Cartão Químicos orgânicos como pessoas normais

Química orgânica é uma disciplina dentro da química que envolve o estudo científico da estrutura, propriedades, composição, reações e preparação (por síntese ou por outros meios) de compostos à base de carbono, hidrocarbonetos e seus derivados. Esses compostos podem conter qualquer número de outros elementos, como hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, halogênio, fósforo, silício e enxofre. Os compostos orgânicos são estruturalmente diversos, e a gama de aplicações dos compostos orgânicos é enorme. Constituem a base ou são componentes importantes de muitos produtos (plásticos, drogas, petroquímicos, comidas, explosivos, tintas, para citar apenas alguns) e, com muito poucas exceções, constituem a base de todos os processos de vida terrestre. A química orgânica, como todas as áreas da ciência, evolui com ondas particulares de inovação. Estas inovações são motivadas por considerações práticas e por inovações teóricas. A área, no entanto, é sustentada financeiramente pelas grandes aplicações em bioquímica, ciências poliméricas, química farmacêutica e agroquímica. No início do século XIX, os químicos geralmente achavam que compostos obtidos a partir de organismos vivos eram complexos demais para serem obtidos sinteticamente. Segundo o conceito de vitalismo, a matéria orgânica era dotada de uma "força vital". Eles chamaram esses compostos de "orgânicos" e direcionaram suas investigações para materiais inorgânicos que pareciam mais facilmente estudados. Durante a primeira metade do século XIX, percebeu-se que os compostos orgânicos poderiam de fato ser sintetizados em laboratório. Por volta de 1816 Michel Chevreul iniciou um estudo com sabões feitos de várias gorduras e alcalinos. Ele separou os diferentes ácidos que, em combinação com o alcalino, produziam o sabão. Como todos eram compostos individuais, ele demonstrou que era possível fazer uma mudança química em várias gorduras (que tradicionalmente vêm de fontes orgânicas), produzindo novos compostos, sem "força vital". Em 1828, Friedrich Wöhler produziu a ureia orgânica (carbamida), um componente da urina, a partir do cianato de amônio inorgânico NH4OCN, na chamada síntese Wöhler. Apesar de Wöhler ter sido, nesta altura como depois, cauteloso ao afirmar que, desta forma, destruiu a teoria da força vital, os historiadores consideraram este acontecimento como o ponto de viragem. Um excelente próximo passo ocorreu em 1856 quando William Henry Perkin, ao tentar fabricar quinina, voltou acidentalmente a fabricar o corante orgânico agora chamado de molho de Perkin, que ao gerar uma quantia enorme de dinheiro aumentou o interesse pela química orgânica. O avanço crucial para a química orgânica foi o conceito de estrutura química, desenvolvido de forma independente e simultânea por Friedrich August Kekule e Archibald Scott Couper em 1858. Ambos sugeriram que átomos de carbono tetravalentes poderiam se ligar uns aos outros para formar uma latência de carbono, e que os padrões detalhados de ligação atômica poderiam ser detectados por interpretações hábeis de reações químicas adequadas. A história da química orgânica continuou com a descoberta do petróleo e sua separação em frações de acordo com intervalos de fervura. A conversão de diferentes tipos de compostos ou compostos individuais por vários processos químicos criou a química do petróleo que levou ao nascimento da indústria petroquímica, que produziu com sucesso borrachas artificiais, os vários adesivos orgânicos, os aditivos de petróleo modificadores da propriedade e os plásticos. A indústria farmacêutica começou na última década do século 19, quando a Bayer iniciou a fabricação do ácido acetilsalicílico (mais conhecida como aspirina) na Alemanha. A primeira vez que uma droga foi sistematicamente aprimorada foi com a aresfenamina (Salvarsan). Vários derivados do atoxil perigosamente tóxico foram examinados por Paul Ehrlich e pelo seu grupo, tendo o composto com as melhores características de eficácia e toxicidade sido selecionado para produção. Embora os primeiros exemplos de reações e aplicações orgânicas tenham sido muitas vezes serendipáticos, a última metade do século 19 testemunhou estudos altamente sistemáticos de compostos orgânicos. A partir do século 20, o progresso da química orgânica permitiu a síntese de moléculas altamente complexas por meio de procedimentos multipasso. Ao mesmo tempo, polímeros e enzimas eram entendidos como grandes moléculas orgânicas, e o petróleo mostrava ser de origem biológica. O processo de busca de novas rotas de síntese para um determinado composto é chamado de síntese total. A síntese total de compostos naturais complexos começou com ureia, aumentou em complexidade para glicose e terpineol e, em 1907, a síntese total foi comercializada pela primeira vez pela Gustaf Komppa com cânfora. Os benefícios farmacêuticos têm sido substanciais, por exemplo, os compostos relacionados com o colesterol têm aberto formas de síntese de hormonas humanas complexas e dos seus derivados modificados. Desde o início do século 20, a complexidade das sínteses totais vem crescendo, com exemplos como ácido lisérgico e vitamina B12. Os alvos atuais apresentam dezenas de centros estereogênicos que devem ser sintetizados corretamente com síntese assimétrica. A bioquímica, a química de organismos vivos, sua estrutura e interações in vitro e sistemas vivos de dentro, só começou no século 20, abrindo um novo capítulo da química orgânica com enorme abrangência. A bioquímica, como a química orgânica, se concentra principalmente em compostos que contêm carbono também. Uma vez que os compostos orgânicos existem frequentemente sob a forma de misturas, foram também desenvolvidas várias técnicas para avaliar a pureza, sendo especialmente importante as técnicas cromatográficas como a HPLC e a cromatografia em fase gasosa. Os métodos tradicionais de separação incluem destilação, cristalização e extração de solventes. Os compostos orgânicos eram tradicionalmente caracterizados por uma variedade de testes químicos, chamados "métodos úmidos", mas esses testes foram largamente deslocados por métodos de análise espectroscópicos ou outros métodos de análise intensivos em computador. Enumerados por ordem aproximada de utilidade, os principais métodos analíticos são: ・ A espectroscopia por ressonância magnética nuclear (RMN) é a técnica mais utilizada, permitindo frequentemente a atribuição completa da conectividade atômica e até a estereoquímica utilizando espectroscopia de correlação. Os átomos constituintes principais da química orgânica - hidrogênio e carbono - existem naturalmente com isótopos que respondem a RMN, respectivamente 1H e 13C. ・ Análise elementar: Um método destrutivo utilizado para determinar a composição elementar de uma molécula. Ver também espectrometria de massa, abaixo. ・ A espectrometria de massas indica o peso molecular de um composto e, a partir dos padrões de fragmentação, a sua estrutura. A espectrometria de massa de alta resolução pode normalmente identificar a fórmula exata de um composto e é usada em vez da análise elementar. Antigamente, a espectrometria de massa se restringia a moléculas neutras que exibiam alguma volatilidade, mas técnicas avançadas de ionização permitem obter as "especificações de massa" de praticamente qualquer composto orgânico. ・ A cristalografia é um método inequívoco para determinar a geometria molecular, com a condição de que os cristais de solteiro do material estejam disponíveis e de que o cristal seja representativo da amostra. Um software altamente automatizado permite determinar uma estrutura em horas após a obtenção de um cristal adequado. Os métodos espectroscópicos tradicionais, como a espectroscopia infravermelha, a rotação óptica, a espectroscopia UV/VIS, fornecem informações estruturais relativamente não específicas, mas continuam a ser utilizados para classes específicas de compostos. No artigo relativo à química analítica são descritos métodos adicionais. As propriedades físicas dos compostos orgânicos de interesse geral incluem características quantitativas e qualitativas. As informações quantitativas incluem ponto de fusão, ponto de ebulição e índice de refração. As propriedades qualitativas incluem odor, solubilidade e cor. Propriedades de fusão e ebulição Em contraste com muitos materiais inorgânicos, os compostos orgânicos normalmente derretem e fervem. Em tempos anteriores, o ponto de fusão (p.m.) e o ponto de ebulição (p.b.) forneciam informações cruciais sobre a pureza e a identidade dos compostos orgânicos. Os pontos de fusão e ebulição se correlacionam com a polaridade das moléculas e seu peso molecular. Alguns compostos orgânicos, especialmente simétricos, sublime, ou seja, evaporam sem fusão. Um exemplo bem conhecido de um composto orgânico sublimável é o para-diclorobenzeno, o outro componente das bolas-mãe. Os compostos orgânicos não são geralmente muito estáveis a temperaturas superiores a 300 °C, embora existam algumas exceções. Solubilidade Os compostos orgânicos neutrais tendem a ser hidrofóbicos, ou seja, são menos solúveis na água do que nos solventes orgânicos. As exceções incluem os compostos orgânicos que contêm grupos ionizáveis, bem como álcoois, aminas e ácidos carboxílicos de baixo peso molecular, nos quais ocorre ligação a hidrogênio. Os compostos orgânicos tendem a dissolver-se em solventes orgânicos. Os solventes podem ser substâncias puras, como éter ou álcool etílico, ou misturas, como os solventes parafínicos, como os vários éteres de petróleo e as aguardentes brancas, ou a gama de solventes aromáticos puros ou mistos obtidos a partir de frações de petróleo ou alcatrão por separação física ou por conversão química. A solubilidade nos diferentes solventes depende do tipo de solvente e dos grupos funcionais, se estiverem presentes. propriedades do estado Várias propriedades especializadas interessam em função de aplicações, por exemplo, termomecânica e eletromecânica, como piezoeletricidade, condutividade elétrica (ver metais orgânicos) e propriedades eletro-ópticas (por exemplo, ópticas não lineares). Por razões históricas, essas propriedades são principalmente os temas das áreas de ciência de polímeros e de materiais. As denominações dos compostos orgânicos ou são sistemáticas, seguindo logicamente um conjunto de regras, ou não sistemáticas, seguindo várias tradições. A nomenclatura sistemática é estabelecida por recomendações da IUPAC. A nomenclatura sistemática começa pelo nome de uma estrutura-mãe dentro da molécula de interesse. Esse nome pai é modificado por prefixos, sufixos e números para transmitir inequivocamente a estrutura. Dado que são conhecidos milhões de compostos orgânicos, o uso rigoroso de nomes sistemáticos pode ser pesado. Assim, as recomendações da IUPAC são mais seguidas para compostos simples, mas não moléculas complexas. Para usar o nome sistemático, é preciso conhecer as estruturas e nomes das estruturas-mãe. As estruturas-mãe incluem os hidrocarbonetos não substituídos, heterociclos e seus derivados monofuncionalizados. A nomenclatura não sistemática é mais simples e inequívoca, pelo menos para os químicos orgânicos. Nomes não sistemáticos não indicam a estrutura do composto. Nomes não sistemáticos são comuns para moléculas complexas, que incluem a maioria dos produtos naturais. Assim, a dietilamida do ácido lisérgico, a título informal, é sistematicamente denominada (6aR,9R)-N,N-dietil-7-metil-4,6,6a,7,8,9-hexahidroindolo-[4,3-fg] quinolina-9-carboxamida. Com o uso crescente da computação, outros métodos de nomeação evoluíram, destinados a serem interpretados pelas máquinas. Dois formatos populares são SMILES e InChI. Desenhos estruturais As moléculas orgânicas são descritas mais frequentemente por desenhos ou fórmulas estruturais, combinações de desenhos e símbolos químicos. A fórmula do ângulo de linha é simples e inequívoca. Nesse sistema, os pontos finais e as interseções de cada linha representam um carbono, e os átomos de hidrogênio podem ser notados explicitamente ou considerados presentes como implícitos no carbono tetravalente. A representação de compostos orgânicos com desenhos é muito simplificada pelo fato de que o carbono em quase todos os compostos orgânicos tem quatro ligações, oxigênio dois, hidrogênio um e nitrogênio três.