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:
Экология (от греч. oikos - дом, жилище, место пребывания) - наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими
сообществ между собой и окружающей средой. Объектами экологии являются популяции организмов, виды, сообщества, экосистема и биосфера в целом.
В настоящее время в связи с загрязнением окружающей среды и усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение. Критическое состояние окружающей среды (экологический кризис), угрожающее существованию человека, вызвано не только деятельностью крупных промышленных предприятий и различных видов транспорта, но и отношением к окружающей среде каждого из нас.
Экологически грамотное поведение человека основано, в частности, на ясном представлении о свойствах органических веществ, используемых для изготовления тех или иных изделий. Зная, например, химические свойства предельных углеводородов, Вы задумаетесь, прежде чем выбросить в неположенном месте ненужную пластиковую бутылку или полиэтиленовый пакет. Материалы, из которых сделаны подобные вещи (полиэтилен, полипропилен и т.п.) относятся к предельным углеводородам, отличающимся своей химической инертностью (они не взаимодействуют с кислородом воздуха, устойчивы к действию микроорганизмов, солнечного света, кислот и щелочей) и поэтому могут пролежать без разложения
многие десятилетия, загрязняя окружающую нас среду.