有機化學

5α-二氫孕酮者，甾體之激素也，此其線角之式。凡碳作黑，氫作灰，氧作赤。

有機化學者，化學之支裔，專究含碳之物者也。凡有機之化合、有機之質，賦形含碳者，其構、其性、其變，靡不在所窮焉。析其構以定結構之式，考其物性化性，審其反應之機，於是有機之情狀昭焉。至其反應之學，則天產、藥餌、聚合之合成咸賅，或即物於几案而研之，或憑理於算器而測之。

其所究之物，碳氫之烴而外，亦有基於碳而雜他元者，尤以氧、氮、硫、磷與鹵素為著。若夫碳金相鍵者，則金屬有機之學司之。蓋有機之物，眾生所本，庶化所歸。碳之為性，價秉於四，單雙叁鍵之外，復有離域之屬，故其構萬殊，其用無際。藥石油化農化之倫，與夫潤滑溶劑、塑、燃、爆之材，皆權輿於斯。其學也，旁通金屬有機、生化，兼涉藥化、高分子、材料之科。其為學也，多授於庠序黌宮之間，號稱艱深，然循循善誘，學者亦得其門而入焉。

沿革

維勒像。

十八世紀以前，化家咸謂生類所出之物，稟一生機之力，是以別於無機之倫；此即生機論之說，謂有機之質，賦以生力焉。迨十九世紀之初，有機之物始有系統之考。一八一六年之際，謝弗勒爾究胰皂之製，析脂與鹼所成之酸，知脂雖出於生類，亦可施化以成新物，不假生力焉。迨一八二八年，維勒以無機之氰酸鉀、硫酸銨，煉成有機之尿素，是謂維勒合成。維勒雖自慎，不敢遽言破生機之論，然生機之外而成有機者，此其嚆矢，後世遂以生機之破，實肇於斯。

維勒而後，李比希董理有機之學，井然成緒，世推為開山之祖焉。一八五六年，珀金方煉奎寧而未就，偶得有機之染料，即今所謂珀金之紫者；以其獲利之豐，聲聞遠播，有機之學於是乎益興。化學結構之說，實有機之樞機也；一八五八年，凱庫勒與庫珀各不相謀而同創之。二子皆謂碳秉四價，可自相鉤連以成碳格，而鍵合之紋理，可即反應以審之。

頭孢噻吩，合成抗生素之廣用者也。

十九世紀之末，製藥之業肇興，拜耳之家首製乙醯水楊酸，俗謂阿司匹林者是也。逮一九一〇年，埃爾利希與其徒始製砷基之砷凡納明，為療梅毒之首效者，化療之術由是興焉；埃爾利希倡魔彈之藥、循序精進之方，其肆復於白喉抗清、標準療清，厥功甚偉。

有機之反應與其施用，往昔多得於幸會兼備、遇異而察者；然十九世紀之後半，有機之考漸歸系統矣。合成之靛之興，可為例焉：植物所出之靛，自一八九七年之一萬九千噸，驟降至一九一四年之千噸，賴拜爾所創合成之法也；至二〇〇二年，油化所製之合成靛，乃達一萬七千噸。二十世紀之初，聚合與酵既明其為有機之鉅分子，而石油復證其源於生類。

全合鈷胺素，有機化學之鉅績也。

複雜有機之物，累步而成者，謂之全合。全合之難，自葡萄糖、松油醇而漸增；膽固醇相關之物，且啟人身激素及其衍化之途。二十世紀以降，全合之繁，遂及麥角酸、鈷胺素等鉅構焉。石油既發，油化之業隨興，有機之學因以大進：析油中之物、化為諸類，遂生種種有機之反應，成塑、膠、膠黏之屬，與夫改性之添劑、觸媒，工商之用，蔚為大觀。生類之中，含碳之物居多，故有機與生化，親如一體，生化幾可視為有機之支矣。

表徵

有機之物，多以混雜而存，故辨純之術亦繁興焉，而層析之術尤要，液相、氣相之屬是也。其分離之古法，則蒸餾、結晶、蒸發、磁選、萃取諸端。昔者辨物，率憑濕法之驗，即諸化學之試也；今則光譜與夫倚算之法代之矣。約其要者，蓋有數術：核磁共振譜，用之最廣，可盡定原子之聯屬，甚而立體之情，藉相關之譜以明之，蓋碳氫二元，本具應譜之同位素，即氫一、碳十三是也；元素分析者，毀物以測其元之組成者也；質譜者，示物之分子量，且憑碎裂之紋以推其構，高分之質譜，每能定其確式，以代元素之析焉；晶體學者，得單晶則可定分子之形，器精法密，數時之間，其構可就。至若紅外、旋光、紫外可見之譜，所示雖泛，然於專用猶存；折射率與密度，亦足以辨物焉。

性狀

有機之物性，量者質者兼而有之：量者，若熔點、沸點、溶度、折射率；質者，若氣味、稠稀、色澤是也。夫有機之物，率能熔而多能沸；無機之質，雖亦可熔，然多不沸而先壞焉。昔時熔沸之點，實辨純識物之要也，其高下與分子之極性、輕重相為表裡。有機之對稱者，或不熔而昇華，如對二氯苯，即今衛生球之氣所自出者也。至若逾三百度之溫，有機之物多不能安，然亦間有例外焉。

有機之中性者，多疏水，其溶於水，恆遜於溶諸有機之溶劑。惟含可離之基者，及輕分子之醇、胺、羧酸，緣氫鍵之故，斯為例外；自餘則率溶於有機之劑，其溶之多寡，隨質隨劑而大異焉。若夫分子之晶與共軛之聚合，其特性因用而異：或熱力機械，或電力機械如壓電，或導電如導電之聚、有機半導，或電光如非線光學之屬。此諸性者，往昔多歸高分子、材料之科焉。

命名

一有機之物，名狀之多，具見於此。

有機之名，或系統而立，或循俗而傳。系統之名，國際純應化學聯會所定也：先立母體之名，而後冠之以首綴，系之以尾綴，別之以數字，以明其構而無所淆。然有機之物，累百萬計，一一而系統名之，則繁而難行，故簡者謹守其則，繁者則否。俗名者，簡而不淆，於化家之間尤便，雖不示其構，然天產之鉅者多用之，如麥角酸二乙醯胺是也。降及算器之世，復有便於機讀之式興焉，微笑之式、標識之式其著者也。

丁烷之五式：或去其氫而為線角，或補其氫而以楔線別其向背，或列其碳，或但示原子與鍵而不及三維，或縮而書之。

有機之分子，圖繪之式尤便於述，線角之式最為簡明：線之端與交，皆寓一碳，而氫則依四價之數而隱補之。一八八〇年之際，新合新析之術既出，化合之物驟繁，格林尼亞歎為至亂——以無定規，一物而數名者有焉。一八九二年，日內瓦之規乃立。

品類

羧酸之屬，皆具羧基；此乙酸，其一例也。

官能基之說，於有機之學，樞要莫先焉：既以類其構，復以測其性。夫官能之基者，分子之模也，其反應之能，於諸分子之中，大抵無二。基之所在，能決物之化性物性；故分子之類，一以官能之基別之。譬諸醇，皆具碳氧氫之屬，率略親水，恆成酯，且可化為鹵焉。官能之基，多含異元——即碳氫之外者也——其於分子四鄰，或增其酸，或增其鹼，皆緣電性之感焉。其酸鹼之常愈高，則偶極之勢愈強，指向其基而遞減於遠。基有酸鹼強弱之殊，鍵有單雙叁之異，故常數低者親電益甚，常數高者親核益強；親核之基，恆思攻夫常數較低之親電者，或在異分子之間，或在同分子之內。約其易攻之序，則醯氯為首，羧酸次之，硫醇、丙二酸又次之，醇、醛、腈、酯以降，而胺殿焉——胺性至鹼，最善親核之攻者也。

脂族之烴，依飽和之度，判為三系：烷者，無雙叁之鍵，唯碳碳、碳氫之單鍵而已；烯者，含一以上之雙鍵；炔者，含一以上之叁鍵。自餘則依官能之基而別之。其為狀也，或直鏈，或支鏈，或成環。飽和之脂環與不飽和者，皆有環之衍焉：環之至穩者，含碳五六，然大環與小環亦所常見；環烷之至小者，三員之環丙烷是也。飽和之環，唯單鍵而已；芳香之環，則雙鍵相間而共軛焉。

苯者，芳香之最著者，以其至簡而至穩也。

芳香之烴，含共軛之雙鍵，環中諸碳，皆作平面三向之雜化，故益增其穩。其最要者，苯也；凱庫勒定其構，首倡離域共振之說以釋之。凡常之環，芳香之性緣離域之電子，數為四倍整數而增其二者也；若但四倍整數，則反致不穩，號曰反芳香焉。環之烴，若雜以異元，其性復變：異元或懸於環外，或列於環中；列於環中者，是謂雜環。吡啶、呋喃者，芳香之雜環也；哌啶、四氫呋喃者，脂環之雜環也。雜環之異元，率為氧、硫、氮，而氮於生化之系尤夥；廣見於苯胺染料、藥餌之間，亦富於生物鹼、維生素、甾、核酸（如去氧核糖核酸、核糖核酸）之倫。環之相稠於邊者，成多環，嘌呤之鹼基，其著者也；相稠於角、一原子而分屬二環者，號曰螺環，於天產之中頗關緊要。

此浮板以聚苯乙烯為之，聚合之一例也。

碳之為性，善成鏈網，聯以碳碳之鍵，其聯之之事，謂之聚合，而所成之鏈網，謂之聚合，其本之單者，謂之單體。聚合之類有二：人造之聚與生源之聚是也。

刺尾魚毒素，有機生毒之繁者也。

生分子之化，有機之鉅宗，生化之家所常究者也。凡生類之中，多官能之鉅分子者眾：或為長鏈之生源聚合，若肽、去氧核糖核酸、核糖核酸，及多醣之屬（如獸之澱粉、木之纖維素）；其大類則胺基酸、醣、核酸、脂質是也。獸之生化，復多小分子之中介，助檸酸之環以生能，且產異戊二烯——獸中最常之烴也。異戊二烯者，在獸則成甾之骨架（膽固醇）與甾之激素，在植則成萜烯、萜類、生物鹼，及多異戊二烯之屬，寓於諸植之乳膠，橡之所由製也。生家常判此諸生分子為四綱：蛋白、脂、醣、核酸是也。石油及其衍物，亦有機之分子，蓋其源出於生類之化石也。

咖啡因之分子模型。

藥理之中，有小分子之屬，亦謂小有機之物者，生具活性而非聚合者也；大抵摩爾之質約在千以下者，斯謂之小分子焉。富勒烯與碳納管者，球形管狀之碳物也，啟材料之新究焉。首得富勒烯者，一九八五年，英之克羅托、美之斯莫利與柯爾也：以雷射之光蒸石墨之棒於氦氣之中，得籠狀之分子，六十碳所成，聯以單雙之鍵，構為空球，具五角之面十二、六角之面二十，形若足球。一九九六年，三子以是獲諾貝爾之賞。此六十碳之分子，因富勒之名，號曰巴克球，蓋富勒所造穹頂，其構理與之同也。含碳氮、碳氧、碳鹵之鍵者，常不別立；自餘則或立專科而論之，如有機硫、有機金屬、有機磷、有機矽之學是也。

反應

有機反應者，涉有機之物之化學反應也，多繫於官能之基。究其通理，則審關鍵原子之親電之能、鍵之強弱、位之阻礙，以定活性中介之穩否，而反應之途，每由是而決焉。其基本之型有六：加成、消除、取代、周環、重排、氧化還原是也。譬夫取代之反應，親核者攻而代其基，此其常也。有機之反應，其數無窮，然常有通則可循，足以括眾常之變。每一反應，各有其逐步之機，以明其序；其機之述，可藉運箭之法，以曲箭追電子之遷，自始物歷中介以至終物。然亦有機理未明、聚訟未決者焉。

合成

科里所設奧司他韋之合成，凡十有一反應。

合成之有機，應用之科也，鄰於工程，蓋工程者，為實用而設計、析理、構造者也。凡新物之合成，猶解難之課：立標的之分子，擇最善之反應，自最善之始物而成之。繁物之合，或歷數十步，循序而構其所欲。其成也，恃分子中官能之基之活性：譬羰基之物，化為烯醇則可為親核，反之則為親電，二者相合，是謂羥醛之合。凡設實用之合成，必躬行於實驗之間；為繁物創新途者，斯謂之全合焉。設合成之策，有逆合之法，科里所倡也：始於標的之分子，依已知之反應而裂之為片，片與所擬之先驅，復加同治，遞推以至易得廉價之始物；然後逆而書之，反得其合成焉。蓋每一化合、每一先驅，各具數途之合，故可構「合成之樹」也。

參見

• 有機化學概要
• 有機反應列表
• 分子模擬

外連

• MIT.edu，OpenCourseWare：Organic Chemistry I
• Organic-Chemistry.org，Organic Chemistry Portal
• Orgsyn.org，Organic Chemistry synthesis journal
• Khanacademy.org，Organic Chemistry