第一节 经典结构理论
物质是人类赖以生存的物质基础,人类在长期的生产和生活实践中,积累了大量的有机化合物的知识,到了十九世纪的五十年代,对有机化合物已经产生了一些规律性的认识,这就是经典结构理论。
一.经典结构理论基本要点
1.凯库勒(Kekule)和古柏尔(Couper)的结构学说
1858年凯库勒和古柏尔分别独立地提出在有机化合物中碳经常是四价的和碳原子能相互结合组成碳链和碳环。这两点概括构成了经典结构理论的核心,不但解决了在有机化合物中原子是怎样结合的,而且也阐明了当时还不了解的异构现象,为数目众多的有机化合物建立起了一个合理的体系,为进一步完善结构理论奠定了基础。
凯库勒和古柏尔用一根短线“-”表示一个价,原子之间的结合可以是单价的,也可以是多价的,分别用“=”“≡”来表示,他们用于表示结构的线结构式至今仍在使用。
1865年,凯库勒提出了苯的结构,这是经典结构理论的又一重要成就。
这就是沿用至今的苯的凯库勒式结构。
2.
布特列洛夫(Бутлеров)的结构学说
1861年9月19日布特列洛夫在德国期拜尔城举行的第36次德国自然科学工作者大会上作了一个报告,题目是“略论物质的化学结构”。在这次会上布特列洛夫第一次提出了“化学结构”的概念,并提出了在分子中原子或原子团之间相互影响的观点。布特列洛夫结构学说的主要内容有以下三个基本方面。
(1)关于化学结构的概念
布特列洛夫指出“分子中的原子在其中以一定数量地从属于它的化学力(亲合力)在作用着,……这种力的作用的分配称为化学结构”,这是在化学史上第一次提出“化学结构”这一名称。他又说“力的分配的结果使得化学原子直接地或间接地相互影响,联合而组成化学质点(分子)”。
(2)关于化学结构与性质之间的关系
布特列洛夫指出,分子的化学性质决定于组成该分子的元素的性质、数量及其化学结构。布特列洛夫在这里首次明确地提出来化学结构与化学性质之间存在着相互依赖的关系。
(3)关于物质结构与结构式的关系
布特列洛夫指出实物的化学结构,如果我们用一些式子把它表现出来,那么这些式子虽然还不完全,但是在相当的程度上就是真正合理的式子……。每个真实的物质都可以用单一的结构式表示。
布待列洛夫对有机化学结构理论的贡献是显然的,他学说中的观点在今天的有机化学中还广泛地被应用着。
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