Obdobie skorého pučania
Termín „organická chémia“ prvýkrát zaviedol v roku 1806 Betzerius, „otec organickej chémie“. V tom čase bola pomenovaná ako protiklad „anorganickej chémie“. Kvôli vedeckým obmedzeniam môže byť predmetom výskumu organickej chémie iba organická hmota extrahovaná z prírodných živočíšnych a rastlinných organizmov. Preto mnohí chemici veria, že organické zlúčeniny sa dajú vyrobiť len vďaka existencii takzvanej „vitality“ v živých organizmoch a nie je možné ich syntetizovať z anorganických zlúčenín v laboratóriu.
V roku 1824 nemecký chemik Wühler hydrolyzoval kyanát na kyselinu šťaveľovú a v roku 1828 neúmyselne použil zahrievanie na premenu kyanátu amónneho na močovinu. Kyanid aj kyanát amónny sú anorganické zlúčeniny, zatiaľ čo kyselina šťaveľová a močovina sú organické zlúčeniny. Výsledky Wüllerových experimentov dali doktríne „životnej sily“ prvý vplyv. Odvtedy sa organické zlúčeniny ako kyselina octová syntetizovali z uhlíka, vodíka a iných prvkov a od teórie vitality sa postupne upustilo.
Vďaka zdokonaľovaniu a rozvoju metód syntézy sa v laboratóriu syntetizuje stále viac organických zlúčenín a väčšina z nich sa syntetizuje za podmienok, ktoré sú veľmi odlišné od podmienok v živých organizmoch. Postupne sa upúšťalo od doktríny „vitality“, no pojem „organická chémia“ sa používa dodnes.
Od začiatku 19. storočia do roku 1858, keď bol navrhnutý koncept valenčnej väzby, to bolo embryonálne obdobie organickej chémie. Počas tohto obdobia sa izolovalo mnoho organických zlúčenín, pripravili sa niektoré deriváty, ktoré boli kvalitatívne opísané a boli rozpoznané vlastnosti niektorých organických zlúčenín.
Francúzsky chemik Lavoisier zistil, že pri spaľovaní organických zlúčenín vzniká oxid uhličitý a voda. Jeho výskumná práca položila základ pre kvantitatívnu analýzu organických zlúčenín. V roku 1830 nemecký chemik Liebig vyvinul metódu analýzy uhlíka a vodíka a v roku 1833 francúzsky chemik Dumas zaviedol metódu analýzy dusíka. Zavedenie týchto organických kvantifikačných metód umožňuje chemikom nájsť experimentálne vzorce pre zlúčeninu.
V tom čase bolo veľmi ťažké vyriešiť problém, ako sú usporiadané a spájané atómy v molekule organických zlúčenín. Pôvodne organická chémia využívala binárnu teóriu na riešenie štrukturálneho problému organických zlúčenín. Dualistická teória tvrdí, že molekuly zlúčeniny možno rozdeliť na kladne nabité a záporne nabité a tieto dve drží pohromade elektrostatická sila. Prví chemici verili, že z hľadiska určitých chemických reakcií sú molekuly organických zlúčenín viazané elektrostatickými silami skupiny, ktorá zostáva pri reakcii nezmenená, a skupiny, ktorá sa v reakcii mení podľa elektrostatickej sily opačného náboja. Ale táto doktrína je sama o sebe veľmi rozporuplná.
Teóriu typológie založili francúzski chemici Gérard a Laurent. Táto teória popiera, že organické zlúčeniny sú zložené z kladne nabitých a záporne nabitých skupín a že organické zlúčeniny sú odvodené od niektorých materských zlúčenín, ktoré môžu byť substituované, a preto môžu byť klasifikované podľa týchto materských zlúčenín. Typológia zaraďuje mnohé organické zlúčeniny do rôznych typov, podľa ktorých sa dajú vysvetliť nielen niektoré vlastnosti zlúčenín, ale aj predpovedať niektoré nové zlúčeniny. Typológia však nedokáže odpovedať na otázku štruktúry organických zlúčenín. Táto otázka sa stala záhadou, ktorá trápi ľudí už dlhé roky.
Obdobie klasickej organickej chémie
Od vzniku teórie valenčných väzieb v roku 1858 až po zavedenie elektrónovej teórie valenčných väzieb v roku 1916 bola táto neriešiteľná záhada vyriešená a toto obdobie bolo obdobím klasickej organickej chémie.
V roku 1858 nemecký chemik Kekuler a britský chemik Cooper navrhli koncept valenčných väzieb a po prvýkrát použili pomlčku „-“ na znázornenie „väzby“. Veria, že molekuly organických zlúčenín sú tvorené väzbami atómov, z ktorých sú zložené. Keďže zo všetkých známych zlúčenín sa atóm vodíka môže viazať iba na atóm iného prvku, ako jednotka valencie je zvolený vodík. Valencia prvku je počet atómov vodíka, ktoré sa môžu viazať na jeden atóm tohto prvku. Kekuler tiež navrhol dôležitý koncept, že atómy uhlíka sa môžu navzájom viazať v molekule.
V roku 1848 Pasteur izoloval dva kryštály kyseliny vínnej, jeden s polovičným-polo{1}}polovičným kryštálom vľavo a jeden hemifalický kryštál vpravo. Prvý otáča rovinne-polarizované svetlo doľava, zatiaľ čo druhý ho otáča doprava pod rovnakým uhlom. S podobným javom sme sa stretli pri štúdiu laktátu. Na tento účel v roku 1874 francúzsky chemik Lebel a holandský chemik Van Torf navrhli nový koncept: izoméry, ktoré uspokojivo vysvetlili túto izomériu.
Veria, že molekula je trojrozmerná -entita, že štyri valenčné väzby uhlíka sú v priestore symetrické a ukazujú na štyri vrcholy štvorstenu a že atóm uhlíka sa nachádza v strede štvorstenu. Keď je atóm uhlíka spojený so štyrmi rôznymi atómami alebo skupinami, vzniká pár izomérov, ktoré sú vzájomnými fyzikálnymi a zrkadlovými obrazmi, alebo ľavo{2}}pravotočivými a pravotočivými- chirálnymi vzťahmi a tento pár zlúčenín je vzájomnými optickými izomérmi alebo enantiomérmi. Tento jav sa nazýva enantiomérny jav. Tieto dve molekuly, ktoré sú vzájomne fyzikálne a zrkadlové obrazy, enantiometrické, ale nie úplne sa prekrývajúce, sa nazývajú chirálne molekuly. Základom stereochémie v organickej chémii sú Lebelove a Vantorfove teórie. [3]
V roku 1900 bol objavený prvý voľný radikál, trifenylový voľný radikál, čo je dlhý-voľný radikál. V roku 1929 bola potvrdená aj prítomnosť nestabilných voľných radikálov.
V tomto období sa dosiahol veľký pokrok v určovaní štruktúry organických zlúčenín, ako aj v reakcii a klasifikácii. Ale valenčná väzba je len koncept odvodený chemikmi z praktických skúseností a podstata valenčnej väzby ešte nie je vyriešená.
Obdobie modernej organickej chémie
Na základe objavu elektrónov a objasnenia atómovej štruktúry fyzikmi navrhli v roku 1916 americký fyzikálny chemik Lewis a ďalší elektrónovú teóriu valenčných väzieb.
Veria, že interakcia vonkajších elektrónov každého atómu je to, čo spája atómy dohromady. Iónová väzba sa vytvorí, keď sa interagujúce vonkajšie elektróny prenesú z jedného atómu na druhý, a kovalentná väzba sa vytvorí, ak dva atómy zdieľajú vonkajšie elektróny. Prostredníctvom prenosu alebo zdieľania elektrónov sú všetky vonkajšie elektróny interagujúcich atómov získané v elektrónovej konfigurácii vzácneho plynu. Pomlčka "-" použitá na znázornenie valenčnej väzby v obrázkovom znázornení valenčnej väzby je teda v skutočnosti párom dvoch atómov zdieľajúcich elektrónové páry.
Po roku 1927 Heitler a London použili kvantovú mechaniku na riešenie problémov molekulárnej štruktúry, založili teóriu valenčných väzieb a navrhli matematický model pre chemické väzby. Neskôr Malikon použil molekulárnu orbitálnu teóriu na riešenie molekulárnej štruktúry a výsledky boli vo všeobecnosti v súlade s elektrónovou teóriou valenčných väzieb a kvôli jednoduchosti výpočtu sa vyriešilo veľa problémov, ktoré v tom čase nebolo možné zodpovedať.