有机化学

有机化学（Organic Chemistry）是研究碳氢化合物及其衍生物的化学，也有人称之为“碳的化学”，又称为碳化合物的化学，是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学，是化学中极重要的一个分支。^[1]

有机化合物一般来自天然或人工合成两方面，其组成中常见元素有碳元素、氢元素，许多还含有氮、氧、硫、卤素等元素。^[9][10]研究有机化合物的性质以及确定它们的分子结构，必须经过大量细致的物理和化学分析工作，主要的研究方法有分离提纯、纯度测定、分子式确定、结构式确定、元素定性分析、元素定量分析等。^[11][2][10]

有机化学与生活息息相关，在农业领域，农药的研发与生产，农作物的生长发育调控及对农副产品的深加工等都与有机化学密切相关；^[2]在药学领域，药物的合成、提取、分离、纯化、分析等都离不开有机化学；在生命科学领域，现代有机化学的研究已经涉及生命科学的诸多前沿领域，是生命科学研究的重要组成部分，比如生物的生长、发育、衰老、死亡的过程都是组成生物体的有机化合物不断地互相依赖和制约的化学变化过程；^[3]在工业领域，有机化学的深入研究推动了有机化学工业的快速发展；^[4]在食品领域，食品调味品与食品添加剂，绝大多数都是有机化合物；^[5]在材料领域，有机化学的不断发展和研究推动了新型材料的研发和使用；在生态环境领域，有机化学知识也可以解决生态环境存在的问题。^[6]

人类使用有机物的历史很长。中国从殷商时期就会用靓蓝染丝织品，周代就学会了酿酒和制醋技术，其他国家如古埃及人也会利用靛蓝和茜素作为木乃伊裹布的染料；腓尼基人利用从墨鱼、章鱼等软体动物获取的深蓝紫色物质作为染料等。但早期所使用的这些有机物都不是纯净物。18世纪时，人们逐渐掌握了制备纯净有机物的技术，如从葡萄汁中得到酒石酸，从柠檬汁中得到柠檬酸，从尿液中得到尿酸等。由于这些物质都是直接或间接来自动植物体内，所以，1777年瑞典化学家贝格曼（Bergman)将从动植物体内得到的物质称为有机物，以区别于来自矿物质中的无机物。^[8][7]

该时期为从19世纪初到1858年提出价键概念之前。^[12]

1808年瑞典化学家贝采利乌斯（Berzelius）首先使用了“有机化学”这个名词。因为当时有机化合物都来自有生命力的动植物体内，所以人们认为生命力的存在是制造或合成有机物的必要条件，这就是当时盛行的“生命力”学说。但这一学说随着1828年德国化学家韦勒（F.Wohler）通过加热的方法将无机物氰酸铵转变成有机物尿素实验的成功而受到巨大冲击。尿素的人工合成标志着有机合成的开端。^[8]1845年，德国化学家柯尔柏由元素单质合成出乙酸，并第一次用“合成”这个词来描述化合物的制备过程。1848年，德国化学家葛美林将有机化合物定义为含碳的化合物；后来，法国化学家柏赛罗、英国化学家柏琴分别合成了油脂（1854年）、苯胺紫（1856年），许多有机物陆续在实验室中被合成出来。^[8][7][13]

该时期为从1858年价键学说的建立到1916年价键的电子理论引入。^[12]

1858年德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“一”表示“键”，他认为碳原子之间可以互相结合为碳链，在有机化合物中碳的化合价为四价，这为有机化学的研究和发展奠定了基础。^[12][14]1861年，俄国化学家布特列洛夫（Butlerov)提出了较系统的有机化学结构理论，他提出了分子结构的理论，指出分子中各原子以一定化学力按照一定次序结合；随着对有机化合物研究的深入，有机化学结构理论也逐步建立起来。1864年，德国化学家肖莱马在此基础上发展了这个观点，他认为碳的四个价键除自相连接外，其余的价键与氢结合，形成了各种各样的烃，其他碳化物都是由别的元素取代烃中的氢衍生出来的，因此，他将有机化学定义为研究烃及其衍生物的化学。1865年，凯库勒提出了苯的构造式。1874年，荷兰化学家范托夫和法国化学家勒贝尔建立了分子的立体概念，阐明了旋光异构和顺反异构现象。1898年德国化学家霍夫曼成功合成阿司匹林，并于1900年在拜耳药厂生产，标志着有机化学开始应用于制药行业；同年，第一个自由基三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基。不稳定自由基H3C·的存在也于1929年得到了证实。^[8][7][15]

在这个时期，有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念，价键的本质尚未解决。^[12]

1916年，路易斯等提出价键的电子理论。该理论认为：各原子外层电子的相互作用是使各原子结合在一起的原因。相互作用的外层电子如从1个原子转移到另一个原子，则形成离子键；两个原子如果共用外层电子，则形成共价键。通过电子的转移或共用，使相互作用的原子的外层电子都获得情性气体的电子构型。1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。在大量有机合成反应经验的基础上，伍德沃德和霍夫曼发现了化学反应与分子轨道的联系，提出了分子轨道对称守恒原理。福井谦一提出了前线轨道理论。^[12]

复杂有机化合物的多步合成称为全合成。胆固醇有关的化合物开启了合成人类复杂荷尔蒙和其衍生物质的方法。自20世纪起，全合成的复杂度已可以合成像麦角酸或是维生素B12之类的物质。^[16]

有机化学是化学中极其重要的一个分支，经过三个多世纪的发展，取得了卓越的成就。1901—2018年，诺贝尔化学奖共颁发约110次，其中有机化学方面的奖项约有70项，可见有机化学的重要性。^[8]

21世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有了巨大的发展。化学工作者在先进理论的指导下，运用各种技术和手段，有计划地合成出自然界不存在的、具有预期特殊性质和用途的新化合物，用于材料、医药、能源、交通、环境科学和生命科学等与人类密切相关的行业，为人类提供了大量的生活必需品，大大改善了人类的生活质量，改变了人们的生活方式。^[8]

有机化学是化学学科的一个分支，它的研究对象是有机化合物（简称有机物）。有机化合物中都含有碳元素，绝大多数含有氢元素，许多还含有氮、氧、硫、卤素等元素。有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备及变化规律的一门学科。^[11][9]

与无机化合物，特别是与无机盐类相比，有机化合物一般具有如下特点：^[17]

易燃烧：多数有机化合物较易燃烧，甚至有些有机化合物很容易燃烧，如汽油、酒精等。^[17][11]

熔、沸点较低：许多有机化合物在常温下是气体、液体。常温下为固体的有机化合物，它们的熔点也很低，一般不超过300℃，这是因为有机化合物多为共价化合物，一般是由较弱的分子间吸引力维持。^[17][11]

易溶于有机溶剂而不易溶于水：有机物是共价化合物，一般极性较弱或无极性，而水是强极性的。因此，多数有机物一般难溶或不溶于水而易溶于有机溶剂。^[17]

热稳定性差：一般有机化合物的热稳定性差，受热易分解，许多有机化合物在200～300℃时即逐渐分解。^[17][11]

结构复杂，种类繁多：组成有机物的元素比较少，而组成无机物的元素比较多，但有机物却比无机物多得多，这是因为构成有机化合物的主体碳原子相互结合的能力很强，结合的方式很多，碳原子可以共价键相互连成链状，也可以连接成环状，还可以用一对、二对、三对电子相结合，分别形成碳碳单键（C-C）、碳碳双键（C=C）、碳碳叁键（）。其次是同分异构现象非常普遍，往往同一个分子式可以代表许多性质完全不同的化合物。例如，C2H6O就代表了乙醇和甲醚这两种不同的化合物，它们具有相同的分子式，而结构和性质明显不同。^[11]

烃基：烷烃分子的化学键均为σ键；碳碳双键、碳碳三键均由σ键和π键组成，只是π键的数目不同；在苯的结构中，存在一个闭合的π-π共辄体系，其中的π电子高度离域，π电子云密度完全平均化。如烷基、炔基、烯基、苯基等。^[18][19][20]

含卤素的基团：卤代烷wán烃是一类由碳卤素键定义的分子。一般来说，除氟fú化合物外，卤代烷烃容易发生亲核取代反应或消除反应。如卤代、氟代、氯代、溴代、碘代。^[18][19][20]

含氧官能团：由于sp-杂化氧（羰基）的吸电子作用和sp2-杂化氧（醇基）的供体作用，含有C-O键的化合物各自具有不同的反应性，具体取决于C-O键的位置和杂化。如羰tāng基、羟基、羧基、醛基、酯基等。^[18][19][20]

含氮官能团：该类别中含有氮的化合物可能含有C-O键。如酰xiān胺基、伯胺基、仲胺基、叔胺基、季胺基、硝基、吡啶基等。^[20]

含硫官能团：含有硫的化合物表现出独特的化学性质，因为硫能够形成比氧更多的键，如巯基、硫醚、二硫键、磺胺基等。^[20]

含磷官能团：含有磷的化合物表现出独特的化学性质，因为磷能够比氮形成更多的键，如膦、亚磷酸酯、磷酸酯zhǐ等。^[20]

含硼官能团：含有硼的化合物表现出独特的化学性质，因为它们具有部分填充的八隅体，因此起到路易斯酸的作用。如二羟硼基等。^[20]

有机反应是指有机化合物参与的化学反应。有机反应一般涉及旧共价键的断裂和新共价键的生成。根据反应物转化成产物的过程，细分为取代反应、加成反应、消除反应、重排反应、周环反应等。^[21]

取代反应：取代反应是指在反应过程中有机化合物分子内某些原子或原子团被其他的原子或原子团代替的反应。依据反应过程中引发反应的活泼物种的性质，取代反应可以分为自由基取代反应、亲核取代反应和亲电取代反应等。典型的自由基取代反应如下。^[21][22]

加成反应：一般是指不饱和有机化合物分子与特定化学试剂在不饱和键上发生加合而生成新化合物的反应。不饱和有机化合物分子主要包括烯、炔、芳烃、羰基和其他不饱和含氮化合物。加成反应式如下。^[21][22]

消除反应：是指有机化合物分子在适当的条件下脱去一个小分子（如H2O、HX等）生成含双键或三键的不饱和化合物的反应。消除反应主要按E2机理进行，有时也按E1和Elcb机理进行。E2消除反应是一个基元反应，而E1和E1cb消除反应是分别经过碳正离子和碳负离子中间体的分步反应。^[21][22]

重排反应：是分子的碳骨架发生重排生成异构体的化学反应，是有机化学反应中的一大类。重排反应通常涉及取代基由一个原子转移到同一个分子中另一个原子上的过程。重排反应依据反应过程中形成的中间体的性质，可以细分为碳正离子重排反应、自由基重排反应和碳负离子重排反应。^[21][22]

周环反应：20世纪60年代，伍德沃德和霍夫曼提出了分子轨道的对称守恒原理：当反应物与产物的分子轨道的对称性一致时，反应易于发生（对称性允许）；当其不一致时，反应难以发生（对称性禁阻）。周环反应理论的中心原则是轨道对称守恒原理，根据此原理，周环反应可分为两类：热允许的反应和光允许的反应。周环反应主要包括环加成反应、电环化反应和-迁移反应。^[21]

氧化还原反应：氧化还原反应的本质是反应中有电子的得失或偏移，因此氧化还原反应可以定义为有电子得失或偏移的化学反应。在氧化还原反应中，电子的得失或偏移会引起某些元素氧化数的改变。元素失去电子，氧化数会升高，这个过程称为氧化；元素得到电子，氧化数会降低，这个过程称为还原。在氧化还原反应中，一种物质失去电子，氧化数升高，发生氧化反应，必定有另一种物质同时得到电子，氧化数降低，发生还原反应，而且得失电子数目相等。因此，氧化还原反应是氧化反应和还原反应的总和。^[23]在有机化学中常常表现为脱氢（去氢）和加氢的现象。凡发生脱氢现象的反应，即是氧化反应。凡发生加氢现象的反应，即是还原反应。^[24]如醛氧化为羧酸，醛和酮还原为醇或亚甲基，歧化反应等都属于有机化学中的氧化还原反应。^[25]

在所有的有机物中，只由碳和氢两种元素组成的有机物称为烃，其他都称为烃的衍生物。在烃中，碳碳之间以单键结合的称为烷烃，又叫做饱和烃；碳碳之间以双键结合的称为烯烃；碳碳之间以三键结合的称为炔烃。烯烃和炔烃又叫做不饱和烃。^[26]

烃失去氢原子后剩余的部分称为烃基，用一R表示。例如：一CH3称为甲基、—CH2一称为亚甲基、—C2H5称为乙基。^[26]

（1）开链有机物，这类有机物分子中的碳原子相互连接成链状，由于这类有机物最初是在脂肪中发现的，因此又称为脂肪族有机物。例如：CH3-CH2-CH2-CH3（丁烷）、CH3-CH2-CH2-OH（丙醇）。

（2）脂环族有机物，这类有机物分子中的碳原子连接成环状，但是性质却和脂肪族有机物相似，因此称为脂环族有机物。例如环丙烷就属于脂环族有机物。

（3）芳香族化合物，这类有机物中一般都含有苯环，而且与脂肪族和脂环族性质不同。因为最早这类有机物是从具有芳香味的芳香树脂中发现的，所以叫做芳香族有机物。

（4）杂环化合物，这类有机物分子的骨架是由碳原子和其他原子共同组成的环。如呋喃、吡啶、嘧啶、吡嗪、吲哚、咪唑、吡咯、噻吩、嘌呤。^[26]

所谓官能团，是指决定有机物主要化学性质的原子或者原子团。一般地，含有相同官能团的有机物具有相似的性质。几种常见的化合物和他们对应的官能团如下表所示。^[26]

有机化合物一般来自天然或人工合成两方面，研究有机化合物的性质以及确定它们的分子结构，必须经过大量细致的物理和化学分析工作。现从以下几点简单介绍研究有机化合物的方法。^[2]

常用的分离提纯方法有蒸馏、分馏、萃取、重结晶、升华、色谱分离法等。^[2]

研究某一有机物，首先必须把它从样本（生物材料或反应混合物）中提取出来。最常用的方法是用适当的溶剂提取。这样得到的化合物是不纯的，需进行分离、纯化。分离纯化的方法很多，如蒸馏、重结晶、萃取、升华、吸附、透析等，可根据研究对象选择合适的方法。但是必须保证在操作过程中目的化合物不受破坏或发生变化。色谱法是现代广泛应用的分离纯化手段，它具有快速、简便、灵敏、可靠等优点，其中柱色谱可用于分离纯化相当大量的混合物， 纸色谱、薄层色谱和高效液相色谱、超高效液相色谱、气相色谱等可用于微量物质的分离。^[10][29][30]

纯的有机物有固定的物理常数，如熔点、沸点、相对密度、折射率等。可以通过测定这些固定的物理常数，从而确定有机化合物的纯度。^[2][10]

有机化合物含有哪些元素常用钠熔法测定。即将少量样品与金属钠一起熔化，然后用水处理，有机化合物中的卤素、硫和氮分别转变成X-、S2-和CN-进入水溶液，然后再用无机分析法如进行测定，如氮和硫元素可以采用显色实验鉴别，卤素可采用是否有沉淀生成鉴别。^[31]现在有机化合物的元素分析可以在元素分析仪、原子发射光谱等仪器中进行，^[32]也可通过燃烧法对元素进行定量、定性检定。另外，利用沸点升高法、凝固点降低法、渗透压法等测定方法，可以测定化合物的相对分子质量。还可以利用高分辨率的质谱技术测定有机化合物的相对分子质量，进而确定分子式。^[2][10]

有机化合物的结构可以根据它的紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱和质谱并结合它们的化学性质进行确定。对单晶样品，可通过X射线单晶衍射进行结构确定。^[2]

有机化合物的命名方法很多，通常用系统命名法，系统命名法的主要原则有三条。^[22]

①首先根据化合物中主要官能团确定母体，用含该官能团的特定名称命名，次要官能团作取代基。^[22]

如，示例1中的2-氨基丙酸，一COOH为主要官能团，定为母体，称为酸；-NH为取代基，称为氨基。^[22]

②选择含主要官能团的最长的碳链为主链，当主链上C原子数少于或等于10个时，原子的数目用天干数字甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，当主链上C原子数超过10个时，直接用数字表示。主链需要编号，编号原则是主要官能团所在碳原子的序号应最小，所以上述有机化合物主链C原子编号如下图示例2，命名为2-氨基丙酸。^[22]

③支链也作为取代基，其位置用主链上与其相连的C原子的序号表示。苯环上取代基的位置也用序号表示，编号顺序首先考虑主要官能团，使其序号最小；其次是取代基，使它们的序号之和最小。对于芳香族化合物而言，也可以用取代基位于主要官能团的邻位、间位或对位位置表示，英文字母o、m、p分别代表邻、间、对位。如2，4-二硝基苯酚也可以称为o，p-二硝基苯酚。^[22]

现代有机化学的研究使得有机理论更加精确和定量化，有机现象从本质上得到了解释，有机提纯、分离、分析和合成等实验技术有了重大进展，各种新的研究领域被引入，新的分支学科也在不断产生。^[33]

结构化学是在原子、分子水平上研究物质分子构型与组成的相互关系，以及结构和各种运动的相互影响的化学分支学科，它又是阐述物质的微观结构与其宏观性能的相互关系的基础学科。它不仅要从各种已知的化学物质的分子构型和运动特征中归纳出物质结构的规律性，还要从理论上说明为什么原子会按一定的量的关系结合成为数目众多分子，以及在分子中原子相互结合的各种作用力方式和分子中原子相对位置的立体化学特征。统计表明，二十世纪共颁发了91次诺贝尔化学奖，其中22次与有机物结构测定有关。^[33][34]

物理有机化学是用物理化学的方法研究有机化合物的结构和性质关系及有机化学反应原理的学科，它和有机合成化学一起构成有机化学的两大支柱。^[33]

物理有机化学的理论基础主要是量子化学和化学键理论及电子理论，其研究对象是有机化合物的结构及其反应过程，包括各种反应条件对有机化合物物理和化学性质的影响。物理有机化学的研究方法主要以物理和物理化学方法为主，同时辅以化学方法，物理方法包括振动光谱、核磁共振、顺磁共振、质谱、X射线、微波谱、荧光谱、电子能谱等测试技术，动力学和热力学方法也是经常采用的研究手段，化学方法则主要是运用有机化学方法，有目的地合成某些特殊结构的化合物，通过各种色谱技术和同位素标记技术，对反应产物和中间体进行分离和分析鉴定。^[35]

有机合成化学发展的基础是各类基本合成反应。它是根据一定的反应原理，利用现有的已知物质，采用合成手段或技术，合成目标分子的一门科学。有机合成不论多么复杂的化合物，其全合成均可用逆合成分析法分解为若干基本反应，如加成反应、重排反应等，合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合成反应，获得同一个复杂的目标有机分子。^[36][37]

天然有机化学是研究来自自然界动、植物的内源性天然有机化合物组成、合成、结构和性能等一门学科。从事天然产物化学研究的目的是发现有生理活性的有效成分，直接用作临床药物或用于农业作为增产剂和农药；也可用发现的有效成分作为先导化合物，进一步研究其各种衍生物，从而发展出新的临床药物、新农药和植物生长调节剂等。^[37][33]

金属有机化学是无机化学、晶体学、材料学等与有机化学形成的交叉学科，是不对称有机合成的基础，主要研究对象为金属有机化合物。金属原子与碳原子直接相连成键而形成的有机化合物称为金属有机化合物，如格氏试剂。金属有机化学是从有机化学和配位化学发展起来的。金属有机化合物在催化氧化、碳氢键的活化与官能化促进有机合成方面，特别是在稀土金属有机化学方面发挥了重要作用。^[33][37]

生物有机化学是运用化学的理论和方法研究生命物质的学科，其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜以及其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子（如蛋白质、核酸等）进行分析，以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系。研究的内容有：生物的化学组成、生物的代谢调节控制、生物大分子的结构与功能、酶学研究、生物膜和生物力研究、激素与维生素研究生命起源与进化等等。^[34][38]

元素有机化学：是研究元素有机化合物的合成、结构、性质及化学反应的科学。元素有机化合物一般是指除氢、氧、氮、硫和卤素以外元素，同碳直接结合成键的有机化合物。^[39]

有机催化化学：研究有机化学反应中催化效应的学科。有机催化反应的主要类型有催化氧化，催化脱氢，催化裂化，催化氢化，催化脱水，催化水合、水解和醇解，催化聚合，催化卤化等。在催化反应中，最常用的催化剂是氢离子，其他还有路易斯酸，以及贵重金属如铂、钯和镍niè等。天然催化剂包括各种生物催化剂、酵素或酶。^[40]

有机分析化学：是以有机物为研究对象，用化学方法和物理方法来研究有机化合物的组成、结构和性质，对有机物进行检验、测定和分离，并探讨上述过程的原理和方法的学科。有机分析化学包括有机定性分析、有机定量分析两个部分。每个部分可以分为元素分析和官能团分析。元素分析主要包括对碳、氢、氮、卤素及硫的分析；而官能团分析，则包括不饱和键、卤代烃、羟基、羰基、羧基及其衍生物、氨基、硝基及烷氧基等分析。^[41]

农业科学的发展与有机化学息息相关，有机化学的发展也推动了农业科学的发展。在农业生产过程中，从土壤治理、种子施肥、农作物的生长调节、农药的研制和生产、农副产品深加工及改善食品的色、香、味等过程都离不开有机化学的参与。^[2]

药学学科需要有机化学的知识作为基础，从药学需要学习的知识来看，药效、药理、毒理、药物的合成、提取、分离、纯化、制剂、分析以及代谢机制等都与有机化学密不可分。现在临床上所用的药物95%以上是有机化合物，其中人工合成药物占70%左右。合成药物所依赖的技术就是有机化学，无论是合成反应，还是其实验技术都涉及有机化学的内容，所以药物合成本身就是有机合成化学的一部分。此外，有机化学推动了创新药物的研发。从先导化合物的发现、先导化合物的结构优化、化合物的构效关系研究、药物与靶标之间的作用方式等研究，都离不开有机化学的知识。^[3]

现代有机化学的研究已经涉及生命科学的诸多前沿领域，是生命科学研究的重要组成部分，比如生物的生长、发育、衰老、死亡的过程都是组成生物体的有机化合物不断地互相依赖和制约的化学变化过程；随着有机化学的深入研究，核酸、蛋白质和多糖三大生物大分子化合物在生物体内的化学反应、它们之间的相互作用以及它们和各种小分子化合物的相互作用也逐渐明朗起来；含硫、氮的反义寡核苷酸合成方法的研究已取得一定的进展，多肽的合成和结构功能研究，也已进入从构象和分子力学计算入手，通过模拟和改造天然活性肽的性能，寻找高效、专一性强的激动剂和拮抗剂的领域。^[3]

有机化学的深入研究推动了有机化学工业的快速发展。从19世纪末到20世纪初，有机化学工业主要以煤作为生产原料，现在已转化为以石油作为主要的生产原料。世界石油的探明储量为14000亿t左右。石油炼制和加工已成为国民经济的支柱产业。由石油化工得到的基本化学品的深加工成为有机化学工业发展的源泉。^[4]

有机化学与主要成分是以碳水化合物的食物之间有着密不可分的关系。在古代的时候，人们就已经掌握了在食物当中添加一定量的食品添加剂，可以对食物的营养价值和口味进行改变，甚至可以从中提取新的物质，让食品的种类更加丰富。食品调味品与食品添加剂，绝大多数都是有机化合物。^[5][6]

随着有机化学的不断发展和研究，新型材料的种类也越来越多，有机高分子材料也逐步进入日常生活领域，它不仅应用到基础设施建设和工业生产中，而且在航天、航空、航海等方面也得到了有效应用。比如，在电子、汽车以及纺织行业，聚丙烯材料就得到了广泛应用；在航空航天方面，有机非金属材料的使用不仅让航空航天器的自重得到了降低，而且还使其运输载重得到了提高；在日常生活领域，高分子三大合成材料合成橡胶、塑料以及合成纤维的应用也随处可见，如生活中比较常见的胶带、轮胎、衣物、大棚薄膜等用品。^[6]

人类生产生活的对周边的生态环境造成了一些污染，例如塑料污染、水污染、土壤污染等。随着人们对有机化学的不断研究，利用相关的有机化学知识也可以解决生态环境存在的问题。例如在进行水污染防治的过程当中，通过有效的化学反应可以成功地分离出有机污染物，从而达到改善生态环境的目的。通过化学反应方法来改善生态环境的方法有离子交换法、氧化还原法、吸附法、中和法以及萃取法等多种方法。^[6]