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1、第三节 化学结构说 结构与功能的关系,化教06专 应伟霞,44号,布特列洛夫 （1828一1886）,阿列克萨得尔米哈依洛维奇布特列洛夫，是世界闻名的俄国化学家，他是化学结构理论的创立者之一，是俄国有机化学家组成的喀山学派的领导人和学术带头人，这个学派荟萃了一大批俄国化学界的精英，在世界化学史上有着深远的影响。1861年他在“德国自然科学家和医生代表大会”上，做了论物质的化学结构的报告，强调了化学结构的概念。最先用有机结构理论解释同分异构现象。 他首先提出了有关有机物的结构理论。据此进行了一些有机物的预言与合成，如二碘甲烷、叔丁醇、异丁烯、乌洛托品和类糖化合物等。他的结构学说对有机化学的发展起
2、着很大的推动作用。他用最简单的甲醛为原料，通过聚合生成二羟基甲基，再在石灰水的催化下，合成了糖类化台物。这为高分子合成打开了通道。 此外他还发现了异丁烯的聚合反应，并对聚合反应作系统的研究，为以后的合成橡胶工业打下了基础。 1864年写了有机化学通论导言，书根据有机物的分子结构对有机物进行了分类。,“化学结构”概念提出的背景,日拉尔和凯库勒：建筑观点的分子结构即：一种分子的结构是把组成它的各种原子看成像木块和砖石一样有机结合起来的“建筑物”。 举例： 乙烯 氯气,布特列洛夫提出的“化学结构”概念,观点：,假定一个化学原子具有一定的和有限的化学亲和力值，化学原子利用这种亲和力参加形成物质。而这种
3、化学关系，或者说在所形成的化合物中各原子间的相互连接，就用化学结构这个词来表示。,一个分子的本性，取决于组合单元的本性、数量和化学结构。,结论：,分子的化学结构,了解或预测,确 定,分子的化学性质,一种化合物也就只有一种结构式，而不是多个反应式。,关于碳的四个价是否等价的争议,布特列洛夫的观点： 碳的四个价是不等同的,卡尔肖莱马( 1834-1892),德国化学家肖莱马基于对有机结构理论和异构现象的正确理解，用大量实验充分证实了碳的四个价是等同的,肖莱马简介 （Carl Schorlemmer，1834-1892） 德国有机化学家肖莱马，1834年9月30日生于达姆塔特城的一个木匠家庭。早年就
4、喜爱化学，因贫困只好一面当药剂师学徒，一面自学。1859年考入吉森大学化学系，只念了一学期就被迫辍学。 同年秋天，去英国曼彻斯特，为欧文斯学院的化学教授罗斯科的私人助手。1861年成为化学实验室助教，开始了独立的科学研究。1871年被破格当选为英国皇家学会会员。1874年成为欧文斯学院第一任有机化学教授。1878年被选为美国哲学学会会员。1892年6月27日在曼彻斯特逝世。 肖莱马以重要而又基本的有机化合物脂肪烃为研究对象，完成了许多重要发现。他首次分离出戊烷、己烷、庚烷和辛烷，测定了它们的沸点、元素组成和分子量，填补了脂肪烃系列中的空白。他还制得许多烃的衍生物，合成了四甲基乙烷和正丙醇等。
5、在理论方面，他证明了碳原子四个化合价的等同性，正确解释了有机物的异构现象、对有机结构理论的确立和发展做出了重要贡献。肖莱马主要著作有：有机化学教程、化学教程大全、有机化学的产生和发展、化学通史等。,1864年，英国化学家布朗和德国化学家L.迈尔提出了双键概念和表示法。,1862年，德国化学家艾伦迈尔认识到乙炔中存在三键。,迈尔是 德国化学家。1830年 8月19日生于奥尔登堡法勒，1895年 4月11日卒于蒂宾根。1851年开始在苏黎世学医。后在海德堡随R.W.本生学习化学；在柯尼斯堡学习物理；在维尔茨堡学习病理学，1854年在此获得医生资格。1859年在布雷斯劳大学获博士学位，后任该校讲师。
6、1868年任卡尔斯鲁厄工业学院教授。18761895年，任蒂宾根大学的首任化学教授。,迈尔1864年在他的现代化学理论一书中按照原子量的递增次序，详细讨论了各元素的物理性质，并在书中刊出了一个元素周期表。1869年，他又制作了一个化学元素周期表，明确指出元素的性质是它们的原子量的函数。,此外，迈尔提出了以“原子价”术语代替“原子亲和力单位”，把“双键”列为“不饱和”键，发展了原子价学说。,第四节 立体化学理论 从二维到三维空间,旋光异构现象,1815年-1835年，法国人毕奥最早观察一些天然存在的有机物（松节油、樟脑、糖及酒石酸），发现了旋光现象。由此指出：有机化合物在非结晶状态下所具有的旋光
7、性，一定是它的分子所固有的性能。,1844年，贝采里乌斯的学生米希尔里希发现了两种酒石酸有相同的化学成分，但其中一种以及它的盐都有旋光性，而另一种却没有。,1848年L.巴斯德发现重要的事实：酒石酸盐有特殊的半面晶面，并且所有这种酒石酸盐的半面晶面与它的旋光性可能存在一定关系，若没有旋光性的那种酒石酸的结构应该是对称的。,巴斯德小心地分离到两种酒石酸结晶体，一种半面晶面向左，一种半面晶面向右。然后用偏振装置分别检查它们的溶液，惊奇的发现:前者的晶体能使平面偏振光向左旋转，后者的晶体则使平面偏振光向右旋转，两者旋转后的角度却相同。他后又把这两种晶体各取等重制成混合溶液，再通过偏振装置，却对平面偏
8、振光不产生影响。,巴斯德有趣的实验,碳的四面体构型学说,1874年9月，范霍夫发表了论巴斯德旋光异构成果小册子化学的结构式空间分布论后次年在增补本立体化学中系统阐述了“碳的四面体构型”的理论观点。 他指出：碳的四个价指向四面体的顶点，而碳原子本身占据四面体的中心。,范霍夫（1852-1911）,范霍夫是荷兰化学家，也是第一位获得诺贝尔化学奖的化学家，1852年8月30日生于鹿特丹一个医生家庭。早在上中学时，就对化学非常入迷，经常从事自己的“小实验”。1869年入德尔夫特高等工艺学校学习技术。1871年入莱特大学主攻数学。1872年去波恩跟凯库勒学习，后来又去巴黎受教于武尔兹。1874年，获博士
9、学位。1885年被选为荷兰皇家学会会员，还是柏林科学院院士及许多国家的化学学会会员。1911年3月1日在柏林逝世。,范霍夫首先提出碳的四面体构型的立体概念，弄清了有机物旋光异构的原因。在物理化学方面，他研究过质量作用和反应速度，发展了近代溶液理论，并应用相律研究盐的结晶过程。主要著作：空间化学引论、化学动力学研究、数量、质量和时间方面的化学原理等。,张力理论：环状化合物的稳定性取决于它们的价键角偏离碳四面体正常价键角的程度。偏离越大，张力越大，则化合物越不稳定。 根据张力理论可知：五元环化合物比较稳定，而四元、三元环化合物表现出化学性质活泼，容易反应。 张力理论的不足：假定了碳环上所有的碳原子
10、是处于同一个平面之内。,立体化学的不断发展,1890年，萨赫斯提出了无张力环的概念，认为环己烷中碳原子不在同一个平面内，就可仍就保持正常的键角，形成无张力环，环己烷就表现出稳定性质。 1894年-1897年，德国化学家迈尔及其学生研究“位阻”现象，提出了“位阻理论”。 19世纪末，英国化学家波普制得氮、硫、硒等不含不对称碳原子的旋光化合物。,新发展,化学结构说,本堂小结,“化学结构”概念提出的背景,布特列洛夫提出的“化学结构”概念,关于碳的四个价是否等价的争议,立体化学理论,旋光异构现象,碳的四面体构型学说,立体化学的不断发展,1.化学结构概念是谁提出来的？,布特列洛夫,2.碳的四面体构型学说是谁提出来的？,思考题,范霍夫,谢谢观看！,
