Química Orgánica
Definición
Química Orgánica es una subdisciplina química que implica el estudio científico de la estructura, propiedades y reacciones de compuestos orgánicos y materiales orgánicos, es decir, materia en sus diversas formas que contienen átomos de carbono. El estudio de la estructura incluye muchos métodos físicos y químicos para determinar la composición química y la constitución química de los compuestos y materiales orgánicos. El estudio de propiedades incluye tanto propiedades físicas como propiedades químicas, y utiliza métodos similares, así como métodos para evaluar la reactividad química, con el objetivo de comprender el comportamiento de la materia orgánica en su forma pura (cuando sea posible), pero también en soluciones, mezclas y formas fabricadas. El estudio de reacciones orgánicas incluye investigar su alcance a través del uso en la preparación de compuestos diana (por ejemplo, productos naturales, drogas, polímeros, etc.
La gama de químicos estudiados en química orgánica incluye hidrocarburos (compuestos que contienen solo carbono e hidrógeno), así como una miríada de composiciones basadas siempre en carbono, pero también contiene otros elementos, especialmente oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo (incluidos en muchos productos químicos orgánicos) en biología) y los elementos de radiostación de los halógenos.
En la era moderna, el rango se extiende aún más a la tabla periódica, con elementos principales del grupo, que incluyen:
- Compuestos organometálicos de los grupos 1 y 2, es decir, que involucran metales alcalinos (p. Ej., Litio, sodio y potasio) o metales alcalinotérreos (p. Ej., Magnesio)
- Metaloides (p. Ej., Boro y silicio) u otros metales (p. Ej., Aluminio y estaño)
Además, mucha de la investigación moderna se enfoca en la química orgánica que involucra más compuestos organometálicos, incluidos los lantánidos, pero especialmente los metales de transición; (por ejemplo, zinc, cobre, paladio, níquel, cobalto, titanio y cromo)
Finalmente, los compuestos orgánicos forman la base de toda la vida terrenal y constituyen una parte significativa de los esfuerzos humanos en química. Los patrones de unión abiertos al carbono, con su valencia de cuatro enlaces formales simples, dobles y triples, así como varias estructuras con electrones deslocalizados, hacen que el conjunto de compuestos orgánicos sea estructuralmente diverso y su rango de aplicaciones sea enorme. Constituyen la base de, o son componentes importantes de muchos productos comerciales, incluidos los productos farmacéuticos; productos petroquímicos y agroquímicos, y productos elaborados a partir de ellos (incluidos lubricantes, disolventes, etc.); plástica; combustibles y explosivos; etc. Como se indicó, el estudio de la química orgánica se superpone con la química organometálica y la bioquímica, pero también con la química médica, la química de polímeros y muchos aspectos de la ciencia de los materiales.
Historia
Antes del siglo diecinueve, los químicos generalmente creían que los compuestos obtenidos de organismos vivos estaban dotados de una fuerza vital que los distinguía de los compuestos inorgánicos. De acuerdo con el concepto de vitalismo (teoría de la fuerza vital), la materia orgánica estaba dotada de una "fuerza vital". Durante la primera mitad del siglo XIX, se informaron algunos de los primeros estudios sistemáticos de compuestos orgánicos. Alrededor de 1816 Michel Chevreul comenzó un estudio de jabones hechos de diversas grasas y álcalis. Separó los diferentes ácidos que, en combinación con el álcali, produjeron el jabón. Como todos estos compuestos eran individuales, demostró que era posible hacer un cambio químico en varias grasas (que tradicionalmente provienen de fuentes orgánicas), produciendo nuevos compuestos, sin "fuerza vital". urea química orgánica (carbamida), un constituyente de la orina, a partir de materiales de partida inorgánicos (las sales de cianato de potasio y sulfato de amonio), en lo que ahora se llama la síntesis de Wöhler. Aunque el propio Wöhler fue cauteloso al afirmar que había desmentido el vitalismo, esta fue la primera vez que se sintetizó en el laboratorio una sustancia que se pensaba que era orgánica sin materiales biológicos (orgánicos) de partida. Ahora se acepta generalmente que el evento de hecho refuta la doctrina del vitalismo.
En 1856, William Henry Perkin, mientras trataba de fabricar quinina, produjo accidentalmente el colorante orgánico que ahora se conoce como malva de Perkin. Su descubrimiento, ampliamente conocido a través de su éxito financiero, aumentó enormemente el interés en la química orgánica.
Un avance decisivo para la química orgánica fue el concepto de estructura química, desarrollado de forma independiente en 1858 por Friedrich August Kekulé y Archibald Scott Couper. Ambos investigadores sugirieron que los átomos de carbono tetravalentes podrían unirse entre sí para formar un enrejado de carbono, y que los patrones detallados de unión atómica podrían discernirse mediante hábiles interpretaciones de reacciones químicas apropiadas.
La era de la industria farmacéutica comenzó en la última década del siglo XIX cuando Bayer comenzó la fabricación de ácido acetilsalicílico, más comúnmente conocida como aspirina. En 1910, Paul Ehrlich y su grupo de laboratorio comenzaron a desarrollar arsfenamina a base de arsénico (Salvarsan) como el primer tratamiento farmacológico eficaz de la sífilis, y de ese modo iniciaron la práctica médica de la quimioterapia. Ehrlich popularizó los conceptos de drogas "mágicas" y de mejorar sistemáticamente las terapias con medicamentos. Su laboratorio hizo contribuciones decisivas al desarrollo de antisuero para la difteria y la estandarización de sueros terapéuticos.
Los primeros ejemplos de reacciones y aplicaciones orgánicas a menudo se encontraron debido a una combinación de suerte y preparación para observaciones inesperadas. Sin embargo, la segunda mitad del siglo XIX fue testigo de estudios sistemáticos de compuestos orgánicos. El desarrollo del índigo sintético es ilustrativo. La producción de índigo a partir de fuentes vegetales se redujo de 19,000 toneladas en 1897 a 1,000 toneladas en 1914 gracias a los métodos sintéticos desarrollados por Adolf von Baeyer. En 2002, se produjeron 17,000 toneladas de índigo sintético a partir de productos petroquímicos.
En la primera parte del siglo XX, se demostró que los polímeros y las enzimas eran moléculas orgánicas grandes y que el petróleo era de origen biológico.
La síntesis de múltiples pasos de compuestos orgánicos complejos se llama síntesis total. La síntesis total de compuestos naturales complejos aumentó en complejidad a la glucosa y al terpineol. Por ejemplo, los compuestos relacionados con el colesterol han abierto formas de sintetizar hormonas humanas complejas y sus derivados modificados. Desde el comienzo del siglo 20, la complejidad de las síntesis totales se ha incrementado para incluir moléculas de alta complejidad como el ácido lisérgico y la vitamina B
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El descubrimiento del petróleo y el desarrollo de la industria petroquímica estimuló el desarrollo de la química orgánica. La conversión de compuestos de petróleo individuales en diferentes tipos de compuestos por diversos procesos químicos dio lugar a reacciones orgánicas que permitieron una amplia gama de productos industriales y comerciales, entre otros (plásticos), caucho sintético, adhesivos orgánicos y diversos aditivos del petróleo que modificaban la propiedad y catalizadores.
La mayoría de los compuestos químicos que se producen en los organismos biológicos son compuestos de carbono, por lo que la asociación entre la química orgánica y la bioquímica es tan estrecha que la bioquímica podría considerarse, en esencia, una rama de la química orgánica. Aunque la historia de la bioquímica podría abarcar unos cuatro siglos, la comprensión fundamental del campo comenzó a desarrollarse a fines del siglo XIX y el término real bioquímica fue acuñado alrededor del comienzo del siglo 20. La investigación en el campo aumentó a lo largo del siglo XX, sin ningún indicio de disminución en la tasa de aumento, como puede verificarse mediante la inspección de servicios de abstracción e indexación como BIOSIS Previews y Biological Abstracts, que comenzó en la década de 1920 como un solo volumen anual , pero ha crecido tan drásticamente que a fines del siglo XX solo estaba disponible para el usuario cotidiano como una base de datos electrónica en línea.
Caracterización
Dado que los compuestos orgánicos a menudo existen como mezclas, también se han desarrollado una variedad de técnicas para evaluar la pureza, siendo especialmente importantes las técnicas de cromatografía tales como HPLC y cromatografía de gases. Los métodos tradicionales de separación incluyen destilación, cristalización y extracción con disolvente.
Los compuestos orgánicos se caracterizaron tradicionalmente por una variedad de pruebas químicas, llamadas "métodos húmedos", pero tales pruebas han sido desplazadas en gran parte por métodos de análisis espectroscópicos u otros métodos intensivos en computación. Enlistados en orden aproximado de utilidad, los principales métodos analíticos son:
- La espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) es la técnica más comúnmente utilizada, que a menudo permite la asignación completa de la conectividad del átomo e incluso la estereoquímica mediante la espectroscopía de correlación. Los principales átomos constituyentes de la química orgánica - hidrógeno y carbono - existen de forma natural con isótopos que responden a la RMN, respectivamente H y C.
- Análisis elemental: un método destructivo utilizado para determinar la composición elemental de una molécula. Ver también espectrometría de masas, a continuación.
- La espectrometría de masas indica el peso molecular de un compuesto y, a partir de los patrones de fragmentación, su estructura. La espectrometría de masas de alta resolución generalmente puede identificar la fórmula exacta de un compuesto y se usa en lugar del análisis elemental. En el pasado, la espectrometría de masas se limitaba a moléculas neutras que exhibían cierta volatilidad, pero las técnicas avanzadas de ionización permiten obtener la "especificación de masa" de prácticamente cualquier compuesto orgánico.
- La cristalografía puede ser útil para determinar la geometría molecular cuando está disponible un único cristal del material y el cristal es representativo de la muestra. El software altamente automatizado permite que se determine una estructura a las pocas horas de obtener un cristal adecuado.
Los métodos espectroscópicos tradicionales como la espectroscopía infrarroja, la rotación óptica, la espectroscopía UV / VIS proporcionan información estructural relativamente inespecífica, pero se mantienen en uso para clases específicas de compuestos. Tradicionalmente, el índice de refracción y la densidad también eran importantes para la identificación de sustancias.
Propiedades
Las propiedades físicas de los compuestos orgánicos que suelen ser de interés incluyen características tanto cuantitativas como cualitativas. La información cuantitativa incluye el punto de fusión, el punto de ebullición y el índice de refracción. Las propiedades cualitativas incluyen olor, consistencia, solubilidad y color.
Propiedades de fusión y ebullición
Los compuestos orgánicos normalmente se derriten y muchos hierven. En contraste, mientras que los materiales inorgánicos generalmente se pueden derretir, muchos no hierven, tendiendo a degradarse. En épocas anteriores, el punto de fusión (pf) y el punto de ebullición (pb) proporcionaban información crucial sobre la pureza y la identidad de los compuestos orgánicos. Los puntos de fusión y ebullición se correlacionan con la polaridad de las moléculas y su peso molecular. Algunos compuestos orgánicos, especialmente los simétricos, sublimes, es decir que se evaporan sin fundirse. Un ejemplo bien conocido de un compuesto orgánico sublimable es el paradiclorobenceno, el componente odorífero de las bolas de naftalina modernas. Los compuestos orgánicos generalmente no son muy estables a temperaturas superiores a 300 ° C, aunque existen algunas excepciones.
Solubilidad
Los compuestos orgánicos neutros tienden a ser hidrofóbicos; es decir, son menos solubles en agua que en solventes orgánicos. Las excepciones incluyen compuestos orgánicos que contienen grupos ionizables (que se pueden convertir en iones), así como alcoholes, aminas y ácidos carboxílicos de bajo peso molecular donde se produce el enlace de hidrógeno. Los compuestos orgánicos tienden a disolverse en solventes orgánicos. Los disolventes pueden ser sustancias puras como el éter o alcohol etílico, o mezclas, como los disolventes parafínicos, como los diversos éteres de petróleo y alcoholes blancos, o la gama de disolventes aromáticos puros o mixtos obtenidos a partir de fracciones de petróleo o alquitrán mediante separación física o conversión química La solubilidad en los diferentes solventes depende del tipo de solvente y de los grupos funcionales si están presentes en la solución.
Propiedades de estado sólido
Varias propiedades especializadas de cristales moleculares y polímeros orgánicos con sistemas conjugados son de interés dependiendo de las aplicaciones, p. Ej., Termomecánicas y electromecánicas, como piezoelectricidad, conductividad eléctrica (ver polímeros conductores y semiconductores orgánicos) y electroópticas (p. Ej. propiedades de óptica lineal). Por razones históricas, tales propiedades son principalmente los temas de las áreas de la ciencia de los polímeros y los materiales.
Nomenclatura
Los nombres de los compuestos orgánicos son sistemáticos, siguiendo lógicamente un conjunto de reglas, o no sistemáticos, siguiendo varias tradiciones. La nomenclatura sistemática está estipulada por las especificaciones de IUPAC. La nomenclatura sistemática comienza con el nombre de una estructura parental dentro de la molécula de interés. Este nombre padre se modifica mediante prefijos, sufijos y números para transmitir inequívocamente la estructura. Dado que se conocen millones de compuestos orgánicos, el uso riguroso de nombres sistemáticos puede ser engorroso. Por lo tanto, las recomendaciones de IUPAC se siguen más de cerca para compuestos simples, pero no para moléculas complejas. Para usar el nombre sistemático, uno debe conocer las estructuras y los nombres de las estructuras principales. Las estructuras parentales incluyen hidrocarburos no sustituidos, heterociclos y derivados monofuncionalizados de los mismos.
La nomenclatura no sistemática es más simple y no ambigua, al menos para los químicos orgánicos. Los nombres no sistemáticos no indican la estructura del compuesto. Son comunes para las moléculas complejas, que incluye la mayoría de los productos naturales. Por lo tanto, la llamada informalmente dietilamida del ácido lisérgico se denomina sistemáticamente (6a R , 9 R ) - N , N -dietil-7-metil-4,6,6a, 7,8,9-hexahidroindolo- [4,3- fg ] quinolin-9-carboxamida.
Con el uso cada vez mayor de la informática, han evolucionado otros métodos de denominación destinados a ser interpretados por las máquinas. Dos formatos populares son SMILES e InChI.
Dibujos estructurales
Las moléculas orgánicas se describen más comúnmente mediante dibujos o fórmulas estructurales, combinaciones de dibujos y símbolos químicos. La fórmula del ángulo de línea es simple e inequívoca. En este sistema, los puntos finales y las intersecciones de cada línea representan un carbono, y los átomos de hidrógeno pueden anotarse explícitamente o se supone que están presentes como lo implica el carbono tetravalente.
Historia
En 1880, se produjo una explosión en la cantidad de compuestos químicos descubiertos gracias a nuevas técnicas sintéticas y analíticas. Grignard describió la situación como "caos le plus complet" ya que debido a la falta de convención era posible tener varios nombres para el mismo compuesto. Esto condujo a la creación de las reglas de Ginebra en 1892.
Clasificación de compuestos orgánicos
Grupos funcionales
El concepto de grupos funcionales es central en la química orgánica, como un medio para clasificar estructuras y para predecir propiedades. Un grupo funcional es un módulo molecular, y se supone que la reactividad de ese grupo funcional, dentro de ciertos límites, es la misma en una variedad de moléculas. Los grupos funcionales pueden tener una influencia decisiva en las propiedades químicas y físicas de los compuestos orgánicos. Las moléculas se clasifican en función de sus grupos funcionales. Los alcoholes, por ejemplo, todos tienen la subunidad COH. Todos los alcoholes tienden a ser algo hidrófilos, usualmente forman ésteres, y generalmente pueden convertirse en los haluros correspondientes. La mayoría de los grupos funcionales presentan heteroátomos (átomos distintos de C y H). Los compuestos orgánicos se clasifican de acuerdo con grupos funcionales, alcoholes, ácidos carboxílicos, aminas, etc.
Compuestos alifáticos
Los hidrocarburos alifáticos se subdividen en tres grupos de series homólogas según su estado de saturación:
- alcanos (parafinas): hidrocarburos alifáticos sin enlaces dobles o triples, es decir, solo enlaces CC, CH
- alquenos (olefinas): hidrocarburos alifáticos que contienen uno o más dobles enlaces, es decir, di-olefinas (dienos) o poliolefinas.
- alquinos (acetilenos): hidrocarburos alifáticos que tienen uno o más triples enlaces.
El resto del grupo se clasifica según los grupos funcionales presentes. Dichos compuestos pueden ser de "cadena lineal", de cadena ramificada o cíclicos. El grado de ramificación afecta características, tales como el número de octano o el número de cetano en la química del petróleo.
Tanto los compuestos saturados (alicíclicos) como los compuestos insaturados existen como derivados cíclicos. Los anillos más estables contienen cinco o seis átomos de carbono, pero los anillos grandes (macrociclos) y los anillos más pequeños son comunes. La familia cicloalcano más pequeño es el ciclopropano de tres miembros ((CH 2 ) 3 ). Los compuestos cíclicos saturados solo contienen enlaces simples, mientras que los anillos aromáticos tienen un doble enlace alterno (o conjugado). Los cicloalcanos no contienen enlaces múltiples, mientras que los cicloalquenos y los cicloalquenos sí.
Compuestos aromáticos
Los hidrocarburos aromáticos contienen dobles enlaces conjugados. Esto significa que cada átomo de carbono en el anillo está hibridado sp2, lo que permite una mayor estabilidad. El ejemplo más importante es el benceno, cuya estructura fue formulada por Kekulé, quien propuso por primera vez el principio de deslocalización o resonancia para explicar su estructura. Para compuestos cíclicos "convencionales", la aromaticidad es conferida por la presencia de 4n + 2 electrones pi deslocalizados, donde n es un número entero. La inestabilidad particular (antiaromaticidad) es conferida por la presencia de 4n electrones pi conjugados.
Compuestos heterocíclicos
Las características de los hidrocarburos cíclicos se alteran nuevamente si están presentes heteroátomos, que pueden existir como sustituyentes unidos externamente al anillo (exocíclico) o como un miembro del propio anillo (endocíclico). En el caso de este último, el anillo se denomina heterociclo. La piridina y el furano son ejemplos de heterociclos aromáticos, mientras que la piperidina y el tetrahidrofurano son los heterociclos alicíclicos correspondientes. El heteroátomo de las moléculas heterocíclicas es generalmente oxígeno, azufre o nitrógeno, siendo este último particularmente común en los sistemas bioquímicos.
Los heterociclos se encuentran comúnmente en una amplia gama de productos, incluidos tintes de anilina y medicamentos. Además, son frecuentes en una amplia gama de compuestos bioquímicos, como alcaloides, vitaminas, esteroides y ácidos nucleicos (por ejemplo, ADN, ARN).
Los anillos pueden fusionarse con otros anillos en un borde para dar compuestos policíclicos. Las bases de nucleósidos de purina son heterociclos aromáticos policíclicos notables. Los anillos también pueden fusionarse en una "esquina" de modo que un átomo (casi siempre carbono) tiene dos enlaces que van a un anillo y dos a otro. Dichos compuestos se denominan espiro y son importantes en una serie de productos naturales.
Polímeros
Una propiedad importante del carbono es que forma fácilmente cadenas, o redes, que están unidas por enlaces carbono-carbono (carbono-carbono). El proceso de enlace se llama polimerización, mientras que las cadenas o redes se llaman polímeros. El compuesto fuente se llama monómero.
Existen dos grupos principales de polímeros: polímeros sintéticos y biopolímeros. Los polímeros sintéticos se fabrican artificialmente y se conocen comúnmente como polímeros industriales. Los biopolímeros se producen dentro de un entorno respetuosamente natural o sin intervención humana.
Desde la invención del primer producto de polímero sintético, baquelita, se han inventado con frecuencia productos de polímero sintético.
Los polímeros orgánicos sintéticos comunes son polietileno (polietileno), polipropileno, nylon, teflón (PTFE), poliestireno, poliésteres, polimetilmetacrilato (llamado perspex y plexiglás) y cloruro de polivinilo (PVC).
Tanto el caucho sintético como el natural son polímeros.
Pueden existir variedades de cada producto de polímero sintético, para propósitos de un uso específico. El cambio de las condiciones de polimerización altera la composición química del producto y sus propiedades. Estas alteraciones incluyen la longitud de la cadena, o ramificación, o la tacticidad.
Con un único monómero como inicio, el producto es un homopolímero.
Se pueden agregar componentes secundarios para crear un heteropolímero (copolímero) y también se puede controlar el grado de agrupamiento de los diferentes componentes.
Las características físicas, como la dureza, la densidad, la resistencia mecánica o a la tracción, la resistencia a la abrasión, la resistencia al calor, la transparencia, el color, etc. dependerán de la composición final.
Biomoléculas
La química biomolecular es una categoría principal dentro de la química orgánica que es estudiada frecuentemente por los bioquímicos. Muchas moléculas complejas de grupos multifuncionales son importantes en los organismos vivos. Algunos son biopolímeros de cadena larga, y estos incluyen péptidos, ADN, ARN y los polisacáridos tales como almidones en animales y celulosas en plantas. Las otras clases principales son aminoácidos (monómeros que forman bloques de péptidos y proteínas), carbohidratos (que incluyen los polisacáridos), los ácidos nucleicos (que incluyen ADN y ARN como polímeros) y los lípidos. Además, la bioquímica animal contiene muchos intermedios de moléculas pequeñas que ayudan en la producción de energía a través del ciclo de Krebs y produce isopreno, el hidrocarburo más común en los animales. Los isoprenos en animales forman los esteroides estructurales (colesterol) y compuestos de hormonas esteroides importantes; y en las plantas forman terpenos, terpenoides, algunos alcaloides y una clase de hidrocarburos llamados polisoprenoides biopolímeros presentes en el látex de diversas especies de plantas, que es la base para fabricar caucho.
- Síntesis de péptidos
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- Ver también síntesis de péptidos
- Síntesis de Oligonucleótidos
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- Ver también Síntesis de oligonucleótidos
- Síntesis de carbohidratos
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- Ver también síntesis de carbohidratos
Moléculas pequeñas
En farmacología, un grupo importante de compuestos orgánicos es moléculas pequeñas, también conocidas como "compuestos orgánicos pequeños". En este contexto, una molécula pequeña es un pequeño compuesto orgánico que es biológicamente activo, pero no es un polímero. En la práctica, las moléculas pequeñas tienen una masa molar inferior a aproximadamente 1000 g / mol.
Fullerenos
Los fullerenos y los nanotubos de carbono, compuestos de carbono con estructuras esferoidales y tubulares, han estimulado mucha investigación en el campo relacionado de la ciencia de los materiales. El primer fullereno fue descubierto en 1985 por Sir Harold W. Kroto, del Reino Unido, y por Richard E. Smalley y Robert F. Curl, Jr., de los Estados Unidos. Utilizando un láser para vaporizar varillas de grafito en una atmósfera de helio gaseoso, estos químicos y sus ayudantes obtuvieron moléculas en forma de cápsula compuestas de 60 átomos de carbono (C60) unidas por enlaces simples y dobles para formar una esfera hueca con 12 caras pentagonales y 20 hexagonales. un diseño que se asemeja a un balón de fútbol o de fútbol. En 1996, el trío fue galardonado con el Premio Nobel por sus esfuerzos pioneros. La molécula C60 se llamó buckminsterfullerene (o, más simplemente, buckyball) después del arquitecto estadounidense R.
Otros
Los compuestos orgánicos que contienen enlaces de carbono a nitrógeno, oxígeno y halógenos normalmente no se agrupan por separado. Otros a veces se ponen en grupos principales dentro de la química orgánica y se discuten en títulos como química de organosulfuro, química organometálica, química de organofósforo y química de organosilicio.
Reacciones orgánicas
Las reacciones orgánicas son reacciones químicas que involucran compuestos orgánicos. Muchas de estas reacciones están asociadas a grupos funcionales. La teoría general de estas reacciones implica un análisis cuidadoso de propiedades tales como la afinidad electrónica de los átomos clave, la resistencia de los enlaces y el impedimento estérico. Estos factores pueden determinar la estabilidad relativa de los intermedios reactivos de vida corta, que generalmente determinan directamente el camino de la reacción.
Los tipos de reacción básicos son: reacciones de adición, reacciones de eliminación, reacciones de sustitución, reacciones pericíclicas, reacciones de reordenamiento y reacciones redox. Un ejemplo de reacción común es una reacción de sustitución escrita como:
- Nu + CX → C-Nu + X
donde X es un grupo funcional y Nu es un nucleófilo.
La cantidad de posibles reacciones orgánicas es básicamente infinita. Sin embargo, se observan ciertos patrones generales que pueden usarse para describir muchas reacciones comunes o útiles. Cada reacción tiene un mecanismo de reacción gradual que explica cómo ocurre en secuencia, aunque la descripción detallada de los pasos no siempre es clara a partir de una lista de reactivos solamente.
El curso gradual de cualquier mecanismo de reacción dado puede representarse utilizando técnicas de empuje de flecha en las que se usan flechas curvas para rastrear el movimiento de electrones a medida que los materiales de partida pasan por productos intermedios hasta productos finales.
Síntesis orgánica
La química orgánica sintética es una ciencia aplicada, ya que limita con la ingeniería, el "diseño, análisis y / o construcción de obras para fines prácticos". La síntesis orgánica de un nuevo compuesto es una tarea de resolución de problemas, donde se diseña una síntesis para una molécula diana seleccionando reacciones óptimas a partir de materiales de partida óptimos. Los compuestos complejos pueden tener decenas de pasos de reacción que construyen secuencialmente la molécula deseada. La síntesis procede utilizando la reactividad de los grupos funcionales en la molécula. Por ejemplo, un compuesto de carbonilo puede usarse como un nucleófilo convirtiéndolo en un enolato, o como un electrófilo; la combinación de los dos se llama reacción aldólica. Diseñar síntesis prácticamente útiles siempre requiere realizar la síntesis real en el laboratorio.
Las estrategias para diseñar una síntesis incluyen la retrosíntesis, popularizada por EJ Corey, que comienza con la molécula objetivo y la empalma de acuerdo con las reacciones conocidas. Las piezas, o los precursores propuestos, reciben el mismo tratamiento, hasta que se alcancen materiales de partida disponibles e idealmente económicos. Entonces, la retrosíntesis está escrita en la dirección opuesta para dar la síntesis. Se puede construir un "árbol sintético" porque cada compuesto y también cada precursor tiene múltiples síntesis.