Tidlig spireperiode
Begrepet "organisk kjemi" ble først laget i 1806 av Betzerius, "faren til organisk kjemi". På den tiden ble det kalt antitesen til "uorganisk kjemi". På grunn av vitenskapelige begrensninger kan gjenstanden for organisk kjemiforskning kun være organisk materiale utvunnet fra naturlige dyre- og planteorganismer. Derfor tror mange kjemikere at organiske forbindelser bare kan produseres på grunn av eksistensen av såkalt -vitalitet i levende organismer, og ikke kan syntetiseres fra uorganiske forbindelser i laboratoriet.
I 1824 hydrolyserte den tyske kjemikeren Wühler cyanat for å produsere oksalsyre, og i 1828 brukte han utilsiktet oppvarming for å omdanne ammoniumcyanat til urea. Både cyanid og ammoniumcyanat er uorganiske forbindelser, mens oksalsyre og urea begge er organiske forbindelser. Resultatene av Wüllers eksperimenter ga læren om "livskraft" sitt første inntrykk. Siden den gang har organiske forbindelser som eddiksyre blitt syntetisert fra karbon, hydrogen og andre grunnstoffer, og teorien om vitalitet har gradvis blitt forlatt.
På grunn av forbedring og utvikling av syntesemetoder, syntetiseres stadig flere organiske forbindelser i laboratoriet, og de fleste av dem syntetiseres under forhold som er svært forskjellige fra de i levende organismer. Læren om "vitalitet" ble gradvis forlatt, men begrepet "organisk kjemi" brukes fortsatt i dag.
Fra begynnelsen av 1800-tallet til 1858, da begrepet valensbinding ble foreslått, var det den organiske kjemiens embryonale periode. I løpet av denne perioden hadde mange organiske forbindelser blitt isolert, noen derivater var blitt fremstilt, og de ble kvalitativt beskrevet, og egenskapene til noen organiske forbindelser ble anerkjent.
Den franske kjemikeren Lavoisier oppdaget at når organiske forbindelser brennes, produseres karbondioksid og vann. Hans forskningsarbeid la grunnlaget for kvantitativ analyse av organiske forbindelser. I 1830 utviklet den tyske kjemikeren Liebig analysemetoden for karbon og hydrogen, og i 1833 etablerte den franske kjemikeren Dumas analysemetoden for nitrogen. Etableringen av disse organiske kvantifiseringsmetodene gjør det mulig for kjemikere å finne eksperimentelle formler for en forbindelse.
På den tiden var det svært vanskelig å løse problemet med hvordan atomene i molekylet av organiske forbindelser var ordnet og kombinert. Opprinnelig brukte organisk kjemi binær teori for å løse det strukturelle problemet med organiske forbindelser. Den dualistiske teorien hevder at molekylene til en forbindelse kan deles inn i positivt ladet og negativt ladet, og de to holdes sammen av elektrostatisk kraft. Tidlige kjemikere mente at når det gjelder visse kjemiske reaksjoner, ble organiske sammensatte molekyler bundet av elektrostatiske krefter fra en gruppe som forble uendret i reaksjonen og en gruppe som endret seg i reaksjonen i henhold til den elektrostatiske kraften til den motsatte ladningen. Men denne doktrinen i seg selv er veldig motstridende.
Typologiteorien ble etablert av de franske kjemikerne Gérard og Laurent. Denne teorien benekter at organiske forbindelser er sammensatt av positivt ladede og negativt ladede grupper, og at organiske forbindelser er avledet fra noen moderforbindelser som kan substitueres, og kan derfor klassifiseres i henhold til disse moderforbindelsene. Typologien klassifiserer mange organiske forbindelser i forskjellige typer, ifølge hvilke ikke bare noen egenskaper til forbindelsene kan forklares, men også noen nye forbindelser kan forutses. Men typologien klarer ikke å svare på spørsmålet om strukturen til organiske forbindelser. Dette spørsmålet har blitt et mysterium som har plaget folk i mange år.
Periode med klassisk organisk kjemi
Det var fra etableringen av valensbindingsteorien i 1858 til introduksjonen av den elektroniske teorien om valensbindinger i 1916 at dette uløselige mysteriet ble løst, og denne perioden var perioden for klassisk organisk kjemi.
I 1858 foreslo den tyske kjemikeren Kekuler og den britiske kjemikeren Cooper konseptet med valensbindinger, og brukte for første gang bindestreken «-» for å representere «bindingen». De tror at organiske sammensatte molekyler dannes av bindingene til atomene de er sammensatt av. Siden av alle kjente forbindelser kan et hydrogenatom bare binde seg til et atom av et annet grunnstoff, hydrogen velges som valensenhet. Valensen til et grunnstoff er antallet hydrogenatomer som kan binde seg til ett atom i det elementet. Kekuler foreslo også det viktige konseptet at karbonatomer kan binde seg til hverandre i et molekyl.
I 1848 isolerte Pasteur to vinsyrekrystaller, en med en halv-hemifadraal krystall til venstre og en hemifalisk krystall til høyre. Førstnevnte roterer planet-polariserte lys til venstre, mens sistnevnte roterer det til høyre i samme vinkel. Et lignende fenomen har blitt møtt i studiet av laktat. For dette formål, i 1874, foreslo den franske kjemikeren Lebel og den nederlandske kjemikeren Van Torf henholdsvis et nytt konsept: isomerer, som på en tilfredsstillende måte forklarte denne isomerismen.
De tror at molekylet er en tre-dimensjonal enhet, at de fire valensbindingene til karbon er symmetriske i rommet, og peker mot de fire toppunktene til et tetraeder, og at karbonatomet er lokalisert i sentrum av tetraederet. Når et karbonatom er koblet til fire forskjellige atomer eller grupper, produseres et par isomerer, som er fysiske og speilbilder av hverandre, eller venstre- og høyre- kirale forhold, og dette paret av forbindelser er optiske isomerer eller enantiomerer av hverandre. Dette fenomenet kalles enantiomer-fenomen. Disse to molekylene som er gjensidig fysiske og speilbilder, enantiometriske, men ikke helt overlappende, kalles kirale molekyler. Teoriene til Lebel og Vantorf er grunnlaget for stereokjemi i organisk kjemi. [3]
I 1900 ble det første frie radikalet, trifenylfrie radikalet, oppdaget, som er et fri radikal med lang levetid.- Tilstedeværelsen av ustabile frie radikaler ble også bekreftet i 1929.
I løpet av denne perioden ble det gjort store fremskritt i bestemmelsen av strukturen til organiske forbindelser, samt i reaksjonen og klassifiseringen. Men valensbindingen er bare et konsept hentet av kjemikere fra praktisk erfaring, og essensen av valensbindingen er ennå ikke løst.
Perioden med moderne organisk kjemi
På grunnlag av fysikeres oppdagelse av elektroner og belysning av atomstruktur, foreslo den amerikanske fysikalske kjemikeren Lewis og andre den elektroniske teorien om valensbindinger i 1916.
De tror at samspillet mellom de ytre elektronene til hvert atom er det som binder atomene sammen. En ionisk binding dannes når de interagerende ytre elektronene overføres fra ett atom til et annet, og en kovalent binding dannes hvis to atomer deler de ytre elektronene. Gjennom overføring eller deling av elektroner blir de ytre elektronene til de interagerende atomene alle ervervet i den elektroniske konfigurasjonen til edelgassen. Derfor er bindestreken "-" brukt for å representere valensbindingen i den billedlige representasjonen av valensbindingen faktisk et par av to atomer som deler elektronpar.
Etter 1927 brukte Heitler og London kvantemekanikk for å håndtere molekylære strukturproblemer, etablerte valensbindingsteorien og foreslo en matematisk modell for kjemiske bindinger. Senere brukte Malikon den molekylære orbitalteorien for å håndtere molekylstrukturen, og resultatene var generelt i samsvar med den elektroniske teorien om valensbindinger, og på grunn av den enkle beregningen ble mange problemer som ikke kunne besvares på det tidspunktet løst.