Hoa h?u c? hay hoa h?c h?u c? la m?t phan nganh hoa h?c nghien c?u v? c?u truc, tinh ch?t, thanh ph?n va ph?n ?ng hoa h?c c?a nh?ng h?p ch?t h?u c? va v?t li?u h?u c? (cac h?p ch?t ch?a cacbon ). Nghien c?u c?u truc xac đ?nh thanh ph?n hoa h?c va cong th?c c?a h?p ch?t. Nghien c?u tinh ch?t bao g?m cac tinh ch?t v?t ly va hoa h?c , va đanh gia kh? n?ng ph?n ?ng hoa h?c đ? hi?u đ??c hanh vi c?a chung. Nghien c?u cac ph?n ?ng h?u c? bao g?m t?ng h?p hoa h?c cac s?n ph?m t? nhien , thu?c va polyme , va nghien c?u cac phan t? h?u c? rieng l? trong phong thi nghi?m va thong qua nghien c?u ly thuy?t (trong silico).

Ph?m vi c?a cac hoa ch?t đ??c nghien c?u trong hoa h?c h?u c? bao g?m hydrocarbon (h?p ch?t ch? ch?a cacbon va hydro ) c?ng nh? cac h?p ch?t d?a tren cacbon, nh?ng c?ng ch?a cac nguyen t? khac, ^{[1] [2]} đ?c bi?t la oxi , nit? , l?u hu?nh , phosphor (bao g?m nhi?u trong nganh hoa sinh ) va cac halogen .

Trong k? nguyen hi?n đ?i, ph?m vi đ??c m? r?ng h?n n?a trong b?ng tu?n hoan , v?i cac nguyen t? thu?c nhom chinh, bao g?m:

• Cac h?p ch?t hoa h?c c? kim nhom 1 va 2 lien quan đ?n kim lo?i ki?m ( lithi , natri va kali ) ho?c ki?m th? ( magie )
• Cac a kim ( boron va silicon ) ho?c cac kim lo?i khac ( nhom va thi?c )

Ngoai ra, cac nghien c?u đ??ng đ?i t?p trung vao hoa h?c h?u c? con lien quan đ?n cac ch?t h?u c? khac bao g?m lanthanide , nh?ng đ?c bi?t la cac kim lo?i chuy?n ti?p nh? k?m , đ?ng , palladi , niken , coban , titan va crom .

Cac h?p ch?t h?u c? t?o thanh n?n t?ng c?a t?t c? s? s?ng tren Trai đ?t va t?o thanh ph?n l?n cac hoa ch?t đ??c bi?t đ?n. Cac mo hinh lien k?t c?a cacbon, v?i hoa tr? b?n - lien k?t đ?n, đoi va ba, c?ng them cac c?u truc v?i cac electron b?t đ?nh - lam cho cac h?p ch?t h?u c? r?t đa d?ng v? c?u truc va ph?m vi ?ng d?ng c?a chung r?t l?n. Chung t?o thanh c? s?, ho?c la thanh ph?n c?a nhi?u s?n ph?m th??ng m?i bao g?m c? d??c ph?m; hoa d?u va hoa ch?t nong nghi?p, va cac s?n ph?m lam t? chung bao g?m d?u nh?n, dung moi; nh?a; nhien li?u va ch?t n?. Nghien c?u v? hoa h?c h?u c? khong ch? ch?ng cheo v?i cac nganh hoa h?c c? kim va hoa sinh, ma con v?i hoa h?c d??c ph?m, hoa h?c polyme va khoa h?c v?t li?u.[1]

L?ch s? [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Tr??c th? k? 19, cac nha hoa h?c nhin chung tin r?ng cac h?p ch?t thu đ??c t? cac sinh v?t s?ng đ??c th?a h??ng m?t s?c s?ng co th? phan bi?t chung v?i nh?ng h?p ch?t vo c? . Theo quan đi?m v? s?c s?ng , cac v?t ch?t h?u c? đ??c s? h?u m?t "s?c s?ng" (vital force). ^[3] Trong su?t n?a đ?u th? k? XIX, m?t vai nghien c?u co h? th?ng đ?u tien v? cac h?p ch?t h?u c? đa đ??c cong b?. Kho?ng n?m 1816 Michel Chevreul đa nghien c?u xa phong lam t? nhi?u lo?i m? khac nhau va ki?m . Ong đa tach cac axit khac nhau, khi k?t h?p v?i ki?m, đ? t?o ra xa phong. Vi chung la t?t c? cac h?p ch?t rieng bi?t, nen ong đa minh h?a r?ng no co th? t?o ra thay đ?i v? hoa h?c gi?a nh?ng lo?i m? khac nhau (th??ng t? cac ngu?n h?u c?), t?o ra cac h?p ch?t m?i, ma khong co "s?c s?ng". N?m 1828 Friedrich Wohler đa t?o ra ure hoa h?u c? (carbamide), m?t thanh ph?n c?a urine , t? ammoni cyanat NH ₄ CNO vo c?, ch?t ma ngay nay đ??c g?i la t?ng h?p Wohler . M?c du Wohler luon th?n tr?ng trong vi?c tuyen b? r?ng ong đa bac b? cac ly thuy?t v? s?c s?ng, s? ki?n nay đ??c coi la m?t b??c ngo?t. ^[3]

N?m 1856 William Henry Perkin , trong khi đang c? g?ng ch? quinine , đa t?o ra ch?t nhu?m h?u c? m?t cach tinh c? hi?n đ??c g?i la Perkin's mauve . T? thanh cong v? tai chinh nay c?a ong, s? phat hi?n c?a ong đa t?o nen m?i quan tam l?n đ?i v?i hoa h?u c?. ^[4]

B??c đ?t pha quan tr?ng trong hoa h?u c? la quan đi?m v? c?u truc hoa h?c đa phat tri?n m?t cach đ?c l?p va đ?ng th?i b?i Friedrich August Kekule va Archibald Scott Couper n?m 1858. ^[5]

Nganh cong nghi?p d??c b?t đ?u trong cu?i th?p nien c?a th? k? XIX khi vi?c s?n xu?t ra axit acetylsalicylic (hay aspirin ) ? đ?c b?t đ?u b?i Bayer . ^[6]

đ?c đi?m [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Ch?t h?u c? th??ng t?n t?i d??i d?ng h?n h?p , khoa h?c hi?n đ?i đa phat tri?n nhi?u ph??ng phap đ? đanh gia đ? tinh s?ch, đ?c bi?t quan tr?ng ph?i k? đ?n la k? thu?t s?c ky nh? s?c ky l?ng hi?u n?ng cao (HPLC) va s?c ky khi . Ben c?nh đo la cac ph??ng phap thong th??ng đ? tach chi?t nh? ch?ng c?t , k?t tinh , va chi?t b?ng dung moi .

Cac h?p ch?t h?u c? thong th??ng đ??c đ?nh danh b?ng cac thi nghi?m hoa h?c, th??ng đ??c g?i la "ph??ng phap ??t" (dung nhi?u cac thu?c th? đ? đ?nh tinh trong dung d?ch). Tuy v?y cac ph??ng phap đo đa d?n đ??c thay th? b?ng cac ph??ng phap quang ph? hay cac may phan tich chuyen sau. ^[7] Cac ph??ng phap phan tich sau đ??c li?t ke theo th? t? ti?n ich c?ng t?ng d?n c?a ph??ng phap:

• Ph? c?ng h??ng t? h?t nhan (NMR) la k? thu?t đ??c dung ph? bi?n nh?t, ph??ng phap nay cho phep đ?c cac thong tin tinh hi?u t? cac nguyen t? va c?u truc l?p th? t? đo chuy?n chung thanh cac ph? t??ng quan. Nguyen t?c c?a ph??ng phap d?a vao s? hi?n di?n c?a cac đ?ng v? t? nhien c?a hydro va carbon , t? đo ma co ph? NMR c?a ¹ H va ¹³ C.
• Ph??ng phap phan tich c? b?n: ph??ng phap nay pha h?y toan phan t? h?u c? va t? đo xac đ?nh thanh ph?n nguyen t? c?a toan phan t?. đay la ph??ng phap s? khai nh?t lam n?n t?ng cho ph??ng phap kh?i ph? .
• Ph??ng phap kh?i ph? cho th?y phan t? kh?i c?a m?t h?p ch?t h?u c? đ?y đ?, cung v?i cac m?nh phan t? b? v? ra t? s? b?n pha c?a cac đi?n t?, t? đo co th? xac đ?nh cac c?u truc c?a no. Cac may kh?i ph? co đ? phan gi?i cao co th? ac đ?nh đ??c chinh xac c?u truc th?c t? c?a phan t? h?u c? va đ??c dung đ? thay th? cho ph??ng phap phan tich c? b?n . Tr??c đay, ph??ng phap kh? ph? co m?t s? h?n ch? la khong th? ghi nh?n s? hi?n di?n c?a cac m?nh trung hoa v? đi?n, tuy v?y s? phat tri?n c?a k? thu?t ion hoa đa cho phep nh?n di?n "thong s? kh?i l??ng" c?a h?u h?t cac h?p ch?t h?u c?.
• Tinh th? h?c la ph??ng phap ch?c ch?n đ? xac đ?nh c?u truc hinh h?c c?a phan t?, đi?u ki?n đ? xac đ?nh h?p ch?t khi co l?p đ??c cac tinh th? đ?n c?a h?p ch?t, va tinh th? nay ph?i đ?i di?n đ??c cho m?u. M?t ph?n m?m t? đ?ng hoa cao cho phep xac đ?nh c?u truc c?a tinh th? thu đ??c sau đo ra soat ngan hang d? li?u cac h?p ch?t h?u c? trong vai gi? đ? cho ra đ??c hinh thai tinh th? trung kh?p.

Cac ph??ng phap quang ph? truy?n th?ng nh? ph? h?ng ngo?i (IR), may đo đ? quay c?c , ph? t? ngo?i kh? ki?n (UV/VIS) tuy ch? cung c?p nh?ng thong tin t??ng đ?i kem đ?c hi?u v? c?u truc c?a h?p ch?t h?u c? nh?ng v?n con đ??c s? d?ng kha ph? bi?n đ? phan lo?i va nh?n danh cac h?p ch?t h?u c?.

Tinh ch?t [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Tinh ch?t v?t ly c?a cac h?p ch?t h?u c? th??ng bao g?m đ?nh tinh va đ?nh l??ng . Cac thong s? cho qua trinh đ?nh l??ng bao g?m đi?m nong ch?y, đi?m soi, va ch? s? khuc x?. đ?nh tinh bao g?m nh?n bi?t v? mui, đ? đ?ng nh?t, đ? tan , va mau s?c .

đi?m nong ch?y va đi?m soi [ s?a | s?a ma ngu?n ]

H?p ch?t h?u c? r?t d? nong ch?y hay soi. Ng??c l?i, trong khi cac v?t li?u vo c? noi chung co th? b? nong ch?y, nhi?u ch?t khong th? đun soi, thay vao đo co xu h??ng phan h?y. Tr??c đay, đi?m nong ch?y (m.p.) va đi?m soi (b.p.) cung c?p nh?ng thong tin c? b?n v? đ? tinh khi?t va đ?nh danh s? l??c cac h?p ch?t h?u c?. Chung co m?i t??ng quan v?i tinh phan c?c c?a phan t? va kh?i l??ng phan t?. Vai ch?t h?u c?, đ?c bi?t la cac h?p ch?t đ?i x?ng d? bay h?i h?n la tan ch?y. C?c ch?t h?u c? th??ng khong ?n đ?nh ? nhi?t đ? tren 300 °C, noi cach khac, chung d? b? phan h?y khi v??t qua nhi?t đ? tren, m?c du co m?t s? ngo?i l?.

đ? hoa tan [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Ch?t h?u c? khong phan c?c co xu h??ng k? n??c , ngh?a la chung it tan trong n??c va tan nhi?u trong cac dung moi h?u c? khac. Co m?t vai ngo?i l? v?i m?t s? ch?t h?u c? co tr?ng l??ng phan t? th?p nh? r??u , amine , va acid carboxylic nh? cac lien k?t hydro . Cac ch?t h?u c? th??ng d? tan trong dung moi h?u c?. Dung moi co th? la ether tinh khi?t hay r??u ethanol , hay h?n h?p, c?ng co th? la cac dung moi than d?u nh? ether d?u h?a ho?c cac dung moi co vong benzen khac ch?ng c?t phan đo?n va tinh ch? l?i t? d?u h?a. đ? hoa tan trong cac dung moi khac nhau tuy thu?c vao lo?i dung moi va cac nhom ch?c hi?n di?n.

Tinh ch?t ? th? r?n [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Cac tinh ch?t đ?c bi?t khac nhau c?a tinh th? phan t? va polyme h?u c? v?i cac h? lien h?p đ??c quan tam tuy thu?c vao cac ?ng d?ng, vi d?: c? nhi?t va c? đi?n nh? tinh ap đi?n , tinh d?n đi?n (xem polyme d?n đi?n va ch?t ban d?n h?u c? ) va tinh ch?t quang đi?n (vi d?: quang h?c phi tuy?n tinh ). Vi ly do l?ch s?, cac tinh ch?t nh? v?y ch? y?u la ch? đ? c?a cac l?nh v?c khoa h?c polyme va khoa h?c v?t li?u .

Danh phap [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Ten c?a cac h?p ch?t h?u c? la co h? th?ng, theo logic t? m?t t?p h?p cac quy t?c, ho?c khong h? th?ng, theo cac truy?n th?ng khac nhau. Danh phap h? th?ng đ??c quy đ?nh b?i IUPAC . Danh phap h? th?ng b?t đ?u b?ng ten c?a c?u truc cha m? trong phan t? quan tam. Ten cha m? nay sau đo đ??c s?a đ?i b?i cac ti?n t?, h?u t? va s? đ? truy?n t?i ro rang c?u truc. Cho r?ng co hang tri?u h?p ch?t h?u c? đ??c bi?t đ?n, vi?c s? d?ng nghiem ng?t cac ten co h? th?ng co th? r?t c?ng k?nh. Do đo, khuy?n ngh? r?ng ten IUPAC nen đ??c theo doi ch?t ch? h?n đ?i v?i cac h?p ch?t đ?n gi?n, nh?ng khong c?n thi?t đ? ap d?ng cho cac phan t? ph?c t?p h?n. đ? s? d?ng cach đ?t ten co h? th?ng, ng??i ta ph?i bi?t cac c?u truc va ten c?a cac c?u truc cha m?. C?u truc cha m? bao g?m hydrocacbon khong phan h?y, d? vong va cac d?n xu?t đ?n ch?c c?a chung.

Danh phap khong h? th?ng đ?n gi?n h?n va khong m? h?, it nh?t la đ?i v?i cac nha hoa h?c h?u c?. Ten khong h? th?ng khong ch? ra c?u truc c?a h?p ch?t. Chung ph? bi?n cho cac phan t? ph?c t?p, bao g?m h?u h?t cac s?n ph?m t? nhien. Vi d?, h?p ch?t LSD (ten khong chinh th?c) co ten h? th?ng la (6aR,9R)-N,N-diethyl-7-methyl-4,6,6a,7,8,9-hexahydroindolo-[4,3-fg] quinoline-9-carboxamide.

V?i vi?c s? d?ng đi?n toan ngay cang t?ng, cac ph??ng phap đ?t ten khac đa phat tri?n d? đ?nh s? đ??c gi?i thich b?ng may moc. Hai đ?nh d?ng ph? bi?n la SMILES va InChI .

Phac c?u truc [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Cac phan t? h?u c? đ??c mo t? ph? bi?n h?n b?ng hinh minh h?a ho?c cong th?c c?u truc , s? k?t h?p c?a hinh v? va ky hi?u hoa h?c. Cong th?c thu g?n nh?t r?t đ?n gi?n va khong m? h?. Trong h? th?ng nay, cac đi?m cu?i va giao đi?m c?a m?i dong đ?i di?n cho m?t cacbon va cac nguyen t? hydro co th? đ??c ghi chu ro rang ho?c đ??c gi? s? la co m?t nh? đ??c ng? y b?i hoa tr? c?a cacbon.

Phan lo?i h?p ch?t h?u c? [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Nhom ch?c [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Khai ni?m v? cac nhom ch?c la trung tam trong hoa h?c h?u c?, v?a la ph??ng ti?n đ? phan lo?i cac c?u truc, v?a đ? d? đoan cac thu?c tinh c?a h?p ch?t. M?t nhom ch?c la m?t mo-đun phan t?, va kh? n?ng ph?n ?ng c?a nhom ch?c đo đ??c gi? đ?nh, trong gi?i h?n, gi?ng h?t nhau gi?a nhi?u lo?i phan t?. Cac nhom ch?c quy?t đ?nh cac tinh ch?t hoa h?c va v?t ly c?a cac h?p ch?t h?u c?. Cac phan t? đ??c phan lo?i d?a tren c? s? cac nhom ch?c c?a chung. R??u, vi d?, t?t c? đ?u co nhom C-O-H. T?t c? cac lo?i r??u đ?u co xu h??ng ?a n??c, th??ng t?o thanh este va th??ng co th? đ??c chuy?n đ?i thanh cac halogen t??ng ?ng. H?u h?t cac nhom ch?c co tinh ch?t d? h?p t? (cac nguyen t? khac v?i C va H). Cac h?p ch?t h?u c? đ??c phan lo?i theo cac nhom ch?c bao g?m, r??u, axit cacboxylic, amin, vv. ^[8]

H?p ch?t khong vong [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Cac hydrocarbon khong vong đ??c chia thanh ba nhom day đ?ng đ?ng theo tr?ng thai bao hoa c?a chung:

• ankan (parafin): hydrocarbon khong vong, khong co lien k?t đoi ho?c ba, ch? co lien k?t đ?n C-C, C-H
• anken (olefin): hydrocarbon khong vong co ch?a m?t ho?c nhi?u lien k?t đoi, t?c la di-olefin (dien) ho?c poly-olefin.
• alkynes: hydrocarbon khong vong co m?t ho?c nhi?u lien k?t ba.

Ph?n con l?i c?a nhom đ??c phan lo?i theo cac nhom ch?c n?ng co m?t. Cac h?p ch?t nay co th? la "chu?i th?ng", m?ch nhanh ho?c m?ch vong. M?c đ? phan nhanh ?nh h??ng đ?n cac đ?c đi?m, ch?ng h?n nh? s? octan ho?c s? cetane trong hoa h?c d?u khi.

H?p ch?t th?m [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Hydrocarbon th?m ch?a lien k?t đoi lien h?p. đi?u nay co ngh?a la m?i nguyen t? cacbon trong vong đ??c lai hoa sp2, t?ng tinh ?n đ?nh. Vi d? quan tr?ng nh?t la benzen , c?u truc đ??c phat hi?n ra b?i Kekule , ng??i đ?u tien đ? xu?t nguyen t?c phan đ?nh ho?c c?ng h??ng đ? gi?i thich c?u truc c?a no. đ?i v?i cac h?p ch?t vong "thong th??ng", mui th?m đ??c t?o ra b?i s? co m?t c?a cac electron pi 4n + 2 b?t đ?nh, trong đo n la m?t s? nguyen. S? khong ?n đ?nh đ?c bi?t (tinh khong th?m) đ??c cho la do s? hi?n di?n c?a cac electron pi lien h?p 4n.

H?p ch?t d? vong [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Cac đ?c tinh c?a hydrocarbon m?ch vong m?t l?n n?a b? thay đ?i n?u co cac d? h?p t?, co th? t?n t?i d??i d?ng cac nhom th? g?n vao vong ? ben ngoai (exocyclic hay ngo?i vong) ho?c la thanh vien c?a chinh m?ch vong đo (endocyclic hay n?i vong). ? tr??ng h?p sau, vong nay đ??c g?i la m?t d? vong. Pyridine va furan la nh?ng vi d? v? d? vong th?m trong khi piperidine va tetrahydrofuran la cac d? vong t??ng ?ng. Cac d? h?p t? c?a cac phan t? d? vong noi chung co th? la oxy, l?u hu?nh ho?c nit?, nguyen t? cu?i đ?c bi?t ph? bi?n trong cac h? th?ng sinh hoa.

D? vong th??ng đ??c tim th?y trong m?t lo?t cac s?n ph?m bao g?m thu?c nhu?m anilin va thu?c. Ngoai ra, chung ph? bi?n trong m?t lo?t cac h?p ch?t sinh hoa nh? alkaloids, vitamin , steroid va axit nucleic (vi d?: DNA , RNA ).

Cac vong co th? h?p nh?t v?i cac vong khac v?i m?t c?nh đ? t?o ra cac h?p ch?t đa vong. Cac nucleoside thu?c nhom purine la d? vong th?m đa vong đang chu y. Cac vong c?ng co th? h?p nh?t tren m?t "goc" sao cho m?t nguyen t? (h?u nh? luon luon la cacbon) co hai lien k?t v?i m?t vong va hai lien k?t v?i vong kia. Cac h?p ch?t nh? v?y đ??c g?i la h?p ch?t xo?n hay h?p ch?t spiro va no r?t quan tr?ng trong m?t s? s?n ph?m t? nhien .

Polime [ s?a | s?a ma ngu?n ]

M?t tinh ch?t quan tr?ng c?a cacbon la no d? dang t?o thanh chu?i, ho?c m?ng, đ??c lien k?t b?i cac lien k?t cacbon-cacbon. Qua trinh lien k?t đ??c g?i la trung h?p, trong khi cac chu?i, ho?c m?ng, đ??c g?i la polyme. Cac h?p ch?t ngu?n đ??c g?i la m?t monome .

Hai nhom polyme chinh t?n t?i: polyme t?ng h?p va polyme sinh h?c. Polyme t?ng h?p đ??c s?n xu?t nhan t?o va th??ng đ??c g?i la polyme cong nghi?p.[20] Polyme sinh h?c x?y ra trong m?t moi tr??ng t? nhien, ho?c khong co s? can thi?p c?a con ng??i.

Cac polyme h?u c? t?ng h?p ph? bi?n la polyetylen (polythene), polypropylen , ni long , polytetrafloetylen (PTFE), polystyren , polyesters , polymethylmethacrylate (đ??c g?i la Perspex va plexiglas), va polyvinyl chloride (PVC).

Ph?n ?ng trong hoa h?u c? [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Cac ph?n ?ng hoa h?u c? th??ng g?p la:

Xem them [ s?a | s?a ma ngu?n ]

• Hoa vo c?

Tham kh?o [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Lien k?t ngoai [ s?a | s?a ma ngu?n ]

Wikimedia Commons co them hinh ?nh va ph??ng ti?n truy?n t?i v? Hoa h?u c? .