Chimie organique

La chimie organique est le branche scientifique charg√©e d’√©tudier la chimie des compos√©s carbon√©s, √©galement appel√©s compos√©s organiques. Ces compos√©s sont les plus abondants sur Terre et forment la base des √™tres vivants.

La chimie organique porte le nom de J√∂ns Jacob Berzelius, qui, en 1807, a class√© les substances d’organismes vivants, tels que l’huile et le sucre, en substances organiques. Tout ce qui n’√©tait pas d’origine animale ou v√©g√©tale, comme l’eau ou le sel, √©tait class√© comme substance inorganique.

Peu de temps après, on a découvert que des composés organiques pouvaient être synthétisés artificiellement en laboratoire, en plus des êtres vivants. Cependant, les chimistes utilisent toujours le nom de chimie organique pour ces composés.

Le carbone est essentiel en chimie organique. On le trouve dans toutes les molécules biologiques, telles que les protéines, les glucides, les lipides, les acides nucléiques et les vitamines. Il fait également partie des plastiques et des hydrocarbures dans le pétrole.

Qu’√©tudie la chimie organique?

La chimie organique √©tudie les compos√©s organiques, des mol√©cules constitu√©es d’atomes de carbone qui se combinent avec d’autres √©l√©ments, principalement l’hydrog√®ne, l’oxyg√®ne et l’azote.

Les compos√©s organiques varient dans leurs propri√©t√©s et leurs structures. Par exemple, la mol√©cule de m√©thane CH4 a la forme d’un t√©tra√®dre, une pyramide √† quatre c√īt√©s, o√Ļ chaque hydrog√®ne est √† un sommet de la pyramide. Alors que la mol√©cule de benz√®ne C6H6 est un cycle aux propri√©t√©s aromatiques.

La chimie organique √©tudie √©galement les m√©canismes de r√©action des mol√©cules organiques. Par exemple, conna√ģtre la structure du glucose peut d√©terminer quelles sont les r√©actions chimiques auxquelles il peut participer.

Les chimistes organiques √©tudient comment synth√©tiser un compos√© organique plus rapidement et plus efficacement. Par exemple, le tamiflu est un m√©dicament utilis√© pour traiter la grippe. Une fois d√©couvert, il a fallu jusqu’√† trois jours pour produire; r√©cemment le tamiflu peut √™tre synth√©tis√© en 60 minutes.

Un autre aspect important √©tudi√© en chimie organique est √† quoi servent les diff√©rents compos√©s organiques. Par exemple, l’hexane est un compos√© liquide √† six carbones qui sert de solvant tandis que le 2,2-dim√©thylbutane, √©galement √† six carbones, sert √† am√©liorer les carburants.

structure de l'hexane et du 2,2, diméthyl butane

Gr√Ęce √† la chimie organique, nous pouvons savoir quelle est la structure de l’hexane et du 2,2, dim√©thyl butane.

Le carbone: un élément clé de la chimie organique

Le carbone (C) est l’√©l√©ment essentiel pour la formation de compos√©s organiques. Cela est d√Ľ √† ses propri√©t√©s physiques et chimiques.

Le carbone a une grande capacit√© √† se combiner avec d’autres atomes de carbone et avec des √©l√©ments tels que l’hydrog√®ne H, l’oxyg√®ne O, l’azote N, le soufre S et les halog√®nes. Cela rend les compos√©s de carbone si nombreux et tr√®s divers.

Par exemple, dans la mol√©cule de m√©thane CH4, le carbone forme 4 liaisons simples avec chacun des hydrog√®nes. Dans l’√©th√®ne H2C = CH2, les deux carbones partagent deux paires d’√©lectrons, formant une double liaison.

Ce qui pr√©c√®de n’est qu’un des nombreux cas dans lesquels le carbone est capable de se combiner pour former les millions de compos√©s organiques √©tudi√©s par la chimie organique.

Classification des composés organiques

La chimie organique est également responsable de la classification des plus de 50 millions de composés organiques connus. Il existe plusieurs classifications en fonction des caractéristiques structurelles et du comportement chimique des composés. On peut les diviser en fonction de leur origine, de leur structure ou de leur groupe fonctionnel.

Selon son origine:

  • Naturels: ils peuvent √™tre d’origine naturelle, lorsqu’ils proviennent d’√™tres vivants ou de leurs d√©chets.
  • Artificiels: ils peuvent avoir une origine artificielle s’ils ont √©t√© synth√©tis√©s en laboratoire.

Selon sa structure:

  • Compos√©s aliphatiques: ils sont aliphatiques lorsque les carbones sont r√©unis pour former des cha√ģnes.
  • Compos√©s aromatiques: ils sont consid√©r√©s comme aromatiques s’ils forment des cycles avec des doubles liaisons intercal√©es.
  • Compos√©s h√©t√©rocycliques: ils sont h√©t√©rocycliques lorsqu’ils forment des anneaux avec d’autres √©l√©ments.

Selon son groupe fonctionnel:

  • Les alcools.
  • Les amines
  • Ald√©hydes
  • C√©tones
  • √Čthers
  • Acides organiques.
  • Les esters

Voir également Composés organiques.

Importance de la chimie organique

La chimie organique a des applications dans pratiquement tous les aspects de la vie moderne, des v√™tements au transport, √† l’alimentation et √† la transmission d’informations g√©n√©tiques.

L’industrie pharmaceutique repose fortement sur la chimie organique. De nombreux m√©dicaments pour le traitement des maladies sont le r√©sultat de la synth√®se de compos√©s organiques. Les bact√©ries √† l’origine des infections sont trait√©es avec des antibiotiques, par exemple la p√©nicilline.

Les produits naturels sont des compos√©s organiques extraits d’organismes vivants. Par exemple, l’aspirine ou l’acide ac√©tylsalicylique est d√©riv√© d’un produit naturel trouv√© dans le tronc d’un arbre.

Les enzymes sont de grosses mol√©cules organiques dont la fonction est “d’acc√©l√©rer” les r√©actions chimiques qui ont lieu √† l’int√©rieur des cellules. Les enzymes jouent un r√īle cl√© dans le m√©tabolisme cellulaire et d’autres processus biologiques. Par exemple, les analg√©siques sont des mol√©cules qui emp√™chent le fonctionnement de la cyclooxyg√©nase, une enzyme importante dans la production de la douleur.

Les insecticides et autres pesticides sont le r√©sultat d’√©tudes en chimie organique. Par exemple, le DDT (dichlorodiph√©nyl-trichloro√©thane) √©tait largement utilis√© pour √©liminer les ravageurs en agriculture.

Dans l’industrie alimentaire, la chimie organique est appliqu√©e pour conserver les aliments ou am√©liorer leurs propri√©t√©s en ajoutant des additifs.

La vie moderne et le progr√®s de la civilisation reposent principalement sur l’utilisation d’hydrocarbures comme combustibles, mol√©cules form√©es uniquement de carbone et d’hydrog√®ne qui sont obtenues dans le p√©trole et ses d√©riv√©s. Dans les cuisines d’aujourd’hui, les casseroles et po√™les rev√™tues de T√©flon, un mat√©riau polym√®re organique compos√© de carbone et de fluor avec une capacit√© antiadh√©sive, sont essentielles.

Voir également Hydrocarbures.

Histoire de la chimie organique

La chimie organique a ses d√©buts au d√©but du 19√®me si√®cle, en 1807, lorsque J√∂ns Berzelius a class√© les substances comme organiques et inorganiques. On pr√©sumait √† l’√©poque que les compos√©s organiques n’√©taient produits que par des organismes vivants.

Des compos√©s organiques simples ont √©t√© fabriqu√©s √† partir de compos√©s plus complexes dans les ann√©es 1810. Par exemple, en 1812, Gottlieb Sigismund Kirchhoff a obtenu du glucose √† partir d’amidon et en 1816 Michel-Eug√®ne Chevreul a d√©couvert qu’il pouvait produire des acides gras et de la glyc√©rine √† partir de graisses animales et d’hydroxyde de sodium.

La premi√®re fois qu’un compos√© organique a √©t√© synth√©tis√© en laboratoire, c’√©tait en 1828. Friedrich W√∂hler, a r√©ussi √† produire de l’ur√©e, un compos√© qui est produit dans les reins et est expuls√© dans l’urine. Puis, en 1845, Adolph Wilhelm Hermann Kolbe a synth√©tis√© l’acide ac√©tique √† partir de compos√©s inorganiques.

L’un des grands pionniers de la chimie organique √©tait Friedrich August Kekul√© von Stradonitz qui d√©finissait la chimie organique comme la chimie des compos√©s du carbone en 1861.

La chimie organique √©tait essentielle pour d√©velopper l’industrie des plastiques au XXe si√®cle. Le premier plastique, la bak√©lite, a √©t√© produit par Leo Baekeland en 1907. En 1928, Otto Diels et Kurt Alder ont d√©couvert la r√©action chimique de base pour la production de nombreux plastiques.

La synthèse de produits naturels, tels que les médicaments, a été une grande avancée pour la chimie organique. Ainsi, en 1933, Norman Haworth a déterminé la structure de la vitamine C, ce qui était une étape importante pour la production artificielle de vitamine C.

La synth√®se de compos√©s organiques a connu un rebond dans la derni√®re moiti√© du 20e si√®cle. En 1957, El√≠as James Corey a commenc√© √† d√©velopper l’analyse r√©trosynth√©tique, pour laquelle il a remport√© le prix Nobel de chimie en 1990.

Les références

Hayashi, Y. (2020) √Čconomie du temps en synth√®se totale. J.Org.Chem. https://dx.doi.org/10.1021/acs.joc.0c01581

Winter, A. (2014) Chimie organique I pour les nuls. 2e édition. John Wiliey et fils. New Jersey.

Zumdahl, SS, Zumdahl, SA (2014) Chimie. Neuvième édition. Brooks / Cole. Belmont.

 

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