Geschichte der Entwicklung der organischen Chemie. Das Thema und die Bedeutung der organischen Chemie

Wenige haben über die Rolle nachgedachtorganische Chemie im Leben des modernen Menschen. Aber es ist riesig, es ist schwer es zu überschätzen. Schon am Morgen, wenn ein Mensch aufwacht und sich waschen geht, und bis zum Abend, wenn er zu Bett geht, wird er jede Minute von Produkten der organischen Chemie begleitet. Zahnbürste, Kleidung, Papier, Kosmetik, Möbel und Einrichtungsgegenstände und vieles mehr - all dies gibt uns das. Aber einmal war alles völlig falsch und sie wussten sehr wenig über organische Chemie.

Betrachten wir einmal, wie sich die Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie Schritt für Schritt entwickelt hat.

1. Die Zeit der Entwicklung vor dem 14. Jahrhundert, genannt das Elementare.

2. XV - XVII Jahrhundert - der Beginn der Entwicklung oder, Iatrochemie, Alchemie.

3. Jahrhundert XVIII - XIX - die Regel der Theorie des Vitalismus.

4. XIX - XX Jahrhunderte - intensive Entwicklung, wissenschaftliche Bühne.

Der Anfang oder das elementare Stadium der Bildung der Chemie organischer Verbindungen

Diese Zeit impliziert die GeburtKonzepte der Chemie, Ursprünge. Und die Ursprünge reichen bis ins antike Rom und nach Ägypten zurück, wo sehr fähige Menschen gelernt haben, aus natürlichen Rohstoffen - den Blättern und Stängeln von Pflanzen - Farbstoffe zum Färben von Gegenständen und Kleidung zu gewinnen. Sie waren Indigo, reich an blauer Farbe, und Alizorin, das buchstäblich alles in saftige und attraktive Orange- und Rottöne färbte. Ungewöhnlich wendige Bewohner verschiedener Nationalitäten der gleichen Zeit lernten auch, Essig zu bekommen, um alkoholische Getränke aus zucker- und stärkehaltigen Stoffen pflanzlichen Ursprungs herzustellen.

Es ist bekannt, dass sehr häufige ProdukteIn dieser historischen Zeit gab es tierische Fette, Harze und Pflanzenöle, die von Heilern und Köchen verwendet wurden. Genauso wie verschiedene Gifte als Hauptwaffe der zwischenmenschlichen Beziehungen in Gebrauch kamen. Alle diese Stoffe sind Produkte der organischen Chemie.

Aber leider ist das Konzept der "Chemie" nicht soexistierte, und das Studium spezifischer Substanzen, um die Eigenschaften und die Zusammensetzung festzustellen, trat nicht auf. Daher wird diese Periode spontan genannt. Alle Entdeckungen waren lässige, unfokussierte Natur des alltäglichen Wertes. Das ging bis zum nächsten Jahrhundert.

Die Periode der Iatrochemie ist ein vielversprechender Anfang der Entwicklung.

Tatsächlich war es im XVI - XVII Jahrhundertentstehen direkte Ideen über Chemie als Wissenschaft. Dank der Arbeit der damaligen Wissenschaftler wurden einige organische Substanzen gewonnen, einfache Geräte für die Destillation und Sublimation von Substanzen erfunden, spezielle chemische Gefäße verwendet, um Substanzen zu mahlen, um die Naturprodukte in Bestandteile zu zerlegen.

Der Schwerpunkt der damaligen Arbeit warMedizin Der Wunsch, die notwendigen Medikamente zu erhalten, führte dazu, dass den Pflanzen ätherische Öle und andere Rohstoffe zugeteilt wurden. So erhielt Karl Scheele einige organische Säuren aus pflanzlichen Materialien:

• Apfel;
• Zitrone;
• gallisch;
• Milch;
• Oxalic

Über das Studium von Pflanzen und die Sekretion dieser SäurenEs dauerte 16 Jahre (von 1769 bis 1785). Dies war der Beginn der Entwicklung, es wurden die Grundlagen der organischen Chemie gelegt, die direkt als Teil der Chemie definiert und später benannt wurde (Anfang des 18. Jahrhunderts).

In der gleichen Zeit des Mittelalters G.F. Ruel isolierte Harnsäurekristalle aus Harnstoff. Andere Chemiker erhielten Bernsteinsäure aus Weinsäure. Die Methode der Trockendestillation von pflanzlichen und tierischen Rohstoffen, durch die im Alltag Essigsäure, Diethylether oder Holzalkohol anfällt.

Dies war der Beginn der intensiven Entwicklung der organischen chemischen Industrie in der Zukunft.

Vis vitalis oder "Lebenskraft"

XVIII - XIX Jahrhundert für organische Chemie ist sehrsind zweifach: Zum einen gibt es eine Reihe von Entdeckungen, die von großer Bedeutung sind. Andererseits wird das Wachstum und die Anhäufung des notwendigen Wissens und der richtigen Ideen durch die vorherrschende Theorie des Vitalismus lange Zeit gehemmt.

Stellte diese Theorie vor und benannte das HauptJens Jacobs Berzelius, der selbst auch die organische Chemie definiert hat (das genaue Jahr ist unbekannt, entweder 1807 oder 1808). Nach den Bestimmungen dieser Theorie können organische Substanzen nur in lebenden Organismen (Pflanzen und Tieren einschließlich des Menschen) gebildet werden, da nur Lebewesen eine besondere "Lebenskraft" haben, die die Herstellung dieser Substanzen ermöglicht. Aus anorganischen Stoffen ist es absolut unmöglich, organische Stoffe zu gewinnen, da sie unbelebte Produkte sind, die nicht brennbar sind und keine Vitalität haben.

Derselbe Wissenschaftler wurde als erster angebotenEinordnung aller damals bekannten Verbindungen in anorganische (nicht lebende, alle Substanzen wie Wasser und Salze) und organische (lebende wie Olivenöl und Zucker). Berzelius war auch der erste, der konkret erkannte, was organische Chemie ist. Die Definition lautete: Dies ist ein Abschnitt der Chemie, der Substanzen untersucht, die aus lebenden Organismen isoliert wurden.

In dieser Zeit haben Wissenschaftler die Umwandlung organischer Substanzen in anorganische Substanzen beispielsweise während der Verbrennung leicht durchgeführt. Über die Möglichkeit von Rücktransformationen war jedoch nichts bekannt.

Das Schicksal war bereit, so zu entsorgen, dass es ein Schüler von Jens Berzelius war.

Der deutsche Wissenschaftler arbeitete an Cyanidverbindungenund in einem der Experimente konnte er harnsäureähnliche Kristalle erhalten. Nach einer gründlicheren Studie war er überzeugt, dass es ihm tatsächlich gelang, organische Substanz aus anorganischer Materie ohne vis vitalis zu gewinnen. Egal wie skeptisch Berzelius war, er musste diese unbestreitbare Tatsache zugeben. Damit war der erste Schlag gegen die vitalistischen Ansichten geschlagen. Die Geschichte der Entwicklung der organischen Chemie begann an Bedeutung zu gewinnen.

Eine Reihe von Entdeckungen, die den Vitalismus zerstörten

Der Erfolg von Veler inspirierte die Chemiker des 18. Jahrhunderts,Daher begannen allgegenwärtige Tests und Experimente mit dem Ziel, organische Substanzen unter künstlichen Bedingungen zu gewinnen. Es gab mehrere solcher Synthesen von entscheidender und größter Bedeutung.

1. 1845 - Adolf Kolbe, ein Schüler von Vehler, verwaltete aus einfachen anorganischen Stoffen C, H₂Oh!₂ mehrstufige vollständige Synthese von Essigsäure, einer organischen Substanz.
2. 1812 synthetisierte Constantin Kirchhoff Glucose aus Stärke und Säure.
3. 1820 denaturierte Henri Brakonno das Protein mit Säure, behandelte dann die Mischung mit Salpetersäure und erhielt die erste von 20 später synthetisierten Aminosäuren - Glycin.
4. 1809 Michel Chevrel hat die Zusammensetzung der Fette untersucht und versucht, sie in ihre Bestandteile zu zerlegen. Als Ergebnis erhielt er Fettsäuren und Glycerin. 1854 setzte Jean Berthelot die Arbeit von Chevrel fort und erhitzte Glycerin mit Stearinsäure. Das Ergebnis ist ein Fett, das der Struktur der natürlichen Verbindungen sehr nahe kommt. In der Zukunft gelang es ihm, andere Fette und Öle zu erhalten, die sich in der Molekülstruktur etwas von natürlichen Analoga unterschieden. Das heißt, es hat sich die Möglichkeit erwiesen, neue organische Verbindungen von großer Bedeutung im Labor zu erhalten.
5. J. Berthelot synthetisierte Methan aus Schwefelwasserstoff (H₂S) und Schwefelkohlenstoff (CS₂).
6. 1842 konnte Zinin Anilin, einen Farbstoff aus Nitrobenzol, synthetisieren. Später gelang es ihm, eine Reihe von Anilinfarbstoffen zu erhalten.
7. A. Bayer gründet ein eigenes Labor, in dem er aktive und erfolgreiche Synthesen von organischen Farbstoffen wie natürliche Farbstoffe durchführt: Alizarin, Indigoid, Anthrochinon, Xanthen.
8. 1846 Synthese von Nitroglycerin durch Sobrero-Wissenschaftler. Er entwickelte auch eine Typentheorie, die nahe legt, dass Substanzen einigen anorganischen ähnlich sind und durch Ersetzen der Wasserstoffatome in der Struktur erhalten werden können.
9. 1861 synthetisierte A. M. Butlerov eine zuckerhaltige Substanz aus Formalin. Er formulierte auch die Prinzipien der Theorie der chemischen Struktur von organischen Verbindungen, die bis heute relevant sind.

Alle diese Entdeckungen identifizierten das Thema BioChemie - Kohlenstoff und seine Verbindungen. Weitere Entdeckungen zielten darauf ab, die Mechanismen chemischer Reaktionen in organischen Stoffen zu untersuchen, die elektronische Natur von Wechselwirkungen zu bestimmen und die Struktur von Verbindungen zu untersuchen.

Die zweite Hälfte des 19. und 20. Jahrhunderts - die Zeit globaler chemischer Entdeckungen

Die Geschichte der Entwicklung der organischen Chemie ist vorbeiDie Zeit hat alle großen Veränderungen durchgemacht. Die Arbeit vieler Wissenschaftler an den Mechanismen innerer Prozesse in Molekülen, Reaktionen und Systemen lieferte fruchtbare Ergebnisse. So entwickelte Friedrich Kekule 1857 die Valenztheorie. Er besitzt auch den größten Verdienst - die Entdeckung der Struktur des aromatischen Kohlenwasserstoffmoleküls Benzol. Gleichzeitig formuliert A. M. Butlerov die Theorie der Struktur von Verbindungen, in der er Tetravalenz auf Kohlenstoff und das Phänomen der Isomerie und der Isomere aufzeigt.

V. V. Markovnikov und A.M. Zaitsev beschäftigt sich mit der Untersuchung der Reaktionsmechanismen in organischen Stoffen und formuliert eine Reihe von Regeln, die diese Mechanismen erklären und bestätigen. 1873 - 1875 I. Vistilisus, Vant-Hoff und Les Belle untersuchen die räumliche Anordnung von Atomen in Molekülen, entdecken die Existenz von Stereoisomeren und werden Vorfahren der gesamten Wissenschaft - Stereochemie. Viele verschiedene Leute haben an der Schaffung des Bereichs organischer Materie mitgewirkt, den wir heute haben. Daher verdienen Wissenschaftler der organischen Chemie Aufmerksamkeit.

Das Ende des 19. und 20. Jahrhunderts ist die Zeit globaler Entdeckungen in der pharmazeutischen Industrie, Farben- und Lackindustrie, Quantenchemie. Betrachten Sie die Entdeckungen, die den maximalen Wert der organischen Chemie erbrachten.

1. 1881 synthetisierten M. Conrad und M. Goodceate Anästhetika, Veronal und Salicylsäure.
2. 1883 erhielt L. Knorr Antipyrin.
3. 1884 erhielt F. Stoll das Pyramidon.
4. 1869 erhielten die Hyatt-Brüder die ersten Kunstfasern.
5. 1884 synthetisierte D. Eastman einen Zelluloidfilm.
6. 1890 wurde L.Anneassum Kupfer-Ammoniumfaser erhalten.
7. 1891 erhielten Ch. Cross und seine Kollegen Viskose.
8. 1897 gründeten F. Misher und Buchner die Theorie der biologischen Oxidation (zellfreie Fermentation und Enzyme wurden als Biokatalysatoren entdeckt).
9. 1897 F. Misher entdeckte Nukleinsäuren.
10. Der Beginn des 20. Jahrhunderts ist eine neue Chemie von Organoelementverbindungen.
11. 1917 entdeckte Lewis die elektronische Natur der chemischen Bindung in Molekülen.
12. 1931 Hückel - Begründer der Quantenmechanismen in der Chemie.
13. 1931-1933 Laimus Pauling begründet die Theorie der Resonanz, und später zeigen seine Mitarbeiter die Trends der chemischen Reaktionen.
14. 1936 synthetisierte Nylon.
15. 1930-1940 Arbuzov führt zur Entwicklung von Phosphorganverbindungen, die die Grundlage für die Herstellung von Kunststoffen, Medikamenten und Insektiziden darstellen.
16. 1960 Akademiker Nesmeyanov mit Studenten schafft unter Laborbedingungen das erste synthetische Lebensmittel.
17. 1963. Du Vinho bekommt Insulin, was in der Medizin ein großer Fortschritt ist.
18. 1968 gelang es dem indischen H. G. Koran, ein einfaches Gen zu erhalten, das zur Entschlüsselung des genetischen Codes beitrug.

Also der Wert der organischen Chemie inDas Leben der Menschen ist einfach großartig. Kunststoffe, Polymere, Fasern, Farben und Lacke, Kautschuke, Gummi, PVC-Materialien, Polypropylene und Polyethylene und viele andere moderne Substanzen, ohne die das Leben heute einfach nicht möglich erscheint, haben einen schwierigen Weg gefunden. Hunderte von Wissenschaftlern haben ihre langjährige harte Arbeit geleistet, um eine gemeinsame Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie zu entwickeln.

Modernes System organischer Verbindungen

Einen großen und schwierigen Weg in der Entwicklung gegangen,Organische Chemie steht heute nicht still. Es sind mehr als 10 Millionen Verbindungen bekannt, und diese Zahl wächst von Jahr zu Jahr. Daher gibt es eine bestimmte systematisierte Struktur der Substanzen, die die organische Chemie uns gibt. Die Einteilung der organischen Verbindungen ist in der Tabelle dargestellt.

Verbindungsklasse	Merkmale der Struktur	Allgemeine Formel
Kohlenwasserstoffe (nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen zusammengesetzt)	gesättigt (nur Sigma St.); ungesättigt (Sigma und Pi über.); azyklisch; zyklisch.	Alkane cnH2n + 2; Alkene, Cycloalkane CnH2n; Alkine, Alkadiene CnH2n-2; Arenas C6H2n-6.
Substanzen mit verschiedenen Heteroatomen in der Hauptgruppe	Halogene; OH-Gruppe (Alkohole und Phenole); Gruppe R-O-R (Ether).	R-Hal; R-OH; R-o-r.
Carbonylverbindungen	Aldehyde; Ketone; Chinone.	R-C (H) = O
Verbindungen, die eine Carboxylgruppe enthalten	Carbonsäuren; Ester.	R-COOH; R-COOR.
Verbindungen, die im Molekül Schwefel, Stickstoff oder Phosphor enthalten	Kann zyklisch und azyklisch sein	-
Metallorganische Verbindungen	Kohlenstoff ist direkt an ein anderes Element gebunden, nicht an Wasserstoff.	SE
Organometallverbindungen	Kohlenstoffgebunden an Metall	S-me
Heterocyclische Verbindungen	Die Basis der Struktur des Zyklus mit seinen konstituierenden Heteroatomen	-
Natürliche Substanzen	Große Polymermoleküle, die Bestandteil natürlicher Verbindungen sind	Proteine, Nukleinsäuren, Aminosäuren, Alkaloide usw.
Polymere	Substanzen mit hohem Molekulargewicht, die auf monomeren Einheiten basieren	n(-R-R-R-)

Das Studium der Vielfalt der Substanzen und Reaktionen, in die sie eintreten, ist heute Gegenstand der organischen Chemie.

Arten von chemischen Bindungen in organischen Substanzen

Für alle Verbindungen charakteristischElektronen-statische Wechselwirkungen in Molekülen, die in Gegenwart von kovalenten polaren und kovalenten nichtpolaren Bindungen in organischem Material exprimiert werden. In metallorganischen Verbindungen können schwache ionische Wechselwirkungen auftreten.

Kovalente unpolare Bindungen treten zwischen CC aufWechselwirkung in allen organischen Molekülen. Die kovalente polare Wechselwirkung ist charakteristisch für verschiedene Nichtmetallatome in einem Molekül. Zum Beispiel C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S. Dies sind alles Verbindungen in der organischen Chemie, die Verbindungen bilden.

Sorten von Formeln von Stoffen in organischen

Die am häufigsten verwendeten FormelnDie quantitative Zusammensetzung der Verbindungen wird als empirisch bezeichnet. Solche Formeln existieren für jede anorganische Substanz. Bei der Zusammenstellung von Formeln aus organischer Materie stellten sich jedoch viele Probleme für Wissenschaftler. Erstens beträgt die Masse vieler von ihnen Hunderte oder sogar Tausende. Es ist schwierig, die empirische Formel für eine solch enorme Substanz zu bestimmen. Im Laufe der Zeit erschien dieser Abschnitt der organischen Chemie daher als organische Analyse. Ihre Gründer sind die Wissenschaftler Liebig, Voler, Gay-Lussac und Berzelius. Zusammen mit den Arbeiten von A. M. Butlerov bestimmten sie die Existenz von Isomeren - Substanzen, die die gleiche qualitative und quantitative Zusammensetzung aufweisen, sich aber in der Struktur des Moleküls und den Eigenschaften unterscheiden. Deshalb wird die Struktur organischer Verbindungen heute nicht durch eine empirische, sondern durch eine strukturelle vollständige oder strukturell abgekürzte Formel ausgedrückt.

Diese Strukturen sind charakteristisch und unverwechselbar.Merkmal, das die organische Chemie hat. Formeln werden unter Verwendung von Bindestrichen für chemische Bindungen geschrieben. Die abgekürzte Strukturformel von Butan ist beispielsweise CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃. Die vollständige Strukturformel zeigt alle im Molekül vorhandenen chemischen Bindungen.

Es gibt auch eine Möglichkeit, Molekülformeln für organische Verbindungen zu schreiben. In anorganischer Hinsicht sieht es genauso empirisch aus. Für Butan zum Beispiel wird es so sein: C₄H₁₀. Das heißt, die molekulare Formel gibt eine Ideenur über die qualitative und quantitative Zusammensetzung der Verbindung. Strukturelle Bindungen charakterisieren Bindungen in einem Molekül, daher können die zukünftigen Eigenschaften und das chemische Verhalten einer Substanz daraus vorhergesagt werden. Dies sind die Merkmale der organischen Chemie. Formeln werden in beliebiger Form geschrieben, und jede wird als korrekt betrachtet.

Arten von Reaktionen in der organischen Chemie

Es gibt eine eindeutige Klassifizierung der organischen Chemie nach der Art der Reaktionen, die auftreten. Darüber hinaus gibt es mehrere solcher Klassifizierungen nach verschiedenen Kriterien. Betrachten Sie die wichtigsten.

Mechanismen chemischer Reaktionen durch Brechungs- und Bindungsverfahren:

• homolytisch oder radikalisch;
• heterolytisch oder ionisch.

Reaktionen nach Transformationstypen:

• Kettenradikal;
• nucleophile aliphatische Substitution;
• nucleophile aromatische Substitution;
• Eliminierungsreaktionen;
• elektrophile Bindung;
• Kondensation;
• Cyclisierung;
• elektrophile Substitution;
• Umlagerungsreaktionen.

Zum Start der Reaktion (Initiierung) undkinetische Ordnung auch Reaktionen werden manchmal klassifiziert. Dies sind die Hauptmerkmale der Reaktionen der organischen Chemie. Die Theorie, die den Ablauf jeder chemischen Reaktion detailliert beschreibt, wurde Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckt und wird bis jetzt mit jeder neuen Entdeckung und Synthese bestätigt und ergänzt.

Es sei darauf hingewiesen, dass im Allgemeinen Reaktionen in organischen Stoffen auftretenStrömung unter strengeren Bedingungen als in der anorganischen Chemie. Dies liegt an der stärkeren Stabilisierung der Moleküle organischer Verbindungen aufgrund der Bildung starker intramolekularer und intermolekularer Bindungen. Daher kann fast keine Reaktion ohne Erhöhung der Temperatur, des Drucks oder der Verwendung des Katalysators auskommen.

Moderne Definition der organischen Chemie

Im Allgemeinen ging die Entwicklung der organischen Chemie weiterIntensive Wege über mehrere Jahrhunderte. Es wurden sehr viele Informationen über die Substanzen, ihre Strukturen und die Reaktionen gesammelt, in die sie eintreten können. Millionen nützlicher und einfach notwendiger Rohstoffe, die in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft, Technologie und Industrie verwendet werden, wurden synthetisiert. Das Konzept der organischen Chemie wird heute als etwas Großes und Großes, Vieles und Komplexes, Verschiedenes und Bedeutendes wahrgenommen.

Zu einer Zeit die erste Definition dieses großenBerzelius gab im Bereich Chemie die aus Organismen isolierten Substanzen an. Seit diesem Moment ist viel Zeit vergangen, es wurden viele Entdeckungen gemacht und eine Vielzahl von Mechanismen intrachemischer Prozesse wurde erkannt und offenbart. Infolgedessen gibt es heute eine andere Vorstellung davon, was organische Chemie ist. Die Definition wird ihr gegeben: Es ist die Chemie des Kohlenstoffs und all seiner Verbindungen sowie die Methoden ihrer Synthese.