有機化学

沿革

有機」という言葉は、19世紀のスウェーデンの科学者、ヨンス・ヤコブ・ベルツェリウスが「生物に存在する物質」という意味で使ったことに由来する。ベルゼリウスの時代には「生命力説」というものがあった。ベルゼリウスの時代には、生物にしか存在しない有機化合物を生成するためには生命力が必要であるという「生命力説」が有力であった。しかし、1828年にヴェーラーが行った実験をきっかけに、生命力説は支持されなくなった。無機化合物であるシアン酸アンモニウムから有機化合物である尿素が生成されることを示したのである。

炭化水素類

炭化水素の研究は、有機化学の非常に大きな部分を占めています。炭化水素とは、炭素と水素だけで構成された鎖状の分子である。炭化水素は、環状の炭化水素であるベンゼン環の有無によって2つに分類される。脂肪族炭化水素はベンゼン環を持たず、芳香族炭化水素はベンゼン環を持つ。

リアクション

有機化学反応は、化学結合の中で電子が均等に共有されていないために起こる。酸素や窒素、負の電荷を帯びた陰イオンなどの一部の原子や分子は、余分な電子を持っているため求核性があり、正の電荷のそばにいたいと思う。また、H+などの正電荷を帯びた陽イオンのように、負電荷のそばにいたがる求電子性のものもある。有機分子がプラスの電荷を持っている場合、それはカルボカチオンと呼ばれます。これも求核剤である。親核剤と求電子剤が混ざると、反応が起こります。

一般的な反応機構

反応機構とは、全体の反応を形成する一連の小さな反応のことです。2つの基本的なメカニズムタイプは、置換反応と脱離反応です。置換反応と脱離反応は、より複雑なメカニズムの多くに使用されているため、有機化学のメカニズムの研究において非常に重要である。

置換反応（S_N1、_NS2）

核親和性置換は、有機分子から原子または原子群が離脱し、別の原子で置換されることで起こる。離脱と付加が同時に起こる場合は_NS2反応と呼ばれる。置換が起こる前に脱離基が有機分子から離れてカルボカチオンを形成する場合は、S_N1反応と呼ばれる。

消去反応（E1、E2）

消去は、強酸によって有機分子から2つの基が切り離され、その結果生じる電荷が二重結合を形成するときに起こる。通常、片方の基は求核剤、もう片方は水素原子である。2つの基が同時に引き剥がされた場合はE2反応と呼ばれる。一方の基が先に引き抜かれてカルボカチオンを形成してから2つ目の基が引き抜かれる場合はE1反応と呼ばれる。

立体化学

立体化学は、空間における分子の研究です。分子の中にある原子が空間の中でどのように配置され、どのように相互作用するかを調べます。同じ化学構造を持ちながら、異なる配列を持つ分子を異性体と呼ぶ。有名な化学者であるルイ・パスツールは、早くから立体化学の研究を行っていた。

立体化学の研究で中心となるのがキラリティーです。キラリティーとは、簡単に言えば、化学分子の対称性を見ることです。鏡像を重ねることができないものをカイラルといい、重ねることができるものをアキラルといいます。重ね合わせることができる場合は、アキラルと呼ばれます。

スペクトロスコピー

分光学とは、光エネルギーと物質との相互作用を研究する学問です。私たちが色を見ることができるのは、有機化合物や無機化合物がエネルギーを吸収するからです。植物が光合成をするときには、太陽のエネルギーを取り込みますが、これはエネルギーと有機化合物の相互作用の一例です。

分光法は、未知の化合物に含まれる有機分子の同定に用いられる。分光法には様々な種類がありますが、有機化学にとって最も重要なのは赤外分光法と核磁気共鳴分光法です。

その他のウェブサイト

• 有機化学のポータルサイト
• Organic Chemistry Help!
• 有機化学。イントロダクション
• MIT.edu, OpenCourseWare: Organic Chemistry I
• HaverFord.edu、有機化学の講義、ビデオ、テキスト
• Journal of Organic Chemistry (要予約) (Table of Contents)
• Organic Letters (Pubs.ACS.org, Table of Contents)
• サイムコネクトドットコム、Synlett
• ティーム・コネクト・ドットコム、シンセシス
• Organic-Chemistry.org, Organic Chemistry Portal - Recent Abstracts and (Name)Reactions
• 有機化学合成の専門誌「Orgsyn.org
• Ochem4free.info, 完全なオンラインの査読付き有機化学テキストのホーム
• CEM.MSU.edu, 有機化学のバーチャルテキストブック
• 世界の有機化学リソース - リンク集
• 不飽和炭化水素-アルケンまたはオレフィン ,[Retrived link date=2019年8月].
• Organic.RogerFrost.com, Roger Frost's Organic Chemistry - メカニズムとアニメーションによる教育と学習、典型的には15歳から19歳を対象としています。
• ChemHelper.com, 有機化学のヘルプ
• 有機化学チュータードットコム、有機化学チューター
• ACDlabs.com, ケミカルフリーウェア
• Chemaxon.com、ChemAxonのケミカルフリーウェア。
• AceOrganicChem.comです。
• OrgChemInfo.8k.com, 有機化学に関するリソースのコレクション
• Benzylene.com, 有機化学の反応・機構・問題点
• Beilstein-Journals.org, Beilstein Journal of Organic Chemistry (オープンアクセス)
• Study-Organic-Chemistry.com, 有機化学で成功するためのリソース