△生命的源流——有机化学 

有机化学的误区

有机化学作为一门科学产生于19世纪初。有机物,在当时看来似乎是指和动植物有关的物质。查看一下19世纪初有机化学和医学的书籍,可以看出当时有机化学正处于萌芽阶段。由于应用了基础化学的原理和改进了分析方法而得到的一些新发现,人们开始对无机化学进行系统地论述,至少可以说对无机化合物的组成及其相互关系产生了兴趣。然而有机化学常常被忽视,没有人开始系统地研究有机化学。对有机化学的探讨是医学研究的附属品,有关的论述也只是描述性的。在舍勒辉煌的研究以前,人们只知道四种有机酸:由醋和蚂蚁分别蒸馏而得到的醋酸和蚁酸,由安息香树胶和琥珀分别升华得到的安息香酸和琥珀酸。舍勒证明安息香酸的钙盐很明显易溶解于水,而游离的酸却不溶。因此可用氢氧化钙与树胶安息香共煮,再用酸化的方法分离出安息香酸。对一些不溶于水的有机酸如钙盐,舍勒采取与上面类似方法,他先加入氢氧化钙使酸沉淀,然后再加入硫酸使有机酸从盐中释放出来。用这种方法从天然的浆液中分离出了水溶性酸,如草酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、尿酸、榕酸、焦榕酸、粘蛋白酸和焦粘蛋白酸。舍勒认为甜味素与糖有关,因为它用硝酸氧化后也能得到草酸。大约与此同时,卢埃尔从人尿中发现了尿素,从牛与骆驼的尿中发现了马尿酸。拉瓦锡对有机化学也很感兴趣,他注意到在无机领域内所有可被氧化成酸的“基”都是很简单的,而在动、植物领域这些“基”总是含有碳和氢,还经常含有氮和磷。他还注意到有些元素经常会形成一种以上的氧化物,因此他得出这些元素也是有机物真正的基的结论。他认为糖是烃基的一个中性氧化物,而草酸是它的高级氧化物。

19世纪,由于炸药、染料生产的需要,以及石油加工工业的需要,对有机化学的发展具有很大的促进作用。拉瓦锡明确地认为有机化学是完整的化学部分,而不因为有机化合物是从有机体中得到的,就断言它仅仅与有生命的有机体有关。他把所有的酸都归在一起,但又把他们分为无机酸,植物酸和动物酸。但并不是所有的化学家都像他这样分类。格伦在他的《化学基础》一书中,就把所有的有机化合物单独地归为一章,他认为有机物有相似的本原,存在于动物、植物体中,而且不能人工合成。这种不确切的说法,流行了几十年。因此化学分析的结果常常是多种多样的。当然这种分析结果的不一致也与当时有机分析的手段还不十分完善有关。

维勒的发现

弗·维勒的父亲是法兰克福附近一所学校的校长。维勒早年曾在马堡和海德尔贝格学医,后来他在海德尔贝格的工作引起了盖墨林的注意,正是这位科学家使维勒对化学发生了兴趣并选定它作为自己奋斗终身的事业。取得医学学位以后,维勒来到瑞典的贝采里乌斯实验室工作,在这里他直接受到了贝采里乌斯的指导。几年后维勒到柏林的一所技术学校任教。1831年他搬迁到凯塞尔继续任教。

维勒的工作主要是在无机领域。据说当时已知的元素没有他没研究过的。他在1827年分离出了纯硅,他对硼、钛、硅的化合物进行了广泛的研究,并发现了硅的氢化物。但维勒最重大的贡献还是在有机化学领域。维勒在有机化学领域最伟大的成就之一就是尿素的合成,生命力论(生命力论认为,有机化合和是在通过一种只存于活体动物中的生命力产生的)由于这一发现而受到致命打击。事情发生在1828年,他本打算合成氰酸铵,实验中却得到了尿素。维勒在给贝采里乌斯的信中得意洋洋地说:“我必须告诉你,我不用人或狗的肾脏也能得到尿素,氰酸铵就是尿素。”

维勒认识到了由氰酸盐和氨来合成尿素的意义是重大的,但也遭人异议,他们认为尿素不是由无机物合成的,因为氰酸和氨最终还是由有机体获得的。自然哲学家也仍然宣称有机部分并没有从动物碳或由它构成的氰化物中消失。但是维勒明白地指出,1783年舍勒用加热氯化铵、碳酸钾和石墨而不是用动物碳的方法制出了氯化钾,这样,有机物就完全可由无机物合成。维勒的尿素合成在当时并没有产生戏剧性的影响,但是也得到了同时代人的承认,其中贝采里乌斯、李比希和杜马都给予了很高的评价,并把它作为维勒的成就之一。但是维勒和他的同事们都没有看出尿素的合成是敲响了生命力论的丧钟。随着有机化合物及其合成知识的不断积累,生命力论在有机化学中越来越站不住脚了。后来,随着实验条件的不断改进,新的实验成果终于彻底推翻了生命力论。在维勒之后,很多化学家着手有机物的研究。这些成果中,最著名的便是发现了同分异构现象,提出了基因团的概念。

维勒之后

维勒人工合成尿素之后,人们在有机领域发现的物质越来越多,理论研究也逐渐丰富完善。在拉瓦锡的时代,化学研究的中心在法国;后来又转到了英国,但是对有机物的研究又使德国处于领先地位,这方面的化学家李比希作出了重要贡献。

李比希1803年生于德国达姆施塔特市。他在童年就学会了一些简单的化学操作,并热心于制造炸药。中学时代,有一次由于他书包里的炸药突然爆炸,他被学校开除了。17岁他进入柏林大学学习。1822年,还在学生时代,他就发表了关于雷酸银的科学论文。同年秋天他到巴黎,在沃克克实验室里工作,在那里他认识了盖吕萨克·泰纳、舍弗勒尔以及其他一些著名化学家。1824年李比希被任命为吉森大学化学教授,并为青年科学家成立化学实验室,不久在吉森形成了人数众多的有机化学学派。1826年李比希认识了维勒,化学使他们俩紧密地联系在一起,两人保持了长期的友谊并在科学上密切合作。在吉森的实验室里他完成了许多有机化学实验和有机化学理论的著名研究。1840年他开始出版《化学与医学纪事》、《李比希纪事》,同年他又出版了《化学在农业和生物学方面的应用》一书,用新观点阐述植物营养与矿肥料的问题。