化学合成 (日本語)
化学合成、より単純なものから複雑な化合物を構築します。それは、日常生活に重要な多くの物質が得られるプロセスです。あらゆる種類の化合物に適用されますが、ほとんどの合成は有機分子です。
化学者は、その構造をよりよく理解するために、自然界に存在する化合物を合成します。合成により、化学者は研究目的で自然に形成されない化合物を生成することもできます。産業では、合成を使用して大量の製品を製造します。
化合物は、化学結合によって結合されたさまざまな元素の原子で構成されています。化学合成は通常、既存の結合の切断と新しい結合の形成を伴います。複雑な分子の合成には、利用可能な出発物質から目的の最終生成物まで順番につながるかなりの数の個別の反応が含まれる場合があります。通常、各ステップには、分子内の1つの化学結合のみでの反応が含まれます。
化学合成のルートを計画する際、化学者は通常、最終生成物を視覚化し、ますます単純化する化合物に向かって逆戻りします。多くの化合物について、代替の合成経路を確立することが可能です。実際に使用されるものは、出発物質のコストと入手可能性、反応を満足のいく速度で進行させるために必要なエネルギー量、最終生成物の分離と精製のコストなど、多くの要因に依存します。さらに、反応メカニズムと化学構造の機能（または官能基の挙動）に関する知識は、目的の反応生成物につながる最も好ましい経路を正確に決定するのに役立ちます。
化学合成を計画する際の目標は、分子の一部にのみ影響し、他の部分は変更しない反応を見つけることです。もう1つの目標は、目的の製品をできるだけ短時間で高収率で生成することです。多くの場合、合成の反応が競合し、目的の生成物の収率が低下します。競争はまた、副産物の形成につながる可能性があり、それは主要なものから分離するのが難しい場合があります。いくつかの工業的合成では、副産物が商業的に有用である場合、副産物の形成を歓迎することができる。たとえば、ジエチルエーテルは、エチレンからエタノール（エチルアルコール）を大規模に合成する際の副産物です。アルコールとエーテルはどちらも価値があり、簡単に分離できます。
化学合成に含まれる反応には、常にではありませんが、通常、少なくとも2つの異なる物質が含まれます。一部の分子は、たとえば熱の影響下でのみ他の分子に変化しますが、他の分子は放射線（たとえば紫外線）または電流への曝露に反応します。ただし、2つ以上の異なる物質が相互作用する場合は、それらを互いに近接させる必要があります。これは通常、液体または気体の状態の元素または化合物を使用して合成を実行することによって行われます。反応物が揮発性のない固体である場合、反応は溶液中で行われることがよくあります。
化学反応の速度は、一般に温度とともに増加します。したがって、化学合成はしばしば高温で行われる。たとえば、アンモニアと酸素からの硝酸の工業的合成は、約900°C（1,650°F）で行われます。多くの場合、加熱は反応速度を不十分に増加させるか、1つまたは複数の反応物の不安定性が適用を妨げます。このような場合、触媒（反応を加速または減速する物質）が使用されます。ほとんどの工業プロセスでは、触媒を使用します。
一部の物質は非常に迅速かつ激しく反応するため、条件を注意深く制御するだけで目的の製品が得られます。最も一般的なプラスチックの1つであるポリエチレンにエチレンガスを合成すると、大量の熱が放出されます。この放出が何らかの方法で制御されていない場合（たとえば、原子炉容器を冷却することによって）、エチレン分子は炭素と水素に分解します。
化学合成の生成物を分離するために多くの技術が開発されています。これらはしばしば相変化を伴います。たとえば、合成反応の生成物は特定の溶媒に溶解しない場合がありますが、出発物質は溶解します。この場合、生成物は固体として沈殿し、濾過によって混合物から分離することができます。あるいは、出発物質と生成物の両方が揮発性である場合、蒸留によってそれらを分離することが可能かもしれません。
特定の化学合成は、自動化された技術の使用に容易に役立ちます。 たとえば、自動DNA（デオキシリボ核酸）シンセサイザーは、特定のタンパク質配列を生成するために広く使用されています。