ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение органической химии и основные направления ее развития из "Органическая химия" С органическими веществами человечество познакомилось в самый ранний период развития. Органические вещества получали из растений и животных организмов. Эти вещества обладали меньшей устойчивостью, чем вещества неживой природы, и имели более сложный состав. Приготовление пищи и одежды были первыми химическими процессами, которые уже в древности привели к получению первых индивидуальных органических веществ, таких, как сахар, спирт, уксус, винный камень, красители и др. [c.9] До середины XVIII в. органические вещества систематически не изучались. Первым химиком, который вплотную начал заниматься ими, был К- Шееле (около 1770 г. - До него были известны только четыре органические кислоты уксуеная, муравьиная, бензойная и янтарная. Шееле из природных продуктов получил винную, молочную, лимонную, яблочную и другие кислоты, а также глицерин. [c.9] Берцелиус в своем курсе химии рассматривал органические вещества в отдельной главе, при этом особенно подчеркивал большие различия между неорганическими и органическими веществами. Он считал, что неорганические соединения можно получить в лаборатории в результате различных химических превращений. Органические же соединения образуются только в организмах в результате жизненных процессов, под влиянием таинственной жизненной силы (uLS Vitalis). Так утвердилась теория витализма, согласно которой органические вещества не могут быть получены из простых неорганических веществ. Эта теория в значительной мере тормозила развитие исследований в органической химии. Но были химики, которые пытались доказать, что органические вещества могут быть получены в колбах из простых неорганических веществ, т. е. могут быть синтезированы. Борьба между сторонниками витализма и химиками-синтетиками уже давно принадлежит истории химии. Но эта борьба способствовала развитию таких важных сторон органической химии, как органический синтез и органический анализ. [c.9] Первые синтезы органических веществ удалось провести немецкому химику Ф. Вёлеру. В 1824 г. он наблюдал образование щавелевой кислоты из дициана, а в 1828 г.— образование мочевины из цианата аммония. Были разработаны методы для элементного анализа органических соединений Ж- Дюма разработал метод количественного определения азота, а Ю. Либих — метод определения углерода и водорода в органических соединениях. В середине XIX в. быстро расцвел органический синтез. В 1845 г. Г. Кольбе синтезировал уксусную кислоту, в 50-е годы М. Бертло из простых неорганических веществ синтезировал муравьиную кислоту, этиловый спирт, ацетилен, бензол, метан, а из глицерина и жирных кислот получил жиры. [c.10] Русский химик А. М. Бутлеров в 1861 г. из метилениодида получил полимер формальдегида, а на основе последнего впервые получил сахаристое вещество метиленнтан , т. е. осуществил первый полный синтез сахаристого вещества. [c.10] Одновременно развивались и укреплялись методы количественного элементного анализа органических соединений. [c.10] Весьма скоро химики убедились, что органические вещества подчиняются тем же закономерностям, что и неорганические. Но деление химии на неорганическую и органическую сохранилось. Критерием деления стал состав веществ. А. Кекуле в 1851 г. определил органическую химию как химию соединений углерода. Однако это определение не вполне последовательно. Есть группы соединений углерода, которые все-таки причисляют к неорганическим (оксид и диоксид углерода, карбонилы металлов, карбонаты, карбиды). В то же время все металлорганическне соединения могут быть причислены к органическим. Определение, данное Кекуле, упускает нз виду принципы образования органических соединений. [c.10] Все органические соединения являются производными соединений углерода и водорода — углеводородов. Углеводородов очень много. Прн замещении одного или более водородных атомов другими атомами или группировками получаем новые соединения. Аналогично, замещая углеродный атом другими (гетероатомами), получаем новые соединения, в том числе гетероциклические. Принципом построения органических соединений является замещение. [c.10] Органические соединения часто кроме атомов углерода и водорода содержат кислород, азот и другие элементы. Существует также возможность различного соединения атомов друг с другом. [c.10] Каждое конкретное соединение имеет определенное расположение атомов в молекуле, т. е. имеет определенное строение, или структуру. [c.11] Понятие о троении (структуре) органических соединений и соответствующая теория химического строения (структурная теория) возникли в 1858—1861 гг. и большую роль в этом сыграли работы трех ученых, имена которых вошли в историю химии,— немецкий химик А. Кекуле, шотландский химик А. Купер и русский химик А. М. Бутлеров. На основе теории строения стал возможным быстрый прогресс органической химии. [c.11] Развитие органической химии идет по двум основным направлениям с одной стороны, это развитие теоретической и синтетической оргагшческой химии, а с другой — развитие промышленного органического синтеза. Синтетическая органическая химия занимается получением различных, в том числе новых органических соединений и разработкой новых методов синтеза. Для успешного развития синтеза необходимы надежные методы анализа. Фактический материал, накопленный синтетической органической химией, систематизирует и объясняет теоретическая органическая химия. В свою очередь, новые теоретические выводы стимулируют поиск новых типов реакций и новых классов соединений. В этом заключается единство синтетической и теоретической органической химии, и на этом твердом фундаменте строится многоэтажное здание органической химии. Сказанное иллюстрирует сам ход развития химии. [c.11] Первый период — до рождения теории химического строения (1820—1860) — характеризуется интенсивным поиском в области синтеза для получения природных органических веществ. Исследования еще разрознены и не объединены в общую систему, т. е. фактов много, а взаимосвязи уловить не удается. Этот период хорошо описывает Ф. Вёлер в одном из своих писем Й. Берцелиусу (1835) Органическая химия может сейчас кого угодно свести с ума. Она представляется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмеливаешься проникнуть . Этот период закончился созданием теории строения, на основе которой и родилось неисчислимое количество новых идей. [c.11] Для периода, предшествующего возникновению электронных теорий (1860—1910), характерен особенно интенсивный расцвет синтеза, открытие новых классов органических соединений, синтез сложных природных веществ. Удалось синтезировать такие вещества, как природные красители ализарин (К. Гребе, К. Либерман, 1869) и индиго (А. Байер, 1879), алкалоид никотин (А. Пикте, 1904). Развивалась химия синтетических красителей, создавались первые синтетические лекарственные вещества. Зародились основы стереохимии (1874). [c.11] Современную синтетическую и теоретическую органическую химию отличает широкое применение физических методов, которые облегчают выяснение структуры соединения и исследование механизма реакции. Современная органическая химия вооружена множеством специфических приемов для введения определенных групп в органические соединения, эффективными методами для разделения смесей и очистки веществ. Стабильной теоретической базой органической химии являются электронная теория и представления квантовой химии. В настоящее время можно синтезировать почти любое сложное органическое соединение, теоретически можно предсказать существование новых необычных соединений. Синтезированы природные соединения с очень сложной структурой алкалоиды стрихнин и морфин, зеленый пигмент растений хлорофилл, витамин В12 (Р. Вудворд), полипептиды с более чем 30 остатками аминокислот например, гормон инсулин человека, состоящий из 51 остатка аминокислот (П. Зибер), рибонуклеиновые кислоты, состоящие из 50 и более нуклеозидов (Г. Корана). [c.12] На стыке двух наук — биохимии и органической химии — возникли новые научные направления — молекулярная биология и биоорганическая химия. Молекулярная биология — наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности путем изучения биологических объектов и систем на уровне, приближающемся к молекулярному, а в ряде случаев и достигающем этого предела. В первую очередь это касается белков и нуклеиновых кислот. Биоорганическая химия изучает органические вещества, участвующие в процессах жизнедеятельности (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины, углеводы, липиды, гормоны, алкалоиды и др.), занимается моделированием основных биопроцессов. [c.12] С другой стороны, органическая химия в некоторых областях стыкуется с физикой твердого тела. Синтезируются органические соединения, которые в твердом состоянии обладают свойствами полупроводников и металлов (органические полупроводники и органические металлы ) . Отмечены случаи, когда при низких температурах (ниже И К) кристаллы некоторых органических соединений приобрели свойство сверхпроводимости. [c.12] Органический синтез является не только основой органической химии, самой необходимой частью ее прогресса, но и отраслью увлекательной научной работы, которая полна приключений и требует высокого мастерства. [c.12] В настоящее время экономический и военный потенциал любого государства оценивается, в частности, и по уровню развития химической промышленности, в том числе промышленного органического и нефтехимического синтеза, так как он включает такие важные отрасли промышленности, как переработка нефти, природного газа и каменного угля, производство синтетического каучука, полимерных материалов, органических красителей, взрывчатых веществ, лекарственных веществ, средств для борьбы с сельскохозяйственными вредителями (пестицидов) и т. д. [c.13] Вернуться к основной статье