เคมีอินทรีย์

เคมีอินทรีย์ (อังกฤษ: Organic chemistry) เป็นสาขาย่อยในวิชาเคมี ที่ว่าด้วยการศึกษาโครงสร้าง คุณสมบัติ องค์ประกอบ ปฏิกิริยา และการเตรียม (ด้วยการสังเคราะห์หรือด้วยวิธีการอื่น) สารประกอบที่มีธาตุคาร์บอนเป็นหลัก ไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของพวกมันอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ สารประกอบเหล่านี้อาจมีธาตุอื่นอีกจำนวนหนึ่งด้วยก็ได้ เช่น ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน แฮโลเจน เช่นเดียวกับฟอสฟอรัส ซิลิกอนและซัลเฟอร์^[1][2][3]

สารประกอบอินทรีย์เป็นพื้นฐานกระบวนการของสิ่งมีชีวิตบนโลกแทบทั้งสิ้น (โดยมีข้อยกเว้นเล็กน้อยมาก) สารประกอบเหล่านี้มีโครงสร้างหลากหลายมาก ลักษณะการนำไปใช้ของสารประกอบอินทรีย์ก็มีมากมาย โดยเป็นได้ทั้งพื้นฐานของ หรือเป็นองค์ประกอบสำคัญของผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ยา สารที่ได้จากน้ำมันปิโตรเคมี อาหาร วัตถุระเบิด และสี

ประวัติ

เคมีอินทรีย์เป็นวิทยาศาสตร์สาขาหนึ่งของวิชาเคมีที่เริ่มต้นเมื่อเฟรดริช วูห์เลอร์ (Friedrich Woehler) สามารถสังเคราะห์สารประกอบยูเรียได้เป็นผลสำเร็จโดยบังเอิญจากการระเหยสารละลายแอมโมเนียมไซยาเนต (ammonium cyanate) NH₄OCN เคมีอินทรีย์เข้าใจกันว่าเป็นสารเคมีที่ประกอบด้วยสายโซ่ของธาตุคาร์บอนและเกิดจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่เมื่อเราสามารถสังเคราะห์สารประกอบประเภทนี้ได้ มันจึงเป็นจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์สารประกอบประเภทเดียวกันนี้อีกมากมาย

คุณสมบัติของสารอินทรีย์

สารประกอบเคมีอินทรีย์เป็นสารประกอบที่มีโมเลกุลเกิดจากการดึงดูดกันระหว่างอะตอมของธาตุต่างๆ ด้วยพันธะโคเวเลนต์ (covalent bond) เนื่องจากธาตุคาร์บอนมีอะตอมที่เชื่อมต่อกันเองและธาตุอื่นๆ ด้วยพันธะโคเวเลนต์แล้วมีความเสถียรสูงมากซึ่งจะเห็นได้การต่อกันเองของธาตุคาร์บอนเป็นโซ่ยาวๆ หรือต่อกันเป็นวงกลมก็ได้ ทำให้สารประกอบเคมีอินทรีย์มีความแตกต่างจากสารประกอบอนินทรีย์เคมีดังนี้

1. สารประกอบเคมีอินทรีย์จะหลอมเหลวหรือสะลายตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300 °C
2. สารประกอบเคมีอินทรีย์ที่เป็นกลางจะละลายในน้ำได้น้อยกว่าสารประกอบอนินทรีย์เคมีประเภทเกลือยกเว้นสารประกอบเคมีอินทรีย์ประเภทไอออนิก และประเภทน้ำหนักโมเลกุลต่ำๆอย่างแอลกอฮอล์และกรดคาร์บอกซิลิก (carboxylic acids)
3. สารประกอบเคมีอินทรีย์ละลายได้ดีในตัวทำละลายที่เป็นสารอินทรีย์เช่นอีเทอร์ (ether) หรือแอลกอฮอล์แต่การละลายมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับฟังชั่นแนลกรุ๊ป (functional groups) และโครงสร้างทั่วไปของสารด้วย

การตั้งชื่อและการจัดหมวดหมู่

สารประกอบเคมีอินทรีย์ (organic compound) สามารถตั้งชื่อจัดหมวดหมู่ได้ดังนี้

สารประกอบแอลิฟาติก (Aliphatic compounds)

เป็นสารประกอบที่มีอะตอมของคาร์บอนต่อกันเป็นโซ่ยาว (hydrocarbon chains) และไม่มีอะตอมของคาร์บอนต่อกันเป็นวงแหวน (aromatic systems) เลย ซึ่งได้แก่

1. ไฮโดรคาร์บอน (Hydrocarbon)
2. แอลเคน (Alkane)
3. แอลคีน (Alkene)
4. ไดเอ็น หรือ แอลคาไดอีน (Dienes or Alkadienes)
5. แอลไคน์ (Alkyne)
6. แฮโลแอลเคน (Haloalkane)

สารประกอบแอโรแมติก (Aromatic compounds)

เป็นสารประกอบที่มีส่วนหนึ่งส่วนใดของโมเลกุลเป็นวงแหวน (aromatic systems) ซึ่งได้แก่

1. เบนซีน (Benzene)
2. โทลูอีน (Toluene)
3. สไตรีน (Styrene)
4. ไซลีน (Xylene)
5. อะนิลีน (Aniline)
6. ฟีนอล (Phenol)
7. อะเซโตฟีโนน (Acetophenone)
8. เบนโซไนไตรล์ (Benzonitrile)
9. แฮโลอะรีน (Haloarene)
10. แนฟทาลีน (Naphthalene)
11. แอนทราซีน (Anthracene)
12. ฟีแนนทรีน (Phenanthrene)
13. เบนโซไพรีน (Benzopyrene)
14. โคโรนีน (Coronene)
15. อะซูลีน (Azulene)
16. ไบฟีนิล (Biphenyl)

สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (Heterocyclic compounds)

เป็นสารประกอบที่มีวงแหวนที่ประกอบด้วยอะตอมต่างชนิด (heteroatom) กัน ซึ่งอะตอมเหล่านี้อาจเป็น ออกซิเจนไนโตรเจน ฟอสฟอรัส หรือกำมะถัน สารประกอบประเภทนี้ได้แก่

1. อิมิดาโซล (Imidazole)
2. อินโดล (Indole)
3. ไพริดีน (Pyridine)
4. ไพร์โรล (Pyrrole)
5. ไทโอฟีน (Thiophene)
6. ฟูแรน (Furan)
7. พูรีน (Purine)

หมู่ฟังก์ชัน (Functional groups)

1. แอลกอฮอล์ (Alcohol)
2. แอลดีไฮด์ (Aldehyde)
3. สารประกอบอะลิไซคลิก (Alicyclic compound)
4. อะไมด์ (Amide)
5. อะมีน (Amine)
6. คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate)
7. กรดคาร์บอกซิลิก (Carboxylic acid)
8. เอสเตอร์ (Ester)
9. อีเทอร์ (Ether)
10. คีโตน (Ketone)
11. ลิพิด (Lipid)
12. เมอร์แคปแทน (Mercaptan)
13. ไนไตรล์ (Nitrile)

พอลิเมอร์ (Polymers)

พอลิเมอร์เป็นโมเลกุลชนิดพิเศษมีขนาดใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลย่อยๆ ต่อเรียงกัน ถ้าโมเลกุลย่อยเป็นชนิดเดียวกันจะเรียกพอลิเมอร์นี้ว่า"โฮโมพอลิเมอร์" (homopolymer) และถ้าโมเลกุลย่อยเป็นต่างชนิดกันจะเรียกพอลิเมอร์นี้ว่า"เฮตเทอโรพอลิเมอร์" (heteropolymer) พอลิเมอร์จำแนกได้ดังนี้

1. พอลิเมอร์ประเภทสารอินทรีย์ได้แก่
   1. พอลิเอทไทลีน (polyethylene)
   2. พอลิโพรไพลีน (polypropylene)
   3. เพลกซิกลาซส์ (Plexiglass) , ฯลฯ
2. พอลิเมอร์ประเภทสารอนินทรีย์ได้แก่
   1. ซิลิโคน (silicone)
3. พอลิเมอร์ชีวภาพไบโอพอลิเมอร์ (biopolymers)
   1. โปรตีน (proteins)
   2. กรดนิวคลีอิก (nucleic acids)
   3. พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharides)

การหาโครงสร้างโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์

ปัจจุบันมีด้วยกันหลายวิธี ดังนี้:

• ผลึกศาสตร์ (Crystallography) : วิธีนี้เป็นวิธีที่ละเอียดแม่นยำที่สุด แต่มันก็มีความยากมากที่จะเลี้ยงผลึกให้มีขนาดใหญ่และมีคุณภาพดีเพื่อที่จะได้รูปที่ชัดเจนเพื่อการวิเคราะห์
• การวิเคราะห์ธาตุเคมี (Elemental Analysis) : เป็นวิธีการแยกสลายโมเลกุลเพื่อให้ได้ธาตุเคมีสำหรับการวิเคราะห์
• อินฟราเรด สเปกโทรสโกปี (Infrared spectroscopy) : เป็นวิธีที่ใช้วิเคราะห์ว่ามีหรือไม่มี ฟังก์ชันนัลกรุป
• แมส สเปกโทรเมทรี (Mass spectrometry) : เป็นวิธีที่ใช้หา น้ำหนักโมเลกุล (molecular weight) ของสารประกอบอินทรีย์และโครงสร้างทางเคมีของสารดังกล่าว
• นิวเคลียร์ แมกเนติก เรโซแนน สเปกโทรสโกปี (Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy)
• ยูวีวิสซิเบิล สเปกโทรสโกปี (UV/VIS spectroscopy) : เป็นวิธีที่ใช้หาระดับขั้นของการเชื่อมต่อกันในระบบ

อ้างอิง

1. Robert T. Morrison, Robert N. Boyd, and Robert K. Boyd, Organic Chemistry, 6th edition (Benjamin Cummings, 1992, ISBN 0-13-643669-2) - this is "Morrison and Boyd", a classic textbook
2. John D. Roberts, Marjorie C. Caserio, Basic Principles of Organic Chemistry,(W. A. Benjamin, Inc. ,1964) - another classic textbook
3. Richard F. and Sally J. Daley, Organic Chemistry, Online organic chemistry textbook. Ochem4free.info

ดูเพิ่ม

• ตารางธาตุ
• Important publications in organic chemistry
• สูตรเคมี
• Structural formula
• Skeletal formula
• รายชื่อสาขาวิชา