有机化学与生活

有机化学综述题目: 有机化学与生活

院(系): 生物与环境工程

专业年级: 12级生物工程

姓名: 曹春

学号: 1202011030

指导教师: 李少波

有机化学与生活

随着社会的进步，科技的发展，人类创造力的不断增强有机化学逐步发展成为一门内容丰富、涵盖面广、充满活力的学科，并对人类生活产生重要的影响。

在今天的物质生活中，有机化合物无处不在。例如，医药、有机肥料、食品、炸药、香料、塑料和合成纤维等。对于征服疾病如癌症、控制遗传、延长寿命将起到巨大作用。

我国人民应用有机化合物有着悠久的历史，早在早在公元前28世纪神农尝百草并撰写《百草经》时就已经开始实际应用有机化合物;周朝已设“酰人”和“染人”等官职专门负责造酒、醋、染料等。由此可见，有机化学对人们生活的影响之重大。

进入20世纪，随着社会的发展和数学、物理学等相关学科一系列研究成果的出现，有机化学有了极大的发展。关于有机化学结构理论的建立和有机反应机理的研究，使人们对有机反应有了新的掌控能力。现在，人类不但能深入、广泛地了解自然界里存在的绝大部分物质的结构，而且能逐一地合成它们。有机化学正在走向辉煌时期。

生命科学与有机化学密切相关，如果说二十一世纪是生命科学光辉灿烂的时代，那么化学学科通过与生物学科相结合，同样也是光辉灿烂的。

随着有机化学的发展，人们将揭示生物学和生命科学的许多奥秘，以对环境友好的方式生产出更多的食品，等等。在能源、材料、人类健康、环境、国防等领域里，在推动科技发展、社会进步、提高人类生活质量、改善人类生存环境的过程中，有机化学已经并将继续显现出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。生活因有机化学而精彩！

衣：20世纪以前，人类主要是以棉麻和羊毛、蚕丝来织布缝衣，在古代我国用蚕丝织成的丝绸，通过“丝绸之路”而畅销西亚各国，棉花、蚕丝受产量的限制，从1929年开始，科学家经研究一系列的“缩聚反应”，最早研制出“尼龙”，随后又有“的确良”、“合成羊毛”、“合成棉花”等多种合成纤维，这些利用石油、天然气、煤和农副产品为原料，如天然气可裂解得到乙炔，进而制得丙烯腈，它是人造羊毛（聚丙烯腈）的单体。石油气、汽油经裂解和催化重整可得到“三烯一炔”和“三苯”，其中乙烯可制得乙二醇，对二甲苯可制得对苯二甲酸，这两种单体通过缩聚反应制得了涤纶（的确良）。经过化学反应制成的合成纤维，具有易加工、强度大、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀等优点，且推动了染料的合成，各种色泽鲜艳的合成纤维，迎合了人们对衣着美的追求，人们穿着五光十色的衣裙，把繁华的街道装饰得就象美丽的彩河，把人类的生活装扮得更加丰富多彩。21世纪的今天，随着纳米技术等高科技的广泛应用，将进一步改善合成纤维的吸湿性、透气性、耐温性差的缺点，时装将实现“懒人”的梦想，衣服不需要洗熨，“保温内衣”、“防臭袜子”，还有“会思考”的智能衣服，不仅可以鉴测主人的健康情况，还可以帮肋主人建立起会面完整的个人资料库，准备随时调用。

与衣有关的肥皂（C17H35COONa）、它是用油脂与烧碱溶液共热经“皂化反应”而制成，

合成洗涤剂（烷基苯磺酸钠）由石油化工产品为原料而制得，它可节约大量的食物油脂，还有各种洗洁精也是不可缺少的，洗衣粉中的辅助剂三聚磷酸钠（Na5P3O10），它能与水中Ca2+、Mg2+络合，软化硬水，提高洗涤的白度，但它的大量排放会使湖泊、海湾水体富营养化形成“赤潮”的危害，无磷洗涤剂将推广使用。

天然纤维棉花、麻一纤维素(C5H10O5)n

羊毛、蚕丝一蛋白质

人造纤维木竹、草类一纤维素经化学方法提取出来

合成纤维聚酰胺纤维一尼龙或称锦纶

聚酯纤维一涤纶或称的确良

聚丙烯腈纤维一腈纶或称奥纶（合成羊毛）

聚乙烯醇缩甲醛纤维一维尼纶（合成棉花）

食：民以食为天。饮食方面与有机化学密不可分，首先是人体需要的三大营养：蛋白质、淀粉、油脂，还有多种维生素，它们都是有机物。

蛋白质：是维持生命的基础物质，是组成人体肌肉、肝脏、酶直到毛发和骨骼的物质，蛋白质约有20种不同氨基酸组成的天然高分子，人体缺少它会引起营养缺乏症，如体重减轻、发育迟缓、乏力，甚至浮肿等症状。

淀粉：即糖类化合物，是人们天天必不可少的物质，淀粉溶液遇Ｉ２变蓝色，它在体内经淀粉酶水解为葡萄糖（C6H12O6），每克葡萄糖氧化后能产生16.7kJ热量，人体热能的70%来自于糖类化合物，它另一部分以糖原形式储藏在肝和其他部分，供紧急时用。

油脂：是指液态油和固态脂肪的总称，它们都是高级脂肪酸与甘油形成的酯。每克脂肪在体内产生37.7kJ热量，是人体内储存和供应能量的重要物质，对人体起保暖作用，它可以提供人体不能合成的必需脂肪酸，有促进发育、减少血小板粘性、保护皮肤和溶解脂溶性维生素等功用。油脂不溶于水且比水轻，用碱溶液与它加热可水解为水溶性的高级脂肪酸盐和甘油（丙三醇、C3H5(OH)3），衣服上的油脂用小苏打（NaHCO3）除去就是这个道理。天然油脂都具有烯烃和酯类的性质。如油酸甘油酯的硬化（加氢）反应、硬脂酸甘油酯的皂化反应。

维生素：维生素是维持生命的要素，也是人类维持新陈代谢必需的一类营养物。它在人体内含量甚微，必须由外界食物供应，一般在食物中只占万分之一。人体缺少维生素，就会得一系列营养性疾病。维生素有A、B1、B2、B6、B12、C、D、E、K。

食物调味品：蔗糖（C12H22O11）、饮用酒（C2H5OH，假酒中含甲醇CH3OH）、食醋（CH3COOH）、酱油（含多种氨基酸）、味精（谷氨酸钠）、香料等。

食物防腐剂。目前苯甲酸被公认对毒性较小的食品防腐剂，广泛用于酱油、醋、果汁、

果酱、罐头、汽水和各种肉类制品中，但摄入过量的苯甲酸也会危害人体健康。

食品保鲜剂：近来，礼品、糕点、佳肴等食品包装内封入类似干燥剂的小袋，它是铁粉或硫酸亚铁脱氧剂，其原理是利用铁粉或FeSO4易氧化，吸收包装内空气中的O2，从而使食品不发生由氧带来的发霉、氧化变色而保鲜存放，简单反应方程式如下：

2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3

2Fe(OH)3 == Fe2O3 + 3H2O 2Fe2+ + O2 + 4H2O == 2Fe(OH)3 + 2H+

食物中毒时有发生，“毒鸡事件”是因饲料被致癌物“二恶英”所污染，致使畜禽类制品、乳制品中二恶英严重超标，并通过食物链富集，从而造成食品中毒。通常二恶英是指及其衍生物的通称，它的形成和释放环境主要是生活垃圾焚烧和氯化芳香族化合物生产、使用及处理。目前，疯牛病的阴影正开始向全球扩散，这是随着全球经济－体化，使能传染疯牛病的产品如动物饲料（动物骨粉等）可以从一个国家出口到另－个国家所致。

大力推广沼气燃料。我国城市己基本使用石油液化气，在农村推广使用沼气是十分有利的，沼气是在沼气池中放入桔杆、杂草、树叶等以及人、畜、禽的排泄物，然后加满水到一定位置以留下贮气空间，经过一段时间的发酵（好氧型、厌氧型、和兼气型等酵母菌，发生复杂的微生物代谢活动）之后，便有沼气产生。用于煮饭、照明甚至发电。己经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物（6H2O·46H2O），俗称“可燃冰”。

住：未来住宅将呈现智能化、人性化和生态化趋势，未来建筑既经济实用，又美观舒的高科技新型住宅。住房材料除了水泥、钢筋、石灰砂、砖、陶瓷等无机材料外，还用到许多有机合成高分子材料一塑料、涂料和油柒等。如做电器具和各种管材一聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料、酚醛塑料，隔音、绝热的墙体隔层材料一聚苯乙烯泡沫塑料，用做餐具、日用品、胶合板、纤维板、装饰板的材料一氨基塑料，还有聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）和制作冰箱、洗衣机外壳的ABS工程塑料（由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成）等等。据专家研究发现，目前家庭装修中常用的板材、涂料、石材、布艺或多或少都存在有毒性，其毒性来源是释放出甲醛气体，因为这些材料的合成都用到甲醛。质量分数为35%～40%的甲醛水溶液叫做福尔马林，是一种良好的杀菌剂，用来种子消毒和浸制生物标本。

行：橡胶是制造汽车、飞机等各种交通工具的必需材料，日常生活中许多用品的生产也离不开橡胶。天然橡胶的单体是异戊二烯，天然橡胶远远不能满足制造轮胎和各种传送带的需要，目前全世界所用橡胶70%以上是合成橡胶，一个年产万吨的橡胶厂相当于20平方千米的橡胶种植园。合成橡胶是由分子量较小的二烯烃或烯烃作为单体加聚而成的，通常有丁苯橡胶（单体是丁二烯和苯乙烯）、顺丁橡胶、氯丁橡胶等，还有耐油性很好的聚硫橡胶、耐严寒和高温的硅橡胶。作为交通工具的燃料，汽油、柴油、航空煤油就是烃类的混合物，为了避免铅污染大气，目前已禁止使用含铅汽油（加四乙基铅作为抗爆震剂）。可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能，如加入CH3OC(CH3)3（称为甲基叔丁基醚）来生产“无

铅汽油”。我国自行研制的无人飞船“神舟二号”成功发射升空，使用的是“长征二号F”大推力运载火箭，它的燃料名称叫做“偏二甲肼”，分子式为C2H8N2，反应方程式为：C2H8N2 + N2O4 == 3N2 + 2CO2 + 4H2O

火箭起飞时，会看到一级火箭中部会冒出红棕色气体，这是为了保证贮箱安全由保险活动门自动开启所排出的部分高压氧化剂变化而来的，反应为：

N2O4（无色）== 2NO2（红棕色）

交通工具的发展，如果说普通列车、高速列车和磁悬浮列车代表三个历史阶段，那么“飞翔列车”（利用地面翼效应，腾空作贴近地面的超速飞行，造型酷似省略翅膀的飞机）是第四个阶段。那么，对燃料的要求越来越高，有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。

用：放眼四顾，从我们的学习文具，纸、笔、墨、涂改液（含苯和氯仿），到日常生活用品，小到牙刷、眼镜、梳子，大到冰箱、电视机材料，形形色色、各种各样，有机化学与生活无所不在。塑料由于质量轻，制造工艺较容易实现自动化，易于加工成型，而且具有许多优异的性能，因此需求量逐年增大，广泛用于工业、农业、国防、科研和日常生活各个领域。人类将由钢铁称雄时代进入合成高分子时代，高分子材料从目前功能简单的结构材料向具有各种特殊物理、化学和仿生功能的所谓“功能材料”发展。2000年的诺贝尔化学奖授予了三位在导电聚合物（塑料）领域作出开创性贡献的科学家。最近，我国科学家研制出一系列“令人惊奇”的纳米塑料，它是在塑料中添加一种我国丰产的天然纳米材料一蒙脱土，使其呈现出强度高、耐热性好、比重较低的优异物理力学特征，神奇的导电塑料、纳米塑料将会使人类社会的物质生活更加丰富多彩。

药：（含医药、农药和炸药）先谈医药：药物有天然药物和合成药物两大类，中药

来自于植物中的生物碱，各种抗病毒药如青霉素、链霉素、金霉素、土霉青、四环素和氯霉素等等，乙醇是易挥发的液体，各种饮用酒里都含有乙醇，消毒酒精（含乙醇75%）、碘酒（KI—I2的酒精溶液）、甲醇有毒，饮后会使人眼睛失明，量多时会使人致死，工业酒精中往往含有甲醇，假酒多数是用它来兑水而成。乙醚（C2H5－O－C2H5）沸点为34.51℃，是一种全身麻醉药，用作外科手术时的麻醉剂。药皂和洗发液中含有苯酚，朴热息是一种优良的解热镇药，其结构如下：

HO－－Ｎ－Ｃ－ＣＨ３(朴热息) －CH－CH－NH2·HCl (PPA) PPA是盐酸苯丙醇胺，为白色或几乎白色结晶性粉末，微具芳香味道，易溶于水，性质稳定。是一种血管收缩和中枢神经系统的兴奋药，在治疗感冒、咳嗽疾病的非处方类药品的成份中最为常见。有些减肥药品中也含有PPA。美国耶鲁大学医学院的拉尔夫·霍尔维兹博士及同事在其撰写的报告《脑出血工程》中指出：“有病例显示，服用含有PPA的药物的病人容易发生脑中风。”霍尔维兹等人通过对2000名年18-49岁的成年人（其中包括702名因脑中风而住院的病人）进行了长达5年的跟踪研究后发现，服用含有PPA的药品的病人比不服用PPA的病人患脑中风的机会高出50%，而服用含有PPA成分的感冒、咳嗽类药物的病人比服用其他药物的病人患脑中风的机会高出23%。更可怕的是，服用含有PPA的控制

食欲类药物（即某些减肥药）的妇女患脑中风的机会增加了16倍！

在硫酸铜溶液中加入过量的NaOH溶液后，在此溶液中滴入福尔马林，加热，可观察到有砖红色沉淀，此反应可检验醛基（－CHO），医学上常用此反应检验糖尿病病人尿中糖的多少，说明葡萄糖分子结构中含有醛基，反应式如下：

CH2OHCH(OH)4CHO + 2Cu(OH)2 == CH2OHCH(OH)4COOH + Cu2O↓+ 2H2O

人类在征服癌症的实践中发现抗癌药物中分子结构最简单的一种顺铂，即顺二氯二胺铂［Pt(NH3)2Cl2］，继而发现将铂中的二个Cl-用1,1-环丁烷二甲酸的二价酸根负离子替代后的配合物一卡铂具有更为优良的抗癌性能。毒品是社会治安的一大公害。毒品被发现或制取时，绝大多数都是由于它的医学价值。如镇痛剂和镇静剂，鸦片有止痛、止泻、止咳作用。因为认识上的误差，逐渐被人们吸食，加上一些利欲熏心的商业经营，最后变成了危害人类的健康，危害社会的具有毁灭性的有害物质。常见的几种毒品是：鸦片、海洛因（二乙酰吗啡）、苯丙胺类毒品（如“冰毒”、“摇头丸”［C6H5-CH2-CH(NH2)-CH3］、可卡因、麦角酰二乙胺（LSD）等。毒品的危害机理是使神经肌肉的接点中乙酰胆碱氨酚等传递物质的传递失效，影响中枢神经系统，刺激大脑皮层，使时空概念混乱，导致自我歪曲和思维分裂。汽油、乙醇、乙醛、苯都属于能直接作用于中枢神经系统，使用量大时都要注意防毒。

农药：是用于防治危害农、林作物及其产品的有害生物的化学物质，分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀鼠剂、杀螨剂和植物生长调节剂等。长期单－使用－种农药，会产生抗药性，所以农药要合理地轮换使用。农药主要的研制目标是低毒、高效的新品种。常见农药分有机磷杀虫剂（敌百虫、敌敌畏、乐果和甲胺磷等）和有机氯杀虫剂（速灭威、杀虫脒和杀螟丹等），一种双子叶杂草的除草剂结构为：

Cl- -O-CH2-COOH 名称：2,4－二氯苯氧乙酸

滴滴涕（DDT）是20世纪60年代以前广泛应用的一种杀虫剂，它由三氯乙醛和氯苯通过脱水反应制得：

Cl3C-CHO + 2C6H5Cl 一→Cl-C6H4-CH-C6H4-Cl + H2O

但从70年代就被取缔使用，说明人类对有害昆虫的杀灭，必须避免或减少污染和破坏生态平衡，研制出多种高效低毒的新型杀虫剂。

炸药：炸药在工农业、国防中有重要作用，我国早在距今一千多年的唐代时期，发明了世称我国四大发明之－的黑色火药，它是炸药的祖先，也是我国劳动人民为世界科技事业发展作出的重大贡献。黑色火药的成分为“一硫二硝三木炭”，爆炸反应的化学方程式为：S + 2KNO3 + 3C == K2S + 3CO2↑ + N2↑

目前作炸药的以黄色炸药为主，它们既要有强烈的爆炸威力，又要保证运输和使用的安全。有三硝基甲苯（TNT）、三硝基苯酚（苦味酸）、硝化甘油（三硝酸甘油酯）和纤维素三硝酸酯（火棉又称无烟火药）等等。瑞典工业化学家诺贝尔就有一个炸药大王的绰号，他经过几百次试验，终于找到一种办法——把75%硝化甘油和25%硅藻土混在一起，习惯上叫它黄色炸药，他因发明雷管、炸胶等250多项有关炸药的发明，而成为百万富翁。近代炸药发展更快，如乳化炸药、空气炸药、抗水炸药和导弹、火箭炸药的应用，把炸药生产推向更高水平。我国自制的长征号火箭，其中所用炸药己达到世界先进水平。

最近，我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药，它跟三硝基甘油一样抗打击、抗震，但一经引爆就发生激烈爆炸，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。该炸药的化学式为：C8N8O16，其结构与立方烷相同，称为八硝基立方烷，爆炸反应方程式为：

C8(NO2)8→ 8CO2十4N2

强烈爆炸的原因是八硝基立方烷分解得刻两种最稳定的气体物质，气体体积膨胀急剧引起激烈爆炸，同时它的分子键角为90°小于109°28ˊ，张力大，不稳定，是一种高能化合物，分解时放出大量的能量。