化碳与蚁酸之间。一氧化碳是在碳不完全燃烧的条件下，碳与氧化合的产物。碳是纯无机物，水也是氢气燃烧产生的，而蚁酸却是有机物。一氧化碳和水能不能合成蚁酸呢？他不只一次想到这个问题。

　　他认为是能够生成蚁酸的，重要的是要选择好它们发生反应的条件。在最初的实验中这些物质没有反应，在各种酸、碱存在的情况下没有明显的作用。其中只有苛性钾溶液能使一氧化碳的量稍微有点下降。贝特罗就以苛性钾的作用为突破口，把装满一氧化碳和苛性钾的管子密闭并加热。烧了一整天，燃烧器里都是吱吱地响，他焦急地等着反应的完成。晚上将管子冷却，把变弯曲的一端浸在水中，并小心地把它切断。水一下子涌入管中，约占管中容积的一半，显然一氧化碳参与了反应，为了取得较多的实验样品，贝特罗准备了一个60升的大烧瓶，瓶中装上适量的苛性钾，并充满一氧化碳，然后将烧瓶密闭。烧瓶置于大炉子上，加热70小时，得到了100多克的蚁酸钾。再用硫酸处理，把蚁酸钾变成蚁酸。这个实验是贝特罗很满意的，因为它彻底实现了用无机物创造有机物事实。贝特罗在研究甘油时，曾发现羟基易被氧、溴、碘所取代，他利用这一性质，合成了丙烷的一系列衍生物。他将蚁酸盐和醋酸盐进行干馏，得到了甲烷、丙烷和乙烯几种烃。他还将甲烷转变成一氯甲烷，接着又转变为甲醇。因为醇类易氧化，他把醇氧化成醛，再氧化成酸，因而实现了一系列有机物的全合成。

　　贝特罗是一个富于想象力的化学家。虽然他合成了许多有机化合物，但不是由元素直接而成的，如把碳变成一氧化碳，氢变成水，再使它们互相化合。如果能使碳、氢直接化合、才具有更重要的意义。但他也分析过，碳具有惰性，只有在剧烈加热的情况下才能用硫、氧化合。而碳氢化合物在高温下一般是分解，因此它们在高温下直接化合，看来有些违背常理。同时他又联想到，有些碳氢化合物在高温下还是稳定的，如乙炔就具有这样的性质。从这一点着想，似乎碳、氢在高温下是可能化合的，而且生成乙炔的可能性大。贝特罗先用高温炉未能使碳氢发生使用。于是他在大容器内安装两个碳电极，使容器充满氢气，然后通电使两极间产生电弧，收到了良好的效果。从容器中放出的气体果然含有乙炔。贝特罗受到实验的鼓舞以后，开展了一系列新的合成实验。将乙炔加氢制成乙烯，再加氢制成乙烷。由于乙炔中碳和氢的比例与苯一样，从这个关系贝特罗联想到，如果能将乙炔聚合成苯，那么就给脂肪族和芳香族化合物之间架起了一座桥梁。于是他将玻璃曲颈瓶中充满乙炔，密闭加热，发现加热到550－600℃乙炔开始聚合。曲颈瓶冷却后，底部沉积了少量略带黄色的液体。在此液体中，贝特罗发现有苯、甲苯、萘及其它芳香族化合物。与此同时，他还进行了其他许多合成实验，证实了芳香族化合物可以从脂肪族系列的烃中制得。贝特罗在研究烃、碳水化合物和醇的发醇方面都有很大的成就。此外他对反应速度和热化学等的研究也有很大的贡献。