Organic chemistry

有機化学は、炭素を含む化合物や材料を科学的に研究する化学の一分野です。その研究内容は、有機物質の構造式を決定し、物理的・化学的性質を分析し、化学反応性を評価してその挙動を説明することにあります。また、天然物、医薬品、ポリマーの化学合成、ならびに実験室および理論的なコンピュータベースの手法による個々の有機分子の研究も含みます。研究対象となる化学物質には、炭素と水素のみからなる炭化水素のほか、酸素、窒素、硫黄、リン（生化学物質に多く見られる）、およびハロゲンを含む炭素系化合物が含まれます。関連分野として、炭素–金属結合を持つ化合物を研究する有機金属化学があります。有機化合物は既知の生命の基盤であり、既知の化学物質の大部分を占めています。炭素は単結合、二重結合、三重結合を形成できるほか、非局在化電子を持つ構造もとれるため、これらの化合物は構造的に多様であり、非常に幅広い用途を持ちます。医薬品、石油化学製品、農薬、潤滑油、溶剤、プラスチック、燃料、爆発物など、多くの商業製品の基礎となっています。有機化学の研究は、有機金属化学、生化学、医薬化学、高分子化学、材料科学と重なります。有機化学は通常、大学レベルで教えられます。非常に難しい科目とされていますが、学生にとってより学びやすくするための取り組みが行われています。18世紀以前、化学者たちは一般に、生物由来の化合物には無機化合物とは異なる「生命力」が宿っていると考えていました。この考えは生気論と呼ばれました。1800年代初頭、有機化合物の体系的な研究が始まりました。1816年頃、ミシェル・シュヴルールは脂肪とアルカリから作られる石鹸を研究し、石鹸を構成する酸を分離しました。彼は、伝統的に有機源に由来する脂肪に対して、生命力を必要とせずに化学変化を起こせることを示しました。1828年、フリードリヒ・ヴェーラーは、無機塩（シアン酸カリウムと硫酸アンモニウム）から尿素（尿の成分）を合成しました。これは現在ヴェーラー合成と呼ばれています。ヴェーラー自身は慎重でしたが、これは有機物質が生物学的な出発物質なしに実験室で初めて作られた例であり、現在では生気論を否定するものと見なされています。ヴェーラーの後、ユストゥス・フォン・リービッヒは有機化学の体系化に貢献し、その主要な創始者の一人とされています。1856年、ウィリアム・ヘンリー・パーキンはキニーネを合成しようとして偶然に有機染料パーキンズ・モーブを創り出しました。その商業的成功はこの分野への広範な関心を呼び起こしました。1858年、フリードリヒ・アウグスト・ケクレとアーチボルド・スコット・クーパーが独立に化学構造の概念を提唱したことが重要な進展でした。彼らは、四価の炭素原子が互いに結合して炭素格子を形成でき、原子の結合パターンは化学反応から推定できると提案しました。製薬産業は1890年代にバイエル社が初めてアセチルサリチル酸（アスピリン）を製造したことに始まります。1910年までに、パウル・エールリヒとそのチームは、梅毒に対する最初の効果的な治療薬としてヒ素系のアルスフェナミン（サルバルサン）を開発し、化学療法の実践を開始しました。エールリヒは「魔法の弾丸」薬と体系的な薬剤改良の考えを推進し、彼の研究室はジフテリアに対する抗血清の開発と治療用血清の標準化にも貢献しました。初期の有機反応や応用はしばしば幸運や予期せぬ観察から生まれましたが、19世紀後半にはより体系的な研究が見られるようになりました。合成インジゴの開発はその一例です。アドルフ・フォン・バイヤーの合成法により、植物からのインジゴ生産量は1897年の19,000トンから1914年には1,000トンに減少しました。2002年までには、石油化学製品から17,000トンの合成インジゴが製造されました。20世紀初頭には、ポリマーと酵素が大きな有機分子として認識され、石油が生物起源であることが示されました。グルコース、テルピネオール、コレステロール関連化合物、後にリゼルグ酸やビタミンB12などの複雑な有機化合物の全合成は複雑さを増し、ヒトホルモンとその誘導体の創製を可能にしました。石油の発見と石油化学産業の台頭は、有機化学をさらに前進させました。