Organic chemistry

La chimie organique est une branche de la chimie consacrée à l'étude scientifique des composés et matériaux contenant du carbone. Son travail consiste à déterminer les formules structurales des substances organiques, à analyser leurs propriétés physiques et chimiques, et à évaluer leur réactivité chimique pour expliquer leur comportement. Ce domaine couvre également la synthèse chimique de produits naturels, de médicaments et de polymères, ainsi que l'étude de molécules organiques individuelles, tant en laboratoire que par des méthodes théoriques informatiques. Les produits chimiques étudiés comprennent les hydrocarbures — composés constitués uniquement de carbone et d'hydrogène — ainsi que les composés à base de carbone contenant également des éléments comme l'oxygène, l'azote, le soufre, le phosphore (courants dans les substances biochimiques) et les halogènes. Un domaine connexe, la chimie organométallique, étudie les composés comportant des liaisons carbone-métal. Les composés organiques sont le fondement de toute vie connue et constituent la plupart des produits chimiques connus. Parce que le carbone peut former des liaisons simples, doubles et triples, ainsi que des structures à électrons délocalisés, ces composés sont structurellement diversifiés et ont une vaste gamme d'utilisations. Ils sont à la base de nombreux produits commerciaux, tels que les produits pharmaceutiques, les produits pétrochimiques, les produits agrochimiques, les lubrifiants, les solvants, les plastiques, les carburants et les explosifs. L'étude de la chimie organique recoupe la chimie organométallique, la biochimie, la chimie médicinale, la chimie des polymères et la science des matériaux. La chimie organique est généralement enseignée au niveau collégial ou universitaire. Elle est considérée comme un cours très difficile, bien que des efforts aient été faits pour la rendre plus accessible aux étudiants. Avant le XVIIIe siècle, les chimistes pensaient généralement que les composés issus d'organismes vivants contenaient une « force vitale » qui les distinguait des composés inorganiques. Cette idée s'appelait le vitalisme. Au début des années 1800, des études systématiques des composés organiques ont commencé. Vers 1816, Michel Chevreul a étudié les savons fabriqués à partir de graisses et d'alcalis, en séparant les acides qui formaient le savon. Il a montré que des modifications chimiques pouvaient être apportées aux graisses — traditionnellement issues de sources organiques — sans aucune force vitale. En 1828, Friedrich Wöhler a synthétisé l'urée (un composant de l'urine) à partir de sels inorganiques (cyanate de potassium et sulfate d'ammonium) dans ce qu'on appelle aujourd'hui la synthèse de Wöhler. Bien que Wöhler lui-même fût prudent, ce fut la première fois qu'une substance organique était fabriquée en laboratoire sans matières premières biologiques, et cela est aujourd'hui considéré comme la réfutation du vitalisme. Après Wöhler, Justus von Liebig a contribué à organiser la chimie organique et est considéré comme l'un de ses principaux fondateurs. En 1856, William Henry Perkin a accidentellement créé le colorant organique mauvéine de Perkin en essayant de fabriquer de la quinine ; son succès financier a suscité un vaste intérêt pour le domaine. Une avancée clé est survenue en 1858, lorsque Friedrich August Kekulé et Archibald Scott Couper ont indépendamment proposé le concept de structure chimique. Ils ont suggéré que les atomes de carbone tétravalents pouvaient se lier entre eux pour former un réseau carboné, et que les schémas de liaison atomique pouvaient être déduits des réactions chimiques. L'industrie pharmaceutique a commencé dans les années 1890 lorsque Bayer a fabriqué pour la première fois l'acide acétylsalicylique (aspirine). Vers 1910, Paul Ehrlich et son équipe ont développé l'arsphénamine à base d'arsenic (Salvarsan) comme premier traitement efficace contre la syphilis, lançant ainsi la pratique de la chimiothérapie. Ehrlich a promu les idées de médicaments « balle magique » et d'amélioration systématique des médicaments, et son laboratoire a également contribué au développement d'un antisérum contre la diphtérie et à la standardisation des sérums thérapeutiques. Les premières réactions et applications organiques provenaient souvent du hasard et d'observations inattendues, mais la seconde moitié du XIXe siècle a vu des études plus systématiques. Le développement de l'indigo synthétique en est un exemple : les méthodes de synthèse d'Adolf von Baeyer ont fait chuter la production d'indigo à partir de plantes de 19 000 tonnes en 1897 à 1 000 tonnes en 1914 ; en 2002, 17 000 tonnes d'indigo synthétique étaient fabriquées à partir de produits pétrochimiques. Au début du XXe siècle, les polymères et les enzymes ont été reconnus comme de grandes molécules organiques, et le pétrole a été démontré comme ayant une origine biologique. La synthèse totale de composés organiques complexes — comme le glucose, le terpinéol, les composés apparentés au cholestérol, puis plus tard l'acide lysergique et la vitamine B12 — a gagné en complexité, permettant la création d'hormones humaines et de leurs dérivés. La découverte du pétrole et l'essor de l'industrie pétrochimique ont encore fait progresser la chimie organique.