Часть I
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Значение органической химии
    Органическая химия – это удивительный и бесконечный мир веществ, созданных Природой и Человеком. Чтобы этот мир был дружественным, каждому, кто живет в современном обществе и пользуется благами цивилизации, важно иметь представление о свойствах органических соединений и области их применения.
Органическая химия имеет исключительно важное научное и практическое значение. Объектом её исследований является огромное число соединений синтетического и природного происхождения. Поэтому органическая химия стала крупнейшим и наиболее важным разделом современной химии.

Природные органические вещества и их превращения лежат в основе явлений Жизни. Поэтому органическая химия является химическим фундаментом биологической химии и молекулярной биологии – наук, изучающих процессы, происходящие в клетках организмов на молекулярном уровне. Исследования в этой области позволяют глубже понять суть явлений живой природы.

Множество синтетических и химически модифицированных природных органических соединений производится промышленностью для использования в самых разных отраслях человеческой деятельности. Это – нефтепродукты, горючее для различных двигателей, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи и т.д.), поверхностно-активные вещества, средства защиты растений, лекарственные препараты, вкусовые и парфюмерные вещества, красители, взрывчатые вещества, компоненты ракетного топлива и многое другое. Без знания основ органической химии современный человек не способен эффективно и экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.

Органическая химия тесно связана не только с другими разделами химии, но и с различными областями науки и техники: физикой, математикой и кибернетикой, биологией, медициной и фармакологией, химической технологией и экологией, генной инженерией и биотехнологией. На ее основе сформировались новые разделы науки: химия и физика полимеров, элементоорганическая химия, Элементоорганическая химия изучает органические вещества, содержащие связь элемент-углерод, среди которых наиболее важными являются соединения Li, Mg, B, Al, Si, Sn, Pb, P, As, Se и др. химия природных соединений, биоорганическая химия, молекулярная биология и др.

Совершенствование методов синтеза и исследований органических соединений открывает широкие возможности для получения веществ и материалов с заданными свойствами. При решении подобных задач для планирования оптимального эксперимента используются современные компьютерные технологии: химическая информатика (хемоинформатика), методы математической и квантовой химии, молекулярное моделирование, работа с большими массивами данных и алгоритмами искусственного интеллекта. Применение этих технологий в составе автоматизированных комплексов повышает эффективность химических исследований, сокращая затраты времени и средств на поисковые эксперименты.
    Примеры программных комплексов, предназначенных для оптимизации химических исследований:
    • Синтелли — модульная платформа искусственного интеллекта для органической и медицинской химии содержит обширную базу данных, систему поиска химической информации, модули прогнозирования свойств соединений и химических реакций, молекулярный редактор и др.
      Платформа Синтелли включает:
      • базу данных, которая содержит 155 млн химических соединений, 1.3 млн реакций, более 160 млн источников литературы и обеспечивает быстрый доступ к экспериментальным данным;
      • широкий набор прогностических моделей на основе глубоких нейронных сетей для расчета физико-химических, токсикологических, биологических и экологических свойств органических соединений;
      • модуль визуальной навигации по химическому пространству, позволяющий быстро получить наглядное представление о характере органических соединений, присутствующих в датасете, а также генерировать новые структуры с заранее заданными пользователем свойствами (низкая токсичность, низкая синтетическая сложность, высокая биологическая активность);
      • экспериментальный модуль, прогнозирующий возможные продукты реакций на основе реагентов, вступающих в нее, а также предлагающий наиболее оптимальные пути синтеза искомой молекулы.
      Синтелли также умеет извлекать химические данные из различных неструктурированных печатных источников (статьи, диссертации, научная литература).
    • Система IBM Reaction for Chemistry (IBM RXN) использует сочетание облачных технологий, искусственного интеллекта и автоматизации для прогнозирования реакций в органической химии: