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また天然には存在しない有機化合物も合成されるようになり、有機化学は[[炭素]][[化合物]]を扱う化学の分野に拡張され、その中の一分野として生物が産生する物質を扱う分野として天然物化学が確立した。
 
有機化合物が合成できることが明らかになると、生物から得られる高価な[[染料]]や[[医薬]]、[[香料]]といったものを合成により供給するための研究が天然物化学の主要なテーマとして中心行なわれるようになった。一例としては[[ウィリアム・ヘンリー・パーキン]]が[[キニーネ]]の合成を試みて、その際に合成染料の[[モー]]を発見したことが挙げられる。この時代はまだ有機化合物の構造論が確立していなかったため、目的物質の[[組成式]]や分解物のみから合成手法を検討していた。
 
[[フリードリヒ・ケクレ]]、[[ヤコブス・ヘンリクス・ファント・ホッフ]]や[[ジョセフ・ル・ベル]]らにより19世紀後半に有機化合物の構造化学が確立してくると有機化合物の構造を決定するのも天然物化学の研究として行なわれるようになってくる。