Chương 1. HOÁ HỌC HỮU CƠ VÀ HỢP CHẤT HỮU CƠ
§1. HOÁ HỌC HỮU CƠ
1 – ĐỐI TƯỢNG VÀ VAI TRÒ CỦA HOÁ HỌC HỮU CƠ
Hóa học hữu cơ là ngành Hóa học chuyên nghiên cứu các hợp chất của cacbon. Vì sao lại có cả một ngành khoa học lớn chuyên nghiên cứu các hợp chất chỉ của cacbon ? Bởi vì cacbon là một nguyên tố đặc biệt, có một không hai : nguyên tử cacbon không chỉ liên kết được với các nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn liên kết được với nhau bằng các liên kết tương đối bến tạo ra các dạng mạch hở, mạch vòng, từ đơn giản đến cực kì phức tạp và đa dạng. Chính vì thế số lượng các hợp chất của cacbon đã lên tới con số hàng chục triệu, gấp hơn mười lần số lượng các hợp chất không chứa cacbon của tất cả các nguyên tố khác, và tỉ số này sẽ ngày càng tăng thêm.
Trong tổng số các hợp chất chứa cacbon, chỉ có một số rất ít là hợp chất vô cơ. Đó là các oxit cacbon, muối cacbonat, xianua và cacbua kim loại,…còn tuyệt đại đa số là các hợp chất hữu cơ. Đó là các hidrocacbon (hợp chất hữu cơ đơn giản nhất chỉ cấu tạo bởi cacbon và hiđro) và các hợp chất phức tạp hơn mà trong phân tử ngoài C, H còn có các nguyên tố khác như O, N, S, P, halogen…. Trong đó đa số có thể được coi là dẫn xuất của hiđrocacbon,
Tầm quan trọng của các hợp chất hữu cơ không chỉ bởi số lượng áp đảo của chúng mà còn bởi vai trò cực kì to lớn của chúng trong đời sống Nhân loại. Các hợp chất hữu cơ tạo ra thức ăn, đồ mặc, thuốc chữa bệnh, và nhiều vật dụng thiết yếu khác. Các hợp chất hữu cơ có mặt ở tất cả các ngành kinh tế và các lĩnh vực khoa học, kĩ thuật. Chẳng hạn, trong Nông nghiệp, các hợp chất hữu cơ giúp bảo vệ và tăng năng suất cây trồng và vật nuôi : trong Công nghệ thông tin, các màn hình tỉnh thể lỏng từ các hợp chất hữu cơ đang dần thay thế các màn hình truyền thống, computer sử dụng các phân tử AND đang ở trong giai đoạn nghiên cứu…. Hơn thế nữa, hợp chất hữu cơ còn là những hợp chất trung tâm của sự sống trên hành tinh của chúng ta. Thực vậy, các hợp chất hữu cơ tạo ra cơ thể mọi sinh vật, tạo ra protein của máu, thịt, da,… tạo ra các enzim xúc tác cho các phản ứng xảy ra trong cơ thể, và cùng với oxi của quá trình hô hấp, các hợp chất hữu cơ cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của cơ thể sống. Cũng chính từ các hợp chất hữu cơ đã hình thành nên các phân tử axit deoxiribonucleic (ADN) là những phân tửkhổng lồ chứa đựng thông tin di truyền của mọi sinh vật.
Nhiệm vụ cơ bản của Hoá học Hữu cơ là : Nghiên cứu tổng hợp các hợp chất hữu cơ và tách biệt các hợp chất hữu cơ từ các sản phẩm thiên nhiên; Nghiên cứu, xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ: Nghiên cứu tính chất và cơ chế phản ứng của các hợp chất hữu cơ. Tất cả nhầm đưa đến những ứng dụng thực tiễn để nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Những thành tựu của Hoá học Hữu cơ còn là cơ sở để nghiên cứu hoá học của sự sống và cả quá trình tư duy của con người.
II – SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HOÁ HỌC HỮU CƠ
Trải qua nhiều thế kỉ khai thác, sử dụng và nghiên cứu các sản phẩm của thiên nhiên, đến thế kỉ XVIII, con người đã biết được khá nhiều nguyên tố hoá học và các hợp chất của chúng, trong số đó có những hợp chất do các cơ thể sống tạo ra (như đường kính từ mía, axit axetic từ giấm, etanol từ rượu nho, ure từ nước tiểu,…). Vào khoảng cuối thế kỉ XVIII, đầu thế kỉ XIX, khi bắt đầu hệ thống hoá các kiến thức về hoá học, các nhà khoa học (như J. Berzelius, 1779-1848,…) đã dùng thuật ngữ hợp chất hữu cơ để chỉ các chất được tạo ra từ các cơ thể sống, tức là từ sinh vật, để phân biệt với các hợp chất vô cơ được tạo ra từ các khoáng vật. Thời đó người ta cho rằng, các hợp chất hữu cơ chỉ được tạo thành dưới tác dụng của “lực sống” trong cơ thể sinh vật, vì thế mặc nhiên người ta không nghĩ đến việc tổng hợp chúng trong phòng thí nghiệm.
Năm 1828, F. Vole (F. Wohler) tổng hợp được ure bằng cách đun nóng amoni xianat, mà như ông nói: “không cần đến con mèo, con chó hay con lạc đà nào cả”.
