初期の発芽期
「有機化学」という用語は、1806 年に「有機化学の父」である Betzerius によって初めて作られました。当時は「無機化学」のアンチテーゼとして命名されました。科学の限界により、有機化学の研究対象となるのは、自然の動植物から抽出された有機物のみです。したがって、多くの化学者は、有機化合物は生物のいわゆる「生命力」の存在によってのみ生成され、実験室で無機化合物から合成することはできないと考えています。-
1824年、ドイツの化学者ウーラーはシアン酸塩を加水分解してシュウ酸を生成し、1828年には誤って加熱してシアン酸アンモニウムを尿素に変換してしまいました。シアン化物とシアン酸アンモニウムはどちらも無機化合物ですが、シュウ酸と尿素はどちらも有機化合物です。ヴュラーの実験の結果は、「生命力」の教義に最初の影響を与えました。その後、炭素や水素などの元素から酢酸などの有機化合物が合成されるようになり、生命力説は徐々に放棄されていきました。
合成法の改良と発展により、実験室で合成される有機化合物はますます増えており、そのほとんどは生体とは大きく異なる条件下で合成されています。 「生命力」の学説は徐々に放棄されましたが、「有機化学」という用語は今日でも使用されています。
19 世紀初頭から原子価結合の概念が提案される 1858 年までは、有機化学の黎明期でした。この期間中に、多くの有機化合物が単離され、いくつかの誘導体が調製され、それらは定性的に記述され、いくつかの有機化合物の性質が認識されました。
フランスの化学者ラヴォアジエは、有機化合物が燃焼すると二酸化炭素と水が生成されることを発見しました。彼の研究成果は、有機化合物の定量分析の基礎を築きました。 1830年にドイツの化学者リービッヒが炭素と水素の分析法を開発し、1833年にフランスの化学者デュマが窒素の分析法を確立しました。これらの有機定量法の確立により、化学者は化合物の実験式を見つけることができます。
当時、有機化合物の分子内の原子がどのように配置され、結合しているかという問題を解決するのは非常に困難でした。もともと、有機化学は有機化合物の構造問題を解決するために二元理論を使用しました。二元論では、化合物の分子は正に帯電した分子と負に帯電した分子に分けることができ、その 2 つは静電力によって保持されると考えられます。初期の化学者は、特定の化学反応に関して、有機化合物分子は、反応中に変化しない基と、反対の電荷の静電力に従って反応中に変化する基の静電力によって結合すると考えていました。しかし、この教義自体は非常に矛盾しています。
類型理論はフランスの化学者ジェラールとローランによって確立されました。この理論は、有機化合物が正に帯電した基と負に帯電した基で構成されていること、有機化合物が置換可能ないくつかの親化合物に由来しており、したがってこれらの親化合物に従って分類できることを否定します。類型学では多くの有機化合物をさまざまなタイプに分類し、それに従って化合物の一部の特性を説明できるだけでなく、いくつかの新しい化合物を予測することもできます。しかし、類型学では有機化合物の構造の問題には答えることができません。この疑問は長年にわたって人々を悩ませてきた謎となっています。
古典有機化学の時代
この解けない謎が解明されたのは、1858 年の原子価結合理論の確立から 1916 年の原子価結合電子理論の導入までであり、この時期が古典有機化学の時代でした。
1858 年、ドイツの化学者ケクラーと英国の化学者クーパーは原子価結合の概念を提案し、「結合」を表すために初めてダッシュ「-」を使用しました。彼らは、有機化合物の分子は、それを構成する原子の結合によって形成されると信じています。すべての既知の化合物の中で、水素原子は別の元素の原子にのみ結合できるため、原子価の単位として水素が選択されます。元素の価数は、その元素の 1 つの原子に結合できる水素原子の数です。ケクラーは、炭素原子が分子内で互いに結合できるという重要な概念も提案しました。
1848 年、パスツールは 2 つの酒石酸結晶を単離しました。1 つは左側に半半球状の結晶があり、もう 1 つは右側に半半球状の結晶です。-前者は平面偏光を左に回転させ、後者は同じ角度で右に回転させます。乳酸の研究でも同様の現象が見られました。この目的を達成するために、1874 年にフランスの化学者ルベルとオランダの化学者ヴァン トルフはそれぞれ異性体という新しい概念を提案し、この異性性を満足のいく説明をしました。
彼らは、分子は三次元の実体であり、炭素の 4 つの原子価結合は空間内で対称であり、四面体の 4 つの頂点を指しており、炭素原子は四面体の中心に位置していると考えています。-炭素原子が 4 つの異なる原子または基に結合すると、互いに物理的および鏡像である、または左巻きと右巻きのキラル関係である一対の異性体が生成されます。この一対の化合物は互いの光学異性体または鏡像異性体です。この現象をエナンチオマー現象といいます。相互に物理的で鏡像であり、鏡像異性的であるが完全には重なっていないこれら 2 つの分子はキラル分子と呼ばれます。レベルとヴァントルフの理論は、有機化学における立体化学の基礎です。 [3]
1900 年に、最初のフリー ラジカルであるトリフェニル フリー ラジカルが発見されました。これは長寿命のフリー ラジカルです。-不安定なフリーラジカルの存在は 1929 年にも確認されました。
この期間に、有機化合物の構造の決定、反応と分類において大きな進歩が見られました。しかし、原子価結合は化学者が実務経験から導き出した概念にすぎず、原子価結合の本質はいまだ解明されていない。
近代有機化学の時代
物理学者による電子の発見と原子構造の解明に基づいて、1916年にアメリカの物理化学者ルイスらが原子価結合の電子理論を提唱した。
彼らは、各原子の外側の電子の相互作用が原子を結合すると信じています。相互作用する外部電子がある原子から別の原子に移動するとイオン結合が形成され、2 つの原子が外部電子を共有すると共有結合が形成されます。電子の移動または共有を通じて、相互作用する原子の外側の電子はすべて、希ガスの電子配置で取得されます。したがって、原子価結合の図で原子価結合を表すために使用されるダッシュ「-」は、実際には電子対を共有する 2 つの原子のペアです。
1927 年以降、ハイトラーとロンドンは量子力学を使用して分子構造の問題を扱い、原子価結合理論を確立し、化学結合の数学的モデルを提案しました。その後、マリコンは分子軌道理論を用いて分子構造を扱いましたが、その結果は原子価結合の電子理論と概ね一致しており、計算が容易なため当時は答えられなかった多くの問題が解決されました。