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DESARROLLO DE LA QUIMICA ORGANICA

❖ 1675: Nicolas Lémery clasifica los productos químicos naturales, según su origen en minerales, vegetales y animales. El previtalismo, con el paso del tiempo el conocimiento crece bajo la influencia de otras disciplinas científicas y doctrinas como la alquimia. En 1675, el químico francés Nicolás Lémery clasifica los productos químicos naturales, según su origen en minerales, vegetales y animales. Mediados 1700 la química orgánica evoluciona del arte de la alquimia a una química moderna. En aquella época se notaban diferencias inexplicables de las sustancias obtenidas de fuentes vivas y las obtenidas a partir de minerales, con frecuencia los compuestos de plantas y animales eran difícil de aislar y purificar. Y aunque estuvieron puros a menudo era difícil trabajar con ellos y tendían a descomponerse con más facilidad que los compuestos de origen minerales. A raíz de esto surge el VITALISMO Comenzamos en 1770, en este año el químico sueco torbern bergaman fue el primero en señalar la diferencia de las sustancias orgánicas e inorgánicas. Y pronto el termino de química orgánica se refirió a la química de los compuestos que se encuentran en los organismos vivos. Este aporte dará paso al vitalismo, que declaraba que una fuerza vital en los organismos vivos era necesaria para ser un compuesto orgánico. La filosofía del vitalismo explicaba que la síntesis de los compuestos orgánicos solo se podía producirse dentro de la materia viva, mientras que los inorgánicos que se sintetiza a partir de materia no viva. ❖ 1784, Antoine Lavoisier ideó un método, basado en la combustión de la materia orgánica, que permitía determinar los porcentajes de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno que constituían los compuestos orgánicos. Para soportar esta teoría en 1784 el químico francés Antoine Lavoisier, demuestra que todos los productos vegetales y animales están conformados básicamente por carbono e hidrogeno en su mayoría y en nitrógeno, oxigeno y azufre en su minoría. Lavoisier establece el axioma de que sólo sustancias puras darán información relevante al desarrollo de la química. Se perfeccionan a finales del XVIII métodos de separación y purificación como la extracción y destilación. Que posteriormente esos procesos de aislamiento y reconocimiento de sustancias puras fue una idea experimental con la que se construyó la base para el desarrollo de la química orgánica. Y durante este proceso químicos como scheele obtienen sustancias como los ácidos cítricos, málico, láctico (a partir de leche agria y materiales vegetales), oxálico o la glicerina.

Mas adelante los científicos descubren que si es posible convertir una sustancia orgánica en otra sin intervención de una fuerza vital externa. Este descubrimiento pondrá en dura la teoría vitalista y comenzará su declive. ✓ En 1807 el químico sueco jons Jakob Berzelius sugiere que las sustancias como el aceite de oliva o el azúcar, productos característicos de los organismos, se llamasen orgánicas. Las sustancias como el agua o la sal, características del medio no-viviente, eran inorgánicas. Hacia 1810, Berzelius reconoce un conjunto de características comunes a los compuestos orgánicos: combustibilidad y pequeña estabilidad térmica. Este científico era uno de los más fervientes defensores de la teoría del vitalismo y como era una autoridad reconocida en esa época, ya que realizó importantes contribuciones a la Química. Rechazaba cualquier teoría que desafiara la teoría vitalista. En 1811 Berzelius duda que los compuestos orgánicos tengan composiciones definidas. Además en esta época, Berzelius desarrolla una teoría electroquímica sobre la formación de compuestos químicos: atracción entre cargas opuestas (teoría dualista). Esta teoría tiene gran éxito entre los compuestos inorgánicos, pero fracasa con los orgánicos. Se plantea definitivamente la dificultad para entender cómo se podían conseguir tal vasto número de compuestos orgánicos a partir de tan pocos elementos químicos (C, H, O, N). Esta dificultad y el hecho de que no se había preparado todavía ningún compuesto orgánico a partir de materia inanimada, provoca la necesidad de creer que los compuestos orgánicos poseen una fuerza vital sin la que no es posible su existencia. Se cuenta que a comienzos del XIX ocurrió que, en un baile regio en el Palacio de las Tullerías de París, las velas desprendían un vapor irritante. Dumas fue encargado de averiguar el por qué y de evitarlo. Llegó a la conclusión de que esos vapores eran cloruro de hidrógeno que debía provenir del hecho de que las velas habían sido blanqueadas con cloro, quedando una pequeña cantidad de este elemento en ellas. Dumas determina con una serie de experimentos que algunos compuestos orgánicos reaccionan con cloro reteniendo parte de éste en su estructura, desprendiéndose cloruro de hidrógeno en la reacción. Las propiedades del material clorado eran muy similares a las del producto de partida. Como el hidrógeno era considerado electropositivo y el cloro electronegativo, la teoría dualista de Berzelius era incapaz de explicar cómo el hidrógeno podía ser sustituido por un cloro sin alterarse, además, de forma importante las propiedades del compuesto. ❖ 1816: Michel Eugène Chevreul prepara distintos jabones a partir de diferentes fuentes de ácidos grasos y diversas bases, produciendo así distintas sales de ácidos grasos (o jabones), que no resultaron ser más que productos orgánicos nuevos derivados de productos naturales (grasas animales y vegetales). La teoría vitalista recibe un gran impacto en 1816 cuando el científico francés Michel chevreul encontró que el jabón preparado con la reacción de una base con la grasa de un animal podía separase en varios compuestos orgánicos puros a los que llamo ácidos grasos.

❖ 1828: Friedrich Wöhler, a partir de sustancias inorgánicas y con técnicas normales de laboratorio, sintetizó la sustancia urea, la segunda sustancia orgánica obtenida artificialmente, luego del oxalato de amonio. Ya en 1828 el químico alemán Friedrich wohler asombro a la comunidad de la ciencia mediante el uso del compuesto inorgánico cianato de amonio para sintetizar urea una sustancia orgánica que es el principal compuesto de desecho en la orina de seres humanos y de muchos animales. Este descubrimiento se obtiene como resultado de trabajar con sustancias inorgánicas más específicamente con unos cristales transparente e incoloros idénticos en su composición a la urea. Wohler había hecho urea sin la intervención de un riñón animal había sintetizado el primer compuesto orgánico fuera de un organismo vivo. Era un hecho trascendental y hasta el experimento de wohler podría hablarse de una química orgánica primitiva. Y lo que conllevo a la desaparición de la teoría del vitalismo. Además, el descubrimiento de wohler, rompió la barrera entre sustancias orgánicas e inorgánicas. Los químicos modernos consideran compuestos orgánicos aquellos que contienen carbono e hidrogeno y otros elementos, siendo esos elementos los más comunes el oxígeno, nitrógeno, azufre y los alógenos (flúor, cloro, bromo y yodo) por ello en la actualidad, la química orgánica tiende a denominarse la química del carbono. En la década de 1830 En 1831, el químico alemán justus Liebig refina el método para determinar experimentalmente composiciones centesimales de carbono e hidrogeno. Desarrolla el análisis por combustión ideado inicialmente por Lavoisier, para determinar las fórmulas empíricas de las sustancias. APARATO DE ORSAT El químico francés dumas descubre un método para determinar nitrógeno. Laurent presenta su tesis doctoral en 1837 en la que se describe por primera vez un modelo tridimensional de representación molecular: Dumas prepara el ácido tricloroacético (1838) notando que la sustitución de tres hidrógenos por otros tantos átomos de cloro no induce ningún cambio apreciable de las propiedades del compuesto. Sin embargo, en compuestos inorgánicos, la sustitución en un óxido de un átomo electropositivo por otro electronegativo conduce casi invariablemente al cambio drástico de sus propiedades ácido-base. Va tomando cuerpo la idea de que las propiedades químicas de un compuesto orgánico no dependen sólo de la naturaleza de los elementos que la forman sino de su ordenamiento espacial, lo que choca frontalmente con la teoría dualista. Ya en 1838, Wöhler y su amigo Justus von Liebig, otro químico alemán, escribieron un artículo científico donde sostenían que todos los compuestos orgánicos pueden elaborarse en forma artificial. Sin embargo, la concepción vitalista de la química orgánica se desechó definitivamente en 1863, cuando Berthelot publicó su célebre libro “La chimie organique fondée sur la synthese” en el que describía la síntesis efectuada en el laboratorio de varios compuestos orgánicos, como el acetileno, el alcohol etílico y el ácido fórmico.

En 1845, por ejemplo, Adolph Wilhelm Hermann Kolbe, sintetizó ácido acético, una sustancia indudablemente orgánica. Más adelante lo sintetizó por un método que mostró que puede trazarse una línea definida de transformación química desde los elementos constituyentes, carbono, hidrógeno y oxígeno, hasta el producto final, ácido acético. Esta síntesis a partir de los elementos o síntesis total es lo máximo que puede pedírsele a la química. Si la síntesis de la urea por Wóhler no dejó resuelta la cuestión de la fuerza vital, la síntesis de Kolbe sí. Quien llevó las cosas aún más lejos fue el químico francés Pierre Eugéne Marcelin Berthelot que durante la década de 1850 efectuó sistemáticamente la síntesis de compuestos orgánicos, confeccionando unas tablas. Incluían estas sustancias tan conocidas e importantes como el alcohol metílico, alcohol etílico, metano, benceno y acetileno. Con Berthelot, cruzar la línea entre lo inorgánico y lo orgánico dejó de ser una aventurada incursión en lo «prohibido» para convertirse en algo puramente rutinario. Al estudiar un conjunto de fórmulas moleculares Laurent descubrió (1846) grandes parecidos entre ellas. Así, estableció que el etanol y el éter etílico pueden considerarse derivados del agua por sustitución de uno o sus dos hidrógenos por radicales etilo (hasta ese momento los alcoholes se consideraban erróneamente hidratos de éter y su fórmula se creía que era R2O.H2O en vez de ROH). Las moléculas se empiezan a clasificar así por tipos (ej.: molécula del tipo agua). Se considera este punto como la ruptura definitiva con la teoría dualista de Berzelius y el comienzo de la formulación moderna. En 1848 Kolbe y Frankland mostraron que el ácido acético se podía obtener tratando cianuro de metilo con ácidos o bases diluídos. Se concluyó así que el ácido acético debería contener un grupo metilo. En 1849 Wurtz y Hofmann establecen un nuevo tipo de moléculas, aquellas que derivan del amoníaco. Hofmann pone a punto métodos de obtención de aminas y sales de amonio. La reacción de degradación de estas últimas llava su nombre. En 1850 Williamson hace reaccionar alcoholes con potasio y después con ioduros de alquilo, preparando éteres mediante la importante reacción de sustitución que lleva su nombre. Extendió a los ácidos este reemplazo global de hidrógeno por un resto alquilo y obtuvo ésteres. Predijo la formación de anhídridos reemplazando el hidrógeno de un ácido por un resto acilo. En 1852 Gerhardt obtuvo el primer anhídrido de un ácido monocarboxílico siguiendo el procedimiento predicho por Williamson: la reacción del cloruro de acetilo con acetato potásico. Todas estas investigaciones hicieron que los alcoholes, éteres, ácidos, ésteres y anhídridos se consideraran dentro de un tipo inorgánico, el del agua, de la que se derivan por sustitución de uno o sus dos hidrógenos por radicales orgánicos. Gerhardt añadió a la lista otros dos tipos de moléculas: las derivadas de hidrógeno (hidrocarburos) y de cloruro de hidrógeno (haluros de alquilo). El agrupamiento de algunas de las moléculas orgánicas en este número creciente de tipos fue

fundamental para la elucidación de la disposición espacial de los átomos en los compuestos orgánicos. En 1852 Frankland publica un artículo donde establece que el nitrógeno, el fósforo, el arsénico y el antimonio siempre se unen a otros 3 ó 5 átomos o especies, estableciendo la base de la idea actual de valencia atómica. Los químicos de entonces no tenían aún conciencia de que el número de enlaces que un átomo podía formar era limitado. En 1855 Odling propuso el tipo metano a partir de la idea de que el cloroformo es un derivado de aquél. Kekulé, desconociendo el trabajo de Odling, añadió en 1857 el tipo metano a los tipos anteriores y publicó un trabajo donde estableció claramente las cuatro valencias del carbono. Un año más tarde (1858) publica el trabajo donde sienta las bases de la moderna química orgánica estructural, aunque sin utilizar ninguna fórmula molecular gráfica. Al año siguiente (1859) escribió un libro de texto donde aparecían sus famosas fórmulas tipo salchicha. Un mes más tarde que el trabajo de Kekulé (1858) Couper logra que Dumas publique un trabajo en el que, independientemente, se explican los mismos principios expresados por Kekulé aunque de una forma ligeramente diferente utilizando fórmulas primitivas. Concluye su trabajo con la primera fórmula orgánica donde se propone la formación de un ciclo. En el lento proceso que comenzó a partir de los trabajos de Kekulé y Couper, de caracterizar cada producto químico puro por una fórmula química, destacó Butlerov. En 1861 definió la estructura química como el modo de enlace mutuo entre los átomos de una molécula y admitió que sus ideas provenían de las publicaciones de Couper. ✓ A partir del 1860, Friedrich kekule químico alemán, es considerado uno de los principales fundadores de la teoría estructural de la química basado en la tetra valencia del átomo de carbono y el concepto de enlace químico, esta teoría permite la composición de las moléculas orgánicas y sus reacciones. Y eso es debió a su experimento que consistió en priorizar que no había diferencia entre las sustancias orgánicas e inorgánicas. Asigno a un carbono la valencia de cuatro al igual de la especie inorgánica permitiendo así que sus átomos se combinaran con otro átomo. Y con la base del metano kekule supo la formula molecular o la combinación racional de sus dos elementos. Especulo que el carbono con una valencia de cuatro y el hidrogeno con una valencia de uno se enlazaban de esta forma. CH4 En cuanto al etano propuso que el carbono se enlazara a otro átomo de carbono mientras sus valencias restantes se unían con 6 átomos de hidrogeno. C2H6 Empezaron a surgir las estructuras, una formula molecular podría ser de cadena lineal y también de cadena ramificada pero aun así no era una teoría 100% valida porque el benceno un compuesto estable con formula molecular C6H6 no concordaba con la propuesta de modelos estructurales. Entonces, kekule soñó que los átomos eran serpientes en movimiento hasta que una se agarró de su propia cola.

Además, visualizo a los átomos del carbono formando un anillo con enlaces dobles en una estable configuración. En 1863 Wurtz, profesor de Couper y repudiado por éste por no querer apadrinar sus ideas, difundió las fórmulas de Couper sin mencionarle, atribuyendolas a su propia invención. Brown desarrolló en 1864 las formulas estructurales modernas donde cada enlace se designaba por una línea separada. Las fórmulas desarrolladas facilitaban la predicción de los isómeros. Los primeros enlaces dobles y triples aparecieron en publicaciones de Loschmidt (1861), Erlenmeyer (1862) y Brown (1864). Loschmidt escribe una estructura circular para el benceno. Erlenmeyer parece haber acuñado el término "insaturado" para designar aquellos compuestos que contienen enlaces múltiples. Joseph Loschmidt, En 1865 dio una primera evaluación bastante acertada del número de Avogadro. Kekulé, basándose en ideas de Butlerov publicadas en 1862, propuso en 1867 una disposición tetraédrica de las valencias del carbono y, soñando con moléculas en forma de serpientes que se mordían la cola, propuso en 1890 la estructura hexagonal del benceno, sugiriendo así la isomería orto, meta y para de los hidrocarburos aromáticos. Otro éxito de la teoría estructural fue la explicación de por qué el éster acetoacético unas veces se comportaba como alcohol y otras como cetona: la tautomería....