ОРГАНИЧНА ХИМИЯ Печат

ОРГАНИЧНА ХИМИЯ

Органичната химия е наука за органичните съединения и техните превръщания. Терми­нът „органична химия" е въведен от швед­ския химик Й. Берцелиус в началото на XIX в. Дотогава веществата се класифицира­ли в зависимост от източника на получаване­то им. Поради това през XVIII в. различавали три химии: „растителна", „животинска" и „минерална". В края на XVIII в. френският химик А. Лавоазие показал, че веществата, които се получават от организмите на расте­нията и животните (оттук названието им „органични съединения"), за разлика от минералните съединения съдържат само ма­лък брой елементи: въглерод, водород, кислород, азот, а понякога фосфор и сяра. Тъй като въглеродът е задължителен за всички органични съединения, от средата на XIX в. органичната химия често пъти се нарича химия на въглеродните съединения.

Способността на въглеродните атоми да образуват дълги неразклонени и разклонени вериги, а също и пръстени и да присъединяват към тях други елементи или техни групи е причина за разнообразието на органичните съединения, а също и за значително по-големия им брой в сравнение с неорганичните съединения. Към края на 70-те години на XX в. са известни около 5 млн. органични съединения, а неорганичните са едва няколкостотин хиляди.

След работите на Лавоазие и до средата на XIX в. химиците интензивно търсят нови вещества в природните продукти и нови начини за превръщането им, като при това отделят особено внимание за определяне елементния състав на съединенията, за из­веждане на молекулните им формули и за установяване зависимостта на свойствата на съединенията от състава им. При това се изяснява, че някои съединения независимо от еднаквия си състав се различават по свойствата си. Такива съединения са наречени изомери. Забелязано е, че много съединения в химичните реакции си обменят цели непроменящи се групи от атоми. Тези групи се наричали радикали, а учението, което се опитвало да представи органичните съединения като съставени от такива радикали — радикалова теория. През 40-те и 50-те години на XIX в. се правят опити да се класифицират органичните съеди­нения по типа на неорганичните (например етиловият алкохол С2Н5-О-Н и етиловият етер С2Н5-О-С2Н5 спадат към типа на водата Н-О-Н). Всички тези теории обаче, както и определянето на елементния състав и на молекулната маса на органичните съеди­нения още не се опират на твърдата основа на достатъчно разработената атомно-молекулна теория. Поради това в органичната химия съществувало различие в начините за записване състава на веществата и дори за такова просто съединение като оцетната киселина се пишели различни емпирични формули:

С4Н4О4, С8Н8О4, С2Н4О2, от които правилна е само последната.

Едва със създаването на структурната теория от руския учен А. М. Бутлеров (1861) органичната химия получава здрава основа, която й осигурява стремително развитие през следващите десетилетия и чак до наши дни. Предпоставки за създаването й са успе­хите в разработването на атомно-молекулната теория, представите за валентността и за химичната връзка от 50-те години на XIX в. Структурната теория позволява да се предвижда съществуването на нови съединения и на техните свойства. Учените пристъпват към системен химичен синтез на предвидените от науката органични съеди­нения, които не се срещат в природата. По такъв начин органичната химия става в значителна степен химия на синтетичните органични съединения.

През първата половина на XIX в. химиците органици се занимават със синтез и изследва­не главно на алкохоли, алдехиди, киселини и на някои други съединения — ациклени и бензоидни. От веществата, които не се срещат в природата, са синтезирани производни на хлора, йода и брома, а също първите органометални. Нов източ­ник на органични съединения става камено­въгленият катран. От него са изолирани бензол, нафталин, фенол и други бензоидни съединения, а също хетероциклени съедине­ния — хинолин, пиридин — и са получени многобройни техни производни.

През втората половина на XIX в. са синте­зирани въглеводороди, алкохоли, киселини с разклонена въглеродна верига, започва изучаването на структурата и на синтеза на съединения, които са важни в практическо отношение (индиго, изопрен, захари). Синте­зът на захари и на много други съединения става възможен след възникването на стереохимията, която про­дължава развитието на структурната теория.

на XIX в. е тясно свързана с фармацията — науката за лекарствените вещества.

През втората половина на XIX в. се офор­мя здрав съюз на органичната химия с про­мишлеността, на първо място с производ­ството на анилинови багрила. Пред химиците се поставят задачите да разшифроват струк­турата на известни природни багрила (ализарин, индиго и др.), да създадат нови багрила, а също да разработят технически приемливи начини за синтезирането им. Така през 70-те и 80-те години на XIX в. възниква при­ложната органична химия.

Краят на XIX и началото на XX в. се ознаменуват със създаването на нови напра­вления в развитието на органичната химия. В промишлен мащаб започва да се използува най-богатият източник на органични съединения — нефтът, и с това е свързано бурното развитие на химията на алициклените съеди­нения и изобщо на химията на въглеводоро­дите. Появяват се практи­чески важните каталитични методи за пре­връщане на органични съединения, създадени от П. Сабатие във Франция, В. Н. Ипатиев и по-късно от Н. Д. Зелински в Русия. Развитието на структурната тео­рия значително се задълбочава в резултат на откриването на електрона и на създаването на електронните представи за строежа на атомите и молекулите. Откриват се и се разработват мощни методи за физикохимич­ни и физични изследвания на молекулите, на първо място рентгено-структурният ана­лиз. Това позволява да се изясни структура­та, а следователно да се разберат свойствата и да се облекчи синтезът на огромен брой органични съединения.

От началото на 30-те години на XX в. във връзка с възникването на квантовата механика се появяват изчислителните мето­ди, които позволяват чрез пресмятания да се правят заключения за структурата и свойствата на органичните съединения

Между новите направления на химическата наука е химията на органичните производни на флуора, които имат голямо практическо значение. През 50-те години възниква химия­та на металоцените (фероцен и др.), която представлява свързващо звено между орга­ничната и неорганичната химия. В практиката на химиците органици здраво навлиза прило­жението на изотопите и във връзка с това получаването например на деутерирани ана­лози на обикновените органични съединения. Още в началото на XX в. са открити свободно съществуващите органични радикали (вж. Свободни радикали), а впоследствие се създава химия на непълновалентните орга­нични съединения — карбениеви йони, карбаниони, радикал-йони, молекулни йони (вж. Йони). През 60-те години се синтезират съвършено нови типове органични съедине­ния, например катенаните, в които отделните циклични молекули са свързани една с друга, както се изобразяват петте преплетени олимпийски кръга.

През XX в. органичната химия придобива огромно практическо значение, особено за преработването на нефта, синтеза на полиме­ри, синтеза и изучаването на физиологично активни вещества. В резултат на това от органичната химия се отделят в самостоятел­ни дисциплини такива направления като нефтохимия, химия на полимерите, биоорганична химия.

Съвременната органична химия има слож­на структура. Нейна сърцевина е

препаративната органична химия, която се занимава с отделянето от природни продукти и с изкуственото получаване на индивидуални органични съединения, а също със създаването на нови методи за техния синтез. Тези задачи не е възможно да се решат без помощта на аналитичната химия, която позволява да се съди за степен­та на пречистване, за хомогенността (едно­родността) и за индивидуалността на органич­ните съединения; аналитичната химия дава данни за техния състав и строеж в изолирано състояние, а също и когато участвуват като изходни вещества, междинни и крайни продукти на реакцията. За тази цел аналитич­ната химия използува различни химични, физикохимични и физични методи на изслед­ване. Съзнателен подход към решаването на задачите, които стоят пред препаративната и аналитичната органична химия, се осигуря­ва и от възникването и развитието на тео­ретичната органична химия. Предмет на този дял от химията е по-ната­тъшното разработване на структурната тео­рия, а също формулирането на зависимостите между състава и строежа на органичните съединения и техните свойства, между усло­вията за протичане на органичните реакции, тяхната скорост и достигането на химичното равновесие- Обекти на теоретичната органич­на химия могат да бъдат както устойчиви съединения, така и неустойчиви междинни об­разувания, възникнали в хода на реакциите.

Тази структура на органичната химия е оформена под влиянието на различни фактори, най-важните от които са били и си остават изискванията на практиката. Именно с това се обяснява например и обсто­ятелството, че в съвременната органична химия ускорено се развива химията на хетероциклените съединения, която е тясно свързана с такова приложно направление, като химията на синтетичните и природните лекарствени средства.