유기화학의 연구대상과 내용은 무엇인가요?

간단히 말하면 유기화학의 연구대상은 '탄소-탄소 결합을 어떻게 형성하는가'이다. 유기화학은 탄소의 화학이므로, 유기화학의 연구 내용은 탄소 원자의 건물을 짓는 방법에 대한 연구라고도 할 수 있습니다. 왜냐하면 사람에게 유용한 유기분자는 일반적으로 크고 복잡하지만, 사람이 마음대로 갖고 있고 쉽게 얻을 수 있는 원자재는 작고 단순한 경우가 많기 때문입니다. 유기화학의 개념에 따르면, 유기화학의 연구 내용에는 유기화합물의 원료, 제조, 구조, 특성, 응용 및 관련 이론이 포함되어 있음을 알 수 있습니다.

유기화합물과 무기화합물 사이에 절대적인 구분선은 없습니다. 유기화학이 화학에서 독립된 주제가 된 이유는 유기화합물이 고유한 연결과 특성을 갖고 있기 때문입니다.

주기율표의 탄소 원소는 일반적으로 다른 원소의 원자와 외부 전자를 사용하여 안정적인 전자 구성(즉, 원자가 결합을 형성)을 달성합니다. 이 원자가 결합의 조합은 유기 화합물의 특성을 결정합니다. 대부분의 유기 화합물은 탄소, 수소, 질소 및 산소로 구성되며 일부는 할로겐, 황, 인 및 기타 원소를 포함합니다. 따라서 대부분의 유기화합물은 낮은 융점, 가연성, 유기용매에 쉽게 용해되는 등의 특성을 갖고 있어 무기화합물과 매우 다른 특성을 갖고 있다.

여러 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 화합물 분자에서는 탄소 원자가 서로 결합하여 분자의 골격을 형성하고, 다른 원소의 원자가 골격에 연결됩니다. 주기율표의 다른 어떤 원소도 탄소만큼 서로 강하게 결합되어 있지 않습니다. 탄소 원자로 형성된 분자 골격은 직쇄형, 분지형 사슬, 고리형 등 다양한 형태로 나타납니다.

유기화학 발전의 역사적 단계에 따라 연구 내용도 다릅니다. 아래에서는 이에 대해 간략하게 요약해 보겠습니다.

유기화학 발달 초기 유기화학 산업의 주요 원료는 동식물이었고, 유기화학은 주로 동식물로부터 유기화합물을 분리하는 연구를 했다.

콜타르

19세기 중반부터 20세기 초까지 유기화학 산업은 점차 콜타르를 주원료로 전환했다. 합성염료의 발견은 염료산업과 제약산업의 비약적인 발전을 가져왔고, 방향족 화합물과 헤테로고리 화합물에 대한 연구를 촉진시켰습니다. 1930년대 이후에는 아세틸렌을 원료로 하는 유기합성이 등장했다. 1940년대를 전후해 유기화학산업의 원료는 점차 석유와 천연가스로 옮겨가고, 합성고무, 합성플라스틱, 합성섬유 산업이 발달했다. 석유자원이 점점 고갈됨에 따라 석탄을 원료로 하는 유기화학산업은 반드시 다시 발전할 것이다. 물론 자연의 동물, 식물, 미생물은 여전히 ​​중요한 연구대상이다.

아세틸렌 카본블랙 분말

천연유기화학은 주로 천연유기화합물의 조성, 합성, 구조 및 성질을 연구합니다. 20세기 초부터 1930년대까지 단당류, 아미노산, 뉴클레오티드 타우로콜레이트, 콜레스테롤 및 일부 테르펜의 구조와 펩타이드 및 단백질의 구성이 연속적으로 결정되었으며, 1930년대와 1940년대에는 일부 비타민과 스테로이드 호르몬이 결정되었습니다. 다당류의 구조, 일부 스테로이드 호르몬과 비타민의 구조 및 합성에 대한 연구가 완료되었으며, 1940년대와 1950년대에 페니실린과 같은 일부 항생제가 발견되었으며, 1950년대에 특정 스테로이드 화합물의 구조 결정 및 합성이 완료되었습니다. 모르핀, 옥시토신과 같은 알칼로이드의 종합합성, 옥시토신과 같은 생물학적 활성을 갖는 작은 펩타이드의 합성, 인슐린의 화학구조, 단백질의 나선구조 및 DNA의 이중나선구조의 발견 등의 종합합성이 완료되었다. 1960년대 인슐린 올리고머화 완성 1970년대부터 1980년대 초반까지 뉴클레오타이드 합성, 프로스타글란딘, 비타민, 곤충 페로몬 호르몬의 총합성, 핵산과 메이탄시노이드의 구조 규명, 총합성 완전한.

유기합성에서는 화학반응을 통해 단순한 화합물이나 원소로부터 유기화합물을 합성하는 것이 주된 연구이다.

요소는 1830년대에 합성되었고, 아세트산은 1840년대에 합성되었으며, 이후 글루콘산, 구연산, 숙신산, 말산 등 일련의 유기산이 합성되었으며, 2000년대 후반에는 다양한 염료가 합성되었다. 19세기 초에는 606개의 물질이 합성되었으며, 1930년대와 1940년대에는 1,000개 이상의 술폰아미드 화합물이 합성되었으며, 그 중 일부는 1940년대에 DDT 및 유기인 살충제, 유기황으로 사용될 수 있었습니다. 살균제, 제초제 및 기타 살충제가 합성되었습니다.

물리유기화학은 유기화합물의 구조와 반응성, 반응 메커니즘을 정량적으로 연구하는 학문이다. 이는 원자가 결합의 전자 이론을 기반으로 현대 물리학, 물리 화학 및 양자 역학 이론의 새로운 발전을 인용하여 개발되었습니다. 1920년대와 1930년대에는 반응 메커니즘의 연구를 통해 새로운 유기화학 체계가 확립되었고, 1950년대에는 형태 분석이 이루어졌으며, 1960년대에는 Hammett 방정식이 반응성과 구조 사이의 관계를 반정량적으로 추정하기 시작했습니다. 분자궤도대칭의 원리와 전진로 이론이 등장했다.

유기분석이란 유기화합물을 정성, 정량 분석하는 것입니다. 탄소와 수소의 정량분석법은 1990년대에 확립되었으며, 유기화합물 중의 각종 원소의 정량분석법은 기본적으로 19세기말에 완성되었다. 유기 추적 방법은 1920년대에 확립되었으며, 분석 방법은 1970년대에 등장했습니다.

과학기술의 발달로 인해 유기화학은 다양한 학문과 융합되어 생물유기화학, 물리유기화학, 양자유기화학, 해양유기화학 등 많은 첨단 학문을 형성하고 있다.