Orgaanikemiassa

Orgaaninen kemiassa on kemian ala, joka tutkii hiiliyhdisteitä, niiden rakenteita, ominaisuuksia, synteesejä ja reaktioita sekä niiden mekanismeja. Se kattaa sekä yksinkertaiset molekyylit kuten alkaanit ja aromaattiset yhdisteet että monimutkaiset luonnontuotteet, polymeerit ja farmaseuttiset aineet. Tutkimuksen kohteena on, miten molekyylien rakenteelliset piirteet, kuten funktionaaliset ryhmät ja stereokemia, vaikuttavat reaktiivisuuteen, stabiiliuteen ja biologiseen toimintaan.

Historian käännekohtia ovat Wöhlerin 1828 syntetisoima urea, jolla organinen kemia eriytyi tieteellisestä tutkimuksesta, sekä Kekulé’n ja Couperin kehittämä molekyylirakenteiden käsite, joka selitti aromanttisten yhdisteiden rakenteita. 1900-luvulla kehitettiin spektroskopian, kromatografian ja röntgenkristallografian kaltaiset menetelmät sekä teoreettiset työkalut, jotka ovat tehneet orgaanisesta kemiasta ennustettavampaa ja suunnittelukeskeisempää.

Keskeisiä käsitteitä ovat funktionaaliset ryhmät, elektroniset vaikutukset ja reaktiomekanismit. Tavallisia reaktiotyyppejä ovat substituutio-, additio-, eliminointi- ja rearrangement-reaktiot sekä cyclo- ja pericykliset reaktiot. Organokatalyysi ja metallikatalyysi ovat keskeisiä menetelmiä synteesien rakentamisessa. Tutkimus käyttää NMR-, IR- ja MS-spektroskopiaa sekä röntgenkristallografiaa sekä kromatografiaa rakenteiden määrittelyyn ja puhtauden varmistamiseen. Retrosynteesi ja suunnittelu ovat keskeisiä osa-alueita suurten synteesien sekä teollisten prosessien kehittämisessä.

Orgaanikemiassa on useita ala-aloja: orgaaninen synteesi, lääkeaine- ja luonnontuotekemia, fysikaalinen orgaaninen kemia, organometallikemia, bioorgaaninen kemia sekä polymeerikemia ja materiaalikemia. Käyttökohteita ovat lääkkeet, synteettiset materiaalit, polymeerit, väriaineet, hajut ja makuaineet sekä agrokemikaalit.