Органическая химия — химия соединений углерода. Это очень большая область химии; в литературе описано уже более миллиона различных органических соединений. Многие из этих веществ выделены из живой материи, а еще большее число их синтезировано химиками в лабораториях.
Распространенность в природе некоторых органических соединений, методы их получения, состав, строение, свойства и применение такого рода соединений (углеводородов, их хлорпроизводных, спиртов, органических кислот) были уже рассмотрены в гл. 7 и 8. Обсуждение этих вопросов будет продолжено в последующих разделах, причем особое внимание будет обращено на природные соединения, в частности на ценные вещества, получаемые из растений, а также на синтетические вещества, используемые человеком. Ряд важных разделов органической химии не будет затронут совсем: сюда относятся методы выделения и очистки природных соединений, методы анализа и установления строения соединений, методы синтеза, применяемые в органической химии (в большем объеме, чем они были изложены в гл. 7 и 8).
Существует два основных направления в органической химии. Одно из них сводится к изучению природных объектов, таких, как растения, о которых известно, что они обладают специфическими свойствами, например, тропические растения, издавна применяемые местными жителями при лечении малярии. Изучая их, химик готовит различные экстракты, пользуясь в качестве растворителя спиртом или эфиром, и, прибегая к разнообразным методам разделения, получает из таких экстрактов несколько фракций. После каждого фракционирования производят определение, содержит ли фракция активное противомалярийное вещество. Этот процесс можно продолжать до тех пор, пока не будет получено чистое активное вещество в кристаллической форме. Химик затем анализирует это вещество — определяет его молекулярный вес, устанавливает, какие атомы входят в состав молекулы этого вещества. Затем он изучает химические свойства полученного вещества, разделяя его на более мелкие молекулы известных веществ, чтобы установить его молекулярную структуру. После определения структуры химик пытается синтезировать это вещество, и если это удается, то активное вещество становится доступным в больших количествах и по низкой цене.
На протяжении последних десятилетий химики-органики, особенно работающие с природными веществами (получаемыми из тканей растений и животных), весьма широко пользуются физическими методами при определении химических формул и молекулярного строения веществ. В некоторых случаях, как это было с пенициллином и цианко- баламином (витамином В12), правильную структурную формулу удается установить в результате полного определения кристаллической структуры методом рентгеноструктурного анализа. Масс-спектрометрия также служит важным методом определения структурных формул веществ. Молекулы ионизуют бомбардировкой электронами, что обычно приводит к расщеплению молекул на фрагменты. Фрагменты часто удается идентифицировать на основе их масс, а затем можно вывести и структурную формулу молекулы как одну из тех, из которых могут образоваться наблюдаемые фрагменты. Очень эффективны также различные спектроскопические методы, особенно метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Второй путь, по которому идут химики-органики, связан с синтезом и изучением большого числа органических соединений, за которым следуют попытки обобщить опытные данные на основе теоретических принципов. Часто знание строения и свойств природных веществ оказывается важным для определения общего характера соединений, заслуживающих изучения. Конечной целью этого направления органической химии является полное понимание физических и химических свойств, а также физиологической активности веществ как функции их молекулярного строения. В последние годы химики достигли значительных успехов в установлении зависимости физических и химических свойств веществ от строения их молекул. Однако к настоящему времени только начата разработка огромной важности проблемы установления соотношения между строением и физиологической активностью. Эта проблема продолжает оставаться одной из величайших и наиболее важных задач науки, и ее предстоит решить новому поколению ученых.