Organic chemistry

La química orgánica es una rama de la química centrada en el estudio científico de los compuestos y materiales que contienen carbono. Su labor implica determinar las fórmulas estructurales de las sustancias orgánicas, analizar sus propiedades físicas y químicas, y evaluar su reactividad química para explicar su comportamiento. El campo también abarca la síntesis química de productos naturales, fármacos y polímeros, junto con el estudio de moléculas orgánicas individuales tanto en el laboratorio como mediante métodos teóricos computacionales. Los productos químicos estudiados incluyen hidrocarburos —compuestos formados únicamente por carbono e hidrógeno— así como compuestos basados en carbono que también contienen elementos como oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo (comunes en bioquímicos) y los halógenos. Un área relacionada, la química organometálica, examina compuestos con enlaces carbono-metal. Los compuestos orgánicos son la base de toda la vida conocida y constituyen la mayoría de los productos químicos conocidos. Debido a que el carbono puede formar enlaces simples, dobles y triples, así como estructuras con electrones deslocalizados, estos compuestos son estructuralmente diversos y tienen una amplísima gama de usos. Son la base de muchos productos comerciales, como productos farmacéuticos, petroquímicos, agroquímicos, lubricantes, disolventes, plásticos, combustibles y explosivos. El estudio de la química orgánica se superpone con la química organometálica, la bioquímica, la química medicinal, la química de polímeros y la ciencia de los materiales. La química orgánica se suele enseñar a nivel universitario. Se considera un curso muy exigente, aunque se han hecho esfuerzos para hacerlo más accesible a los estudiantes. Antes del siglo XVIII, los químicos generalmente pensaban que los compuestos de los organismos vivos contenían una "fuerza vital" que los diferenciaba de los compuestos inorgánicos. Esta idea se llamaba vitalismo. A principios del siglo XIX, comenzaron los estudios sistemáticos de los compuestos orgánicos. Alrededor de 1816, Michel Chevreul estudió los jabones hechos a partir de grasas y álcalis, separando los ácidos que formaban el jabón. Demostró que se podían realizar cambios químicos en las grasas —tradicionalmente de origen orgánico— sin ninguna fuerza vital. En 1828, Friedrich Wöhler sintetizó urea (un componente de la orina) a partir de sales inorgánicas (cianato de potasio y sulfato de amonio) en lo que ahora se conoce como la síntesis de Wöhler. Aunque el propio Wöhler fue cauteloso, esta fue la primera vez que se fabricó una sustancia orgánica en el laboratorio sin materiales de partida biológicos, y ahora se considera que refuta el vitalismo. Después de Wöhler, Justus von Liebig ayudó a organizar la química orgánica y es considerado uno de sus principales fundadores. En 1856, William Henry Perkin creó accidentalmente el tinte orgánico malva de Perkin mientras intentaba fabricar quinina; su éxito financiero despertó un gran interés en el campo. Un avance clave se produjo en 1858, cuando Friedrich August Kekulé y Archibald Scott Couper propusieron de forma independiente el concepto de estructura química. Sugirieron que los átomos de carbono tetravalentes podían unirse para formar una red de carbono, y que los patrones de enlace atómico podían deducirse a partir de las reacciones químicas. La industria farmacéutica comenzó en la década de 1890 cuando Bayer fabricó por primera vez el ácido acetilsalicílico (aspirina). En 1910, Paul Ehrlich y su equipo desarrollaron la arsfenamina (Salvarsán) a base de arsénico como el primer tratamiento eficaz contra la sífilis, iniciando la práctica de la quimioterapia. Ehrlich promovió las ideas de los fármacos "bala mágica" y la mejora sistemática de los medicamentos, y su laboratorio también contribuyó al desarrollo del antisuero para la difteria y a la estandarización de los sueros terapéuticos. Las primeras reacciones y aplicaciones orgánicas a menudo surgieron de la suerte y observaciones inesperadas, pero la segunda mitad del siglo XIX vio estudios más sistemáticos. El desarrollo del índigo sintético es un ejemplo: los métodos sintéticos de Adolf von Baeyer hicieron que la producción de índigo a partir de plantas cayera de 19 000 toneladas en 1897 a 1 000 toneladas en 1914; para 2002, se fabricaban 17 000 toneladas de índigo sintético a partir de petroquímicos. A principios del siglo XX, los polímeros y las enzimas fueron reconocidos como grandes moléculas orgánicas, y se demostró que el petróleo tenía un origen biológico. La síntesis total de compuestos orgánicos complejos —como glucosa, terpineol, compuestos relacionados con el colesterol y, más tarde, ácido lisérgico y vitamina B12— creció en complejidad, permitiendo la creación de hormonas humanas y sus derivados. El descubrimiento del petróleo y el auge de la industria petroquímica impulsaron aún más la química orgánica.