Organiskā ķīmija

Organiskā ķīmija ir ķīmijas nozare, kas pēta organiskās vielas un to reakcijas. (Oglekli saturošas vielas). Par organiskām vielām netiek uzskatīti karbonāti, karbonili, karbīdi, cianāti, cianīdi un rodanīdi (cianosulfīdi). Visas organiskās vielas satur oglekli, taču ne visas oglekli saturošās vielas ir organiskās vielas. Ogleklis ir izplatītākais elements, kas spēj veidot stabilas ķīmiskās saites ar citiem oglekļa atomiem.

Organiskās ķīmijas likumi:

1. Par vērtību sauc elementu atomu spēju pievienot vai aizvietot noteiktu skaitu ūdeņraža atomu vai vienvērtīga elementa atomu.
2. Ogleklis organiskajos savienojumos ir četrvērtīgs
3. Organiskos savienojumus iedala:

• Cikliskie savienojumi
• Necikliskie savienojumi

Necikliskie savienojumi iedalās 2 grupās:

1. Taisnās virknes
2. Sazarotās virknes

Organiskajos savienojumos starp oglekļa atomiem var būt:

• Vienkāršas saites
• Divkāršas saites
• Trīskāršās saites

Vēsture

19. gadsimta sākumā ķīmiķi galvenokārt domāja, ka dzīvo organismu savienojumi ir pārāk komplicēti uzbūvē, lai spētu sastāvēt no neorganiskām vielām, un dzīvu organismu vielām īpašības piešķir sevišķs "vitāls spēks" jeb vitālisms. Viņi nosauca šos savienojumus par "organiskiem", un atzina, ka tie jāpēta atšķirīgi no neorganiskiem materiāliem. Tie bija daudzsološi pētījumi.

Liels solis uz priekšu organiskās ķīmijas attīstībā bija atklājums, ka organiskām vielām varētu būt saistība ar neorganiskiem savienojumiem un tos varētu iegūt laboratorijā bez "vitālā spēka" palīdzības. Aptuveni 1816. gadā Maikls Ševrols (Michel Chevreul) sāka pētīt ziepes, kas bija veidotas no dažādiem taukiem un sārmiem. Viņš izdalīja dažādas organiskas skābes, kas kombinācijās ar sārmiem veido ziepes. Iegūstot šīs vielas individuālā veidā, viņš demonstrēja, ka ir iespējams veikt ķīmiskas izmaiņas dažādos taukos (kuri tradicionāli nāca no organiskiem avotiem), radot jaunus savienojumus bez "vitālā spēka" līdzdalības. 1828. gadā Frīdrihs Vēlers (Friedrich Wöhler) pirmais ieguva organisku vielu - urīnvielu jeb karbamīdu, kas ir urīna sastāvdaļa, no neorganiskas vielas - amonija cianāta NH₄OCN. Tagad šo reakciju sauc par Vēlera sintēzi. Kaut arī Vēlers vēl ilgu laiku neizdarīja secinājumus, kas varētu apgāzt teoriju par "vitālo spēku", šis bija pagrieziena punkts organiskajā ķīmijā.

Nākamo lielo soli veica Viljams Henrijs Perkins 1856. gadā, kurš, mēģinādams mākslīgi sintezēt hinīnu, nejauši ieguva organisku krāsvielu (tagad to sauc par Perkina purpurvioleto jeb moveīnu). Tas izraisīja milzīgu naudas pieplūdumu un interesi par organisko ķīmiju. Cits solis bija DDT iegūšana laboratorijā, kas izdevās austriešu ķīmiķim Otmāram Zeidleram 1874. gadā (šī savienojuma insekticīdās īpašības tika atklātas tikai 1939. gadā).

Izšķirošais lūzums organiskās ķīmijas teorijā bija organisko savienojumu struktūras jēdziens, kuru neatkarīgi viens no otra un vienlaicīgi izstrādāja Frīdrihs Augusts Kekulē un Arčibalds Skots Kūpers 1858. gadā. Abi ķīmiķi izvirzīja teoriju, ka četrvērtīgie oglekļa atomi var savienoties viens ar otru, veidojot oglekļa atomu ķēdes un gredzenus. Šo struktūru bija iespējams noskaidrot, izmantojot ķīmiskās reakcijas.

Organiskās ķīmijas vēsture turpinās ar naftas izpēti un tās sadalīšanu frakcijās pēc viršanas temperatūrām. Dažādo naftā ietilpstošo vielu pārvērtības daudzveidīgos ķīmiskos procesos pētīja naftas ķīmija, kas veicināja naftas ķīmiskās industrijas dzimšanu, kura veiksmīgi izstrādāja mākslīgo gumiju, daudzas organiskas līmes, piedevas, kas maina no naftas iegūto produktu īpašības, kā arī plastmasas.

Farmaceitiskās ķīmijas pirmsākumā - 19. gadsimta pēdējā dekādē — vācu ķīmiķis Fēlikss Hofmans, firmas Bayer AG darbinieks, sāka iegūt acetilsalicilskābi, ko pazīst arī kā aspirīnu, medicīniski izmantojamā formā.

Agrāk organiskās reakcijas tika pielietotas, izmantojot nejaušības principu, "uz labu laimi". Tādējādi tika iegūtas daudzas vielas, kā nejauši atklātais Perkina purpurvioletais. Sākot ar 20. gadsimtu, organiskās ķīmijas progress ļāva sintēzēm izmantot specifiski izvēlētas sastāvdaļas un pat izplānot molekulu sintēzi ar vēlamo struktūru. Jaunu vielu sintēze no dotajām iespējami vienkāršām sastāvdaļām tiek saukta par totālu sintēzi. Dabisku vielu totāla sintēze sākās ar urīnvielu, bet vēlāk tika iegūtas sarežģītākas vielas, kā glikoze vai terpineols. 1907. gadā Gustavs Kompa veica pirmo komerciālo totālo sintēzi, iegūdams naftalīnu. Ļoti nozīmīgi bija atklājumi farmaceitiskajā ķīmijā, piemēram, holesterīna atvasinājumu sintēze pavēra ceļu uz cilvēka hormoniem un to modificēšanu. Kopš 20. gadsimta sākuma totālās sintēzes sarežģītība pieauga, piemēram, tika iegūta lizergīnskābe un vitamīns B₁₂. Šodien, izmantojot tā saucamās asimetriskās sintēzes, iespējams iegūt pat vielu ar 10 optiskajiem centriem noteiktus optiskos izomērus.

Bioķīmija jeb dzīvo organismu ķīmija, sāka pētīt tajos ietilpstošo savienojumu struktūru un mijiedarbību kā in vitro (laboratorijā, ārpus dzīvā organisma), tā arī in vivo (dzīvajās sistēmās), tikai 20. gadsimtā, paveroties lielām iespējām iegūt jaunus organiskos savienojumus.