La storia dello sviluppo della chimica organica. Il soggetto e il significato della chimica organica

Pochi hanno pensato a quale sia il ruolochimica organica nella vita dell'uomo moderno. Ma è enorme, è difficile sopravvalutarlo. Dalla mattina stessa, quando una persona si sveglia e va a lavarsi, e fino alla sera, quando va a letto, è costantemente accompagnata da prodotti di chimica organica. Spazzolino da denti, vestiti, carta, cosmetici, mobili e oggetti per interni e molto altro: tutto questo ci offre. Ma una volta tutto era completamente diverso e si sapeva molto poco della chimica organica.

Consideriamo come la storia dello sviluppo della chimica organica si è evoluta per fasi.

1. Il periodo di sviluppo fino al XIV secolo, chiamato spontaneo.

2. XV - XVII secoli - l'inizio dello sviluppo o, iatrochimica, alchimia.

3. Secolo XVIII - XIX - il predominio della teoria del vitalismo.

4. XIX - XX secoli - sviluppo intensivo, fase scientifica.

L'inizio, o stadio spontaneo della formazione della chimica dei composti organici

Questo periodo implica la nascita stessaconcetti di chimica, origini. E le origini risalgono all'antica Roma e all'Egitto, dove abitanti molto capaci impararono a estrarre coloranti per colorare oggetti e vestiti da materie prime naturali: foglie e steli di piante. Questi erano indaco, che conferisce un ricco colore blu, e alisorin, che colora letteralmente tutto con sfumature succose e attraenti di arancio e rosso. Gli abitanti insolitamente agili di diverse nazionalità dello stesso tempo impararono anche come ottenere l'aceto, fare bevande alcoliche dallo zucchero e sostanze contenenti amido di origine vegetale.

Noto per essere cibi molto comuniin uso in questo periodo storico erano grassi animali, resine e oli vegetali, che venivano usati da guaritori e cuochi. E anche vari veleni sono entrati nella vita di tutti i giorni, come arma principale delle relazioni intra-domestiche. Tutte queste sostanze sono prodotti della chimica organica.

Ma, sfortunatamente, in quanto tale, il concetto di "chimica" non lo èesisteva e lo studio di sostanze specifiche per chiarirne le proprietà e la composizione non è avvenuto. Pertanto, questo periodo è chiamato spontaneo. Tutte le scoperte erano di natura accidentale, non mirata e di significato quotidiano. Ciò è continuato fino al secolo successivo.

Il periodo dell'iatrochimica è un promettente inizio di sviluppo

In effetti, fu nei secoli XVI-XVII cheper far emergere idee dirette sulla chimica come scienza. Grazie al lavoro degli scienziati di quel tempo, furono ottenute alcune sostanze organiche, furono inventati i dispositivi più semplici per la distillazione e la sublimazione di sostanze, furono usati speciali piatti chimici per macinare sostanze, separare i prodotti della natura in ingredienti.

La direzione principale del lavoro in quel momento erala medicina. Il desiderio di ottenere i farmaci necessari ha portato al rilascio di oli essenziali e altre materie prime dalle piante. Quindi, Karl Scheele ha ottenuto alcuni acidi organici da materiali vegetali:

• Mela;
• Limone;
• gallico;
• latticini;
• ossalico.

Per lo studio delle piante e l'isolamento di questi acidilo scienziato impiegò 16 anni (dal 1769 al 1785). Questo fu l'inizio dello sviluppo, furono poste le basi della chimica organica, che direttamente come branca della chimica fu definita e denominata successivamente (inizio XVIII secolo).

Nello stesso periodo del Medioevo G.F.Ruel ha isolato cristalli di acido urico dall'urea. Altri chimici hanno ottenuto l'acido succinico dall'ambra, l'acido tartarico. Viene utilizzato il metodo della distillazione a secco di materie prime vegetali e animali, grazie al quale si ottengono acido acetico, etere dietilico e alcol di legno.

Questo è stato l'inizio dell'intenso sviluppo dell'industria della chimica organica in futuro.

Vis vitalis, o "Vitality"

I secoli XVIII - XIX per la chimica organica sono moltosono duplici: da un lato, ci sono una serie di scoperte di grande importanza. D'altra parte, per molto tempo la crescita e l'accumulo della conoscenza necessaria e delle idee corrette è ostacolata dalla teoria dominante del vitalismo.

Ha introdotto questa teoria in uso e ha designato la principaleJens Jacobs Berzelius, che allo stesso tempo ha dato la definizione di chimica organica (l'anno esatto è sconosciuto, 1807 o 1808). Secondo le disposizioni di questa teoria, le sostanze organiche possono essere formate solo negli organismi viventi (piante e animali, compreso l'uomo), poiché solo gli esseri viventi hanno una speciale "forza vitale" che consente di produrre queste sostanze. Allo stesso tempo, è assolutamente impossibile ottenere sostanze organiche da sostanze inorganiche, poiché sono prodotti di natura inanimata, non combustibili, senza vis vitalis.

Lo stesso scienziato ha proposto il primoclassificazione di tutti i composti noti a quel tempo in inorganici (non viventi, tutte le sostanze come acqua e sale) e organici (vivi, quelli come l'olio d'oliva e lo zucchero). Berzelius fu anche il primo a definire in modo specifico cosa sia la chimica organica. La definizione suonava così: questa è una branca della chimica che studia le sostanze isolate dagli organismi viventi.

Durante questo periodo, gli scienziati hanno facilmente trasformato le sostanze organiche in sostanze inorganiche, ad esempio durante la combustione. Tuttavia, finora non si sapeva nulla della possibilità di trasformazioni inverse.

Il destino fu contento di averlo così che fu Friedrich Wöhler, uno studente di Jens Berzelius, che contribuì all'inizio del crollo della teoria del suo insegnante.

Scienziato tedesco ha lavorato sui composti di cianuroe in uno degli esperimenti è stato in grado di ottenere cristalli simili all'acido urico. Come risultato di una ricerca più attenta, si convinse di essere davvero riuscito a ottenere materia organica da inorganica senza vis vitalis. Per quanto scettico fosse Berzelius, dovette ammettere questo fatto innegabile. Questo è stato il primo colpo alle visioni vitaliste. La storia dello sviluppo della chimica organica iniziò a prendere slancio.

Una serie di scoperte che hanno travolto il vitalismo

Il successo di Vehler ha ispirato i chimici del XVIII secolosono quindi iniziati test ed esperimenti diffusi con l'obiettivo di ottenere sostanze organiche in condizioni artificiali. Molte di queste sintesi, che sono decisive e della massima importanza, sono state realizzate.

1. 1845 - Adolf Kolbe, che era uno studente di Weler, gestito da semplici sostanze inorganiche C, H₂, DI₂ per sintesi completa multistadio per ottenere acido acetico, che è una sostanza organica.
2. 1812 Konstantin Kirchhoff sintetizza il glucosio da amido e acido.
3. 1820 Henri Braconno denaturò la proteina con acido e poi trattò la miscela con acido nitrico per ottenere il primo dei 20 amminoacidi successivamente sintetizzati: la glicina.
4. 1809 g.Michel Chevreul ha studiato la composizione dei grassi, cercando di scomporli nei loro componenti costitutivi. Di conseguenza, ha ricevuto acidi grassi e glicerina. 1854 Jean Berthelot continua il lavoro di Chevreul e riscalda la glicerina con acido stearico. Il risultato è un grasso che ripete esattamente la struttura dei composti naturali. Successivamente è riuscito a ottenere altri grassi e oli, che erano in qualche modo diversi nella struttura molecolare dalle loro controparti naturali. Cioè, ha dimostrato la possibilità di ottenere nuovi composti organici di grande importanza in condizioni di laboratorio.
5. J. Berthelot ha sintetizzato il metano dall'idrogeno solforato (H₂S) e disolfuro di carbonio (CS₂).
6. 1842 Zinin è riuscito a sintetizzare l'anilina, un colorante del nitrobenzene. Successivamente è riuscito a ottenere una serie di coloranti all'anilina.
7. A. Bayer crea un proprio laboratorio, nel quale è impegnato nella sintesi attiva e di successo di coloranti organici simili a quelli naturali: alizarina, indaco, antrachinone, xantene.
8. 1846 sintesi di nitroglicerina dallo scienziato Sobrero. Ha anche sviluppato una teoria dei tipi, che dice che le sostanze sono simili ad alcune di quelle inorganiche e possono essere ottenute sostituendo gli atomi di idrogeno nella struttura.
9. 1861 AM Butlerov sintetizzò una sostanza zuccherina dalla formalina. Ha anche formulato le disposizioni della teoria della struttura chimica dei composti organici, che sono rilevanti fino ad oggi.

Tutte queste scoperte hanno determinato l'argomento del biologicochimica: carbonio e suoi composti. Ulteriori scoperte miravano a studiare i meccanismi delle reazioni chimiche nella materia organica, a stabilire la natura elettronica delle interazioni e a considerare la struttura dei composti.

La seconda metà del XIX e XX secolo: il tempo delle scoperte chimiche globali

La storia dello sviluppo della chimica organica nel corsoil tempo subì sempre più cambiamenti. Il lavoro di molti scienziati sui meccanismi dei processi interni nelle molecole, nelle reazioni e nei sistemi ha prodotto risultati fruttuosi. Così, nel 1857, Friedrich Kekule sviluppa la teoria della valenza. Deve anche il merito più grande: la scoperta della struttura della molecola dell'idrocarburo aromatico benzene. Allo stesso tempo, A.M. Butlerov ha formulato le disposizioni della teoria della struttura dei composti, in cui indica la tetravalenza del carbonio e il fenomeno dell'esistenza di isomeri e isomeri.

V.V. Markovnikov e A.M.Zaitsev approfondisce lo studio dei meccanismi di reazione nella materia organica e formula una serie di regole che spiegano e confermano questi meccanismi. Nel 1873-1875 I. Vislicenus, Van't Hoff e Le Belle studiano la disposizione spaziale degli atomi nelle molecole, scoprono l'esistenza degli stereoisomeri e diventano i fondatori di un'intera scienza: la stereochimica. Molte persone diverse sono state coinvolte nella creazione del campo biologico che abbiamo oggi. Pertanto, gli scienziati di chimica organica meritano attenzione.

La fine del XIX e XX secolo è il periodo delle scoperte globali nei settori farmaceutico, delle vernici e delle vernici e della chimica quantistica. Considera le scoperte che hanno fornito il massimo valore della chimica organica.

1. 1881 M. Konrad e M. Goodzeit sintetizzarono anestetici, acido veronal e salicilico.
2. 1883 L. Knorr ha ricevuto antipirina.
3. 1884 F. Stoll riceve il pyramidon.
4. 1869 i fratelli Hyatt ricevettero la prima fibra sintetica.
5. 1884 D. Eastman sintetizza una pellicola fotografica di celluloide.
6. 1890 Si ottiene la fibra rame-ammoniaca di L. Depassi.
7. 1891 Ch. Cross con i colleghi ricevette la viscosa.
8. 1897 F. Mischer e Buchner fondano la teoria dell'ossidazione biologica (furono scoperti fermentazione senza cellule ed enzimi come biocatalizzatori).
9. 1897 F. Mischer scopre gli acidi nucleici.
10. L'inizio del XX secolo: nuova chimica dei composti dell'organoelemento.
11. 1917 Lewis scopre la natura elettronica dei legami chimici nelle molecole.
12. 1931 Hückel è il fondatore dei meccanismi quantistici in chimica.
13. 1931-1933 Lymus Pauling sostiene la teoria della risonanza e in seguito i suoi collaboratori rivelano l'essenza delle direzioni nelle reazioni chimiche.
14. 1936 nylon sintetizzato.
15. 1930-1940 AE Arbuzov dà origine allo sviluppo di composti organofosfati, che sono la base per la produzione di plastica, medicinali e insetticidi.
16. 1960 L'accademico Nesmeyanov ei suoi studenti creano il primo alimento sintetico in condizioni di laboratorio.
17. 1963 Du Vigne riceve l'insulina, un enorme passo avanti nella medicina.
18. 1968 L'indiano H. G. Koran riuscì a ottenere un gene semplice, che aiutò a decifrare il codice genetico.

Pertanto, l'importanza della chimica organica inla vita delle persone è semplicemente colossale. Plastiche, polimeri, fibre, pitture e vernici, gomme, gomme, materiali in PVC, polipropilene e polietilene e molte altre sostanze moderne, senza le quali la vita oggi è semplicemente impossibile, hanno attraversato un difficile percorso alla loro scoperta. Centinaia di scienziati hanno contribuito con i loro molti anni di meticoloso lavoro a formare una storia comune dello sviluppo della chimica organica.

Sistema moderno di composti organici

Avendo percorso un percorso enorme e difficile nello sviluppo,la chimica organica non si ferma oggi. Si conoscono più di 10 milioni di connessioni e questo numero cresce ogni anno. Pertanto, esiste una certa struttura sistematica della disposizione delle sostanze che la chimica organica ci fornisce. La classificazione dei composti organici è presentata nella tabella.

Lo studio dell'intera varietà di sostanze e reazioni in cui entrano è oggi oggetto di chimica organica.

Tipi di legami chimici nelle sostanze organiche

Eventuali connessioni sono caratterizzate dainterazioni elettrone-statiche all'interno delle molecole, che nella materia organica sono espresse in presenza di legami covalenti polari e covalenti non polari. Nei composti organometallici è possibile una debole interazione ionica.

I legami non polari covalenti sorgono tra C-Cinterazione in tutte le molecole organiche. L'interazione polare covalente è caratteristica di diversi atomi non metallici nella molecola. Ad esempio, C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S. Questi sono tutti i legami nella chimica organica che esistono per formare composti.

Varietà di formule di sostanze nella materia organica

Le formule più comuni che esprimonola composizione quantitativa del composto è chiamata empirica. Tali formule esistono per ogni sostanza inorganica. Ma quando si è trattato di formulare formule organiche, gli scienziati hanno dovuto affrontare molte sfide. In primo luogo, la massa di molti di loro è di centinaia, se non migliaia. È difficile definire una formula empirica per una sostanza così enorme. Pertanto, nel tempo, è apparsa una sezione di chimica organica come l'analisi organica. Gli scienziati Liebig, Wöhler, Gay-Lussac e Berzelius sono considerati i suoi fondatori. Insieme ai lavori di A.M. Butlerov, hanno determinato l'esistenza di isomeri - sostanze che hanno la stessa composizione qualitativa e quantitativa, ma differiscono nella struttura della molecola e nelle proprietà. Ecco perché la struttura dei composti organici è oggi espressa non da una formula empirica, ma da una formula strutturale completa o strutturale abbreviata.

Queste strutture sono caratteristiche e distintiveuna caratteristica che ha la chimica organica. Le formule vengono scritte utilizzando trattini che indicano legami chimici. ad esempio, la formula strutturale abbreviata per il butano sarà CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃... La formula strutturale completa mostra tutti i legami chimici in una molecola.

C'è anche un modo per annotare le formule molecolari dei composti organici. Sembra lo stesso empirico in inorganico. Per il butano, ad esempio, sarà così: С₄H₁₀... Cioè, la formula molecolare dà un'ideasolo sulla composizione qualitativa e quantitativa del composto. I legami strutturali caratterizzano i legami in una molecola, quindi, possono essere utilizzati per prevedere le proprietà future e il comportamento chimico di una sostanza. Queste sono le caratteristiche che ha la chimica organica. Le formule sono scritte in qualsiasi forma, ognuna di esse è considerata corretta.

Tipi di reazioni in chimica organica

Esiste una certa classificazione della chimica organica in base al tipo di reazioni che avvengono. Inoltre, esistono diverse classificazioni di questo tipo, secondo vari criteri. Consideriamo i principali.

Meccanismi di reazioni chimiche mediante metodi di rottura e formazione di legami:

• omolitico o radicale;
• eterolitico o ionico.

Reazioni per tipo di trasformazione:

• catena radicale;
• sostituzione alifatica nucleofila;
• sostituzione aromatica nucleofila;
• reazioni di eliminazione;
• connessione elettrofila;
• condensazione;
• ciclizzazione;
• sostituzione elettrofila;
• reazioni di riarrangiamento.

Con il metodo di avvio della reazione (iniziazione) e conordine cinetico anche a volte le reazioni sono classificate. Queste sono le caratteristiche principali delle reazioni che ha la chimica organica. La teoria che descrive i dettagli del corso di ciascuna reazione chimica è stata scoperta a metà del XX secolo ed è confermata e integrata fino ad oggi con ogni nuova scoperta e sintesi.

Va notato che, in generale, le reazioni in organicoprocedere in condizioni più severe rispetto alla chimica inorganica. Ciò è dovuto alla maggiore stabilizzazione delle molecole di composti organici dovuta alla formazione di forti legami intra e intermolecolari. Pertanto, praticamente nessuna reazione è completa senza aumentare la temperatura, la pressione o l'uso di un catalizzatore.

Definizione moderna di chimica organica

In generale, lo sviluppo della chimica organica è andato avantimodo intensivo per diversi secoli. È stata accumulata un'enorme quantità di informazioni sulle sostanze, le loro strutture e le reazioni in cui possono entrare. Sono state sintetizzate milioni di materie prime utili e semplicemente necessarie utilizzate in vari campi della scienza, della tecnologia e dell'industria. Il concetto di chimica organica oggi è percepito come qualcosa di grandioso e grande, numeroso e complesso, vario e significativo.

Un tempo la prima definizione di questo grandesezione di chimica era ciò che Berzelius ha dato: è una chimica che studia le sostanze isolate dagli organismi. È passato molto tempo da quel momento, molte scoperte sono state fatte e un gran numero di meccanismi di processi intrachimici sono stati realizzati e rivelati. Di conseguenza, oggi esiste un concetto diverso di cosa sia la chimica organica. La definizione gli viene data come segue: è la chimica del carbonio e di tutti i suoi composti, nonché i metodi per la loro sintesi.