有機化学は、炭化水素だけでなく、水素（ほとんどの化合物には少なくとも 1 つの炭素水素結合が含まれます）、窒素、酸素、ハロゲン、リン、ケイ素、硫黄など、さまざまな元素を含む化合物を含む炭素含有化合物の構造、特性、組成、反応、および製造を扱う化学の分野です。この化学分野は、伝統的に生物によって生成される化合物に限定されていましたが、プラスチックなどの人工物質も含むように範囲が拡大されました。有機化合物の応用範囲は広大で、製薬、化学、材料科学、農業などの産業が含まれます。
炭素は多用途であるため、有機化学のバックボーンとなっています。炭素原子は他の原子と 4 つの共有結合を形成することができ、多様な化合物を生み出します。1 つの炭素原子は他の炭素原子と結合して鎖や環を形成し、有機分子の骨格またはフレームワークを形成します。これらの炭素鎖は、官能基と呼ばれる他の要素を含めることで変更することができ、官能基によって分子の特性と反応が決まります。
炭化水素は、炭素と水素のみで構成される最も単純な有機化合物です。炭化水素は、その構造と炭素間結合の種類に基づいて、アルカン、アルケン、アルキン、芳香族炭化水素に分類されます。
官能基とは、分子内の他の原子に関係なく、特定の特性を持つ分子内の特定の原子のグループです。官能基は、有機分子の化学と反応性を理解する上で重要です。一般的な官能基には次のものがあります。
異性体とは、分子式は同じだが構造配置が異なり、したがって特性も異なる化合物のことです。異性体は、同じ原子を持つ分子が異なる構造と特性を持つ理由を説明するため、有機化学において重要な概念です。異性体には、原子の共有結合配置が異なる構造異性体と、共有結合配置は同じだが原子の空間配置が異なる立体異性体の 2 種類があります。構造異性の例としては、ブタン\(C 4H {10}\)が挙げられます。ブタンには、n-ブタンとイソブタンという 2 つの異性体があります。立体異性体には、左手と右手のように互いに鏡像で重ね合わせることができないエナンチオマーが含まれます。
有機反応は有機化合物が関与する化学反応です。有機反応の基本的な種類は次のとおりです。
有機化学は、生物の化学組成と化学プロセスの理解、および新素材や医薬品の開発において重要な役割を果たす、広大で魅力的な分野です。有機分子の構造と反応性、炭化水素、官能基、異性体、有機反応などの有機化学の基本概念を理解することで、生命の化学的基礎と新しい化合物の合成についての洞察が得られます。
