Morphine,Nicotine,and Caffeine

  If we were to talk about Morphine,Nicotine and Caffeine,the first idea that come to our minds might be:they are bad for health,or they are addictive.Yes,they could be really harmful to our body with megadose.But if we use them wisely,they will bring benefits to us.Nowadays,Morphine,Nicotine,and Caffeine are used vastly in medicine.Without them,our world now might be very different.

   Opium poppy,originated in eastern Mediterranean region.Opium was brought to Europe from India During 330 BC,and opium slowly spread out to eastward and China in seventh century.

   During the middle of the seventeenth century,the smoking of tobacco was banned by Chinese emperor,and opium became a substitute for tobacco.Opium was really addictive,and the inhaling of opium could make people very sick.So opium was banned in 1729 like tobacco.But it was too late,people had already became addicted to opium and merchants still imported opium illegally.During 1869,Chinese government confiscated and destroyed a year’s supply of opium.That act resulted the declaration of war from British.China was defeated in the Fist Opium war，and was forced to open five ports to British trade.China was defeated again in The Second opium war,more unfair treaties were signed.In fact,if we think logically,Opium war could be a good thing for China.Because before Opium war,China was under a cruel feudalism,no contacts with outher countries no trade with other countries,which caused china lag behind the time.People were extremely poor and ignorant.It was opium opened the closed door of China.

  Morphine is primarily used to treat both acute and chronic severe pain.Morphine was the main component of opium(about 10 percent).Morphine is a pain relieving molecule,it’s often used for patients after surgery,relieving pain from the wound.

  Morphine has a three-ring structure.Author also showed us a few derivatives of Morphine:Codeine and Diacetylmorphine.Codeine,less powerful analgesic,can be made from morphine by replacing OH group in Morphine with a CH3O group.And Diacetylmorphine,more effective than morphine,has two CH3COO groups that replaces two OH groups in morphine.Both Codeine and Diacetylmorphine are addictive.

  Morphine mimic the action of endorphins,which is the compound found in our brains that acts as a pain reliever.Endorphins and morphine have a structural feature in common:they all contain a β-phenylethylamine unit.

  People believe that effects of morphine and its analogs are due to four common structures:1,a phenyl or aromatic ring.2,a quaternary carbon that a carbon atom directly attached to four other carbon atoms.3.CH2-CH2 group attached to 4. A tertiary N atom.

  Tobacco,known by Christopher Columbus when he landed in the New World,and he introduced tobacco to Europe.The use of tobacco quickly throughout Europe. People started to realized the addictive and side effect of Nicotine.During 1634,smoking was banned in Russia.But 50 years later,this edict was removed. And tobacco quick spread all over the world.

  Nicotine is the main component of tobacco(about 2-8 percent),a small dose of nicotine acts as a stimulant of the central nerves system,a large dose works as a depressant.The magical effect of Nicotine is that it can either calm people down or  excite people depending on the situation.the primary therapeutic use of nicotine is in treating nicotine dependence in order to eliminate smoking with the damage it does to health. Controlled levels of nicotine are given to patients through gums, dermal patches, lozenges, electronic/substitute cigarettes or nasal sprays in an effort to wean them off their dependence.   

  Nicotine is much toxic when absorbed through skin.When Nicotine is absorbed orally,it reacts with Stomach acid,which would break down Nicotine to other substances that are less toxic.Niacin(also known as vitamin B3 and nicotine acid),similar to Nicotine,is an organic compound with the formula C6H5NO2 and, depending on the definition used, one of the 20 to 80 essential human nutrients.Not enough niacin in the diet can cause nausea, skin and mouth lesions, anemia, headaches, and tiredness. Chronic Niacin deficiency leads to a disease called pellagra.

   Caffeine is found in varying quantities in the seeds, leaves, and fruit of some plants, where it acts as a natural pesticide that paralyzes and kills certain insects feeding on the plants, It is most commonly consumed by humans in infusions extracted from the seed of the coffee plant.Caffeine is a central nervous system and metabolic stimulant,[7] and is used both recreationally and medically to reduce physical fatigue and to restore alertness when drowsiness occurs. People believe that caffeine blocks the effect of adenosine( a molecule that decreases the rate of spontaneous nerve firing)in the brain.Therefore,caffeine can induce sleep.

  However caffeine is toxic,a large dose of caffeine would cause death.But a cup of coffee only contains of 80 to 180 milligrams of caffeine,which means that approximately 55 to 125 cups of coffee has to be drunk in order to become dangerous.

  Morphine,Opium,Caffeine.People have been chasing these three molecules for centuries.Wars,slave trades and the accumulation of wealth are all results of these three molecule.Without them,China might still under feudalism.Without them,there would not be any African slaves transported to America. It is obvious that Morphine,opium,Caffeine have greatly changed the shape of our world.

MOLECULE OF WITCHCRAFT

     From 14th to 18th century.The word “witch”was common among people. However，the word witch was considered as a bad thing.When diasters happened ,people would always point their fingers at witches.Men,children,especially women who were considered as witch would be burned on the stake.

  Many of women accused of witchcraft were herbalists,they used local plants to cure diseases.Of course,they also provide some ‘magic stuff’ like love potions(maybe just aphrodisia).And the local plants that they provided did have healing effect,and local people thought it was the magic from witches healed them.

  Salicylic acid,from the willow tree,and Digitalis,from the common foxglove Digitalis purpurea,were favored by ‘witches’.Salicylic acid,which we have already talked about on chapter ten,had great effect against inflammation.Cardiac glycosides(molecule of Digitalis)had effect on the heart diseases.Digoxin molecule is an example of cardiac glycoside.Looking at the structure of Digoxin,Digoxin consists of three sugar units and a steroid ring system.Another extract from Digitalis is digitoxin,which is very similar to digoxin,digoxin lacks only OH group on the C ring.

  Witches were believed to be able to fly.Another word,if you are able to fly,then you are a witch.It seems to be impossible,but some accused witches confessed that they flown up to the sky.Alkaloids was responsible for this strange phenomenon.Alkaloid can affect human nerves,hallucinating people.The Witches’ flying salves(greases and ointments)were made from two plants.One was mandrake plant.Mandrake plant had been used during the ancient time as sexual vitality.Rumor said that mandrake plant grow beneath a gallow,spring life from the released semen of the condemned men.The another one was belladonna.Women would like to drop squeezed juice from belladonna into their eyes to dilate pupils.

  All Mandrake contain alkaloids.Hyoscyamine and hyoscine are the two main alkaloids.Hyoscyamine is known as astropine,which is still being used today.Atropine(from hyoscyamine) solution can be used to dilate the pupil of eye for ophthalmic examination.Scopolamine(from hyoscine),is used as the anesthetic.Scopolamine has eupnoric properties,astronaut use scopolamine as a treatment for motion sickness in space.

  Recall what I have mentioned,alkaloids is toxic.But alkaloids can be used as an antidote for more toxic compounds.In 1995,nerve gases(sarin) was released by terrorists in the Tokyo subway,and it was Alkaloids saved people’s lives.because Alkaloids could block the production of the messenger molecule carried by sarin that affect nerves of people.

  In fact,those supposed witches did not truely fly up to the sky,they just felt the hallucination cause by alkaloids.And they thought they really flew up to the sky,that was why they confessed that they are witches.

   Ergot alkaloids.a destructive molecule,people had suffered Ergot alkaloids for centuries.Ergot alkaloids usually infect cereal grains,especially rye.One of these alkaloids,ergotamine,causes blood vessels to constrict.And another one,ergonovine,induces spontaneous abortion in human and livestock.In medieval time,this disease was named after:holy fire,which was related to the terrible searing pain and blackened extremities caused by gangrene.

  Again,people of the day would always point their finger on witches.They believe that people who were affected by this diseased were conjured by witches.However,this thinking is quite understandable.How come people in this village suffered diseases hardly and there was no sign of disease in adjacent village.Ergot alkaloids tend to grow in a damp condition.If foods were stored in a damp condition,then it would be a perfect place for fungus to flourish.In the face of famine,people had no choice,they had to eat infected gain.

  Ergot alkaloids had played a significant role in history.During the first century B.C,an epidemic of ergotism had greatly reduce the quantity and effectiveness of Caesar’s army(Roman empire),curtailing his ambitions to enlarge the Roman Empire.And in 1722,the Great’s Cossacks camped at Astrakhan.Both the solider and their horses are contaminated rye.Ergotism killed twenty thousand troops and crippled the tsar’s army and stopped Russia from marching to the southern port on the Black Sea.

  In July 1789,Ergot was responsible for the failing of peasants riot in France.Records show that a number of peasants lost their mind due to ‘bad flour’.Flours were kept in a warm and wet condition during spring and summer,and it was exactly a perfect condition for fungus to flourish.Ergotism was much prevalent among poor people,it is easy to think that high class people always have better foods and living conditions than poor people,so they did not affected by ergotism.

  All Alkaloids of ergot have the same common chemical feature(four rings).Lysergic acid is the derivative molecule of ergot alkaloids,and the OH group of Lysergic acid could be replaced by other groups,giving molecules different names and properties.For example,Ergotamine,which is used to treat severe migraine headaches, and Ergovine,which is used to treat postpartum hemorrhages.

  LSD ,the 25th derivative of lysergic acid made by Albert Hofmann.Hofmann took LSD orally,and he found himself under a stream of fantastic pictures.Since then,LSD was known that it had a property creating illusions.

  It is true that alkaloids had taken lives away from many innocent women,nowadays alkaloids molecules are being used as medicines to treat mental diseases.

  

   

The Pill

Norethindrone,the fist contraceptive molecule,symbolized the sexual revolution of the 1960s,the women’s liberation movement and rise of feminism.During 1930s,giving out information or access on contraception was a crime(It sounds really ridiculous.)Poor women suffered unexpected pregnancy and large family size,accompanied by high rates of infant mortality and maternal death.On the contrary,middle and high class women kept information and access on contraception secretly.

  There were some attempts adopted by people in early time.Men ate testicle of a castrated mule,and women ate kidney or uterus of a mule.The funniest one was a woman would be required to spit three times to the mouth of a fog,and the woman would become sterile.

  All hormones in our body,for example androgens(male sex hormones) and estrogens(female sex hormones)are classified as steroids,which consists of fours rings(A,B,C,D) fused together.

  Androsterone was isolated from the urine.Testosterone,the principal male sex hormone,was isolated from bull testes in 1935.Androsterone is metabolized form of Testosterone.If we were to compare their structures,we would notice that they are extremely similar.They differ from the groups attached to the D ring,for testosterone is OH group and Androsterone is a oxygen atom.

  The fist female sex hormone estrone was isolated from the urine of pregnant women.Again,estrone is metabolized form of estradiol,which is the principal female sex hormone.Like Testosterone and Androsterone,the only difference between estrone and estradiol is on the D ring,where OH group in Estradiol is replace by a oxygen atom,forming Estrone.

  The funny thing is,female sex hormone is very similar to male sex hormone.Testosterone(male) has one more CH3 group than Estradiol(female), a double-bonded oxygen instead of OH group and 1 C=C bond instead of 3.And this slight difference between hormone can cause a big difference between man and woman.

  Artificial testosterones,Dianabol and Stanozolol,can be used as medicines against diseases that cause debilitating muscle deterioration,only a low dose of testosterone is enough.But if a megadose of those artificial hormones was used by people,the result would be horrible.For some athletes who want to use Dianabol and Stanozolol to promote their bodily function,those artificial hormones would not give any results that athletes expect,instead,those who take high amount of artificial hormone would suffer liver cancer,heart disease,severe acne,shriveled testicle and a series of disease.

  Progesterone is the main pregnancy hormone.Progesterone is responsible for the fact that a pregnant woman can not become pregnant again.That is because the continuous supply of suppress the further ovulation.Progesterone can be used a contraceptive due to its property that suppress ovulation,but it also have 2 certain restrictions.Progesterone has to be injected to bodies,because it will react with acid exist in our stomach becoming other substances.And the second restriction is that progesterone is very scarce,it is not practical to extract enough progesterone molecules from the urine.The cost of isolating progesterone from urine was over 1000 dollars a gram of the day.

  Russell Marker,an American chemist,had developed a method that extract progesterone from natural source.His discovery greatly decreased the cost of isolating progesterone.He found that the root of the sarsaparilla contains a large amount saponin,which he could make steroid from.Saponin molecule contains three sugar units and a steroid ring system that contains six rings.Three sugar unit could be removed from sarsasaponin through a reaction with acid or enzymes,becoming sarsasapogenin(six rings).To make progesterone,E and F ring of sarsasapogenin has to be removed.Russell Marker again discovered a new method that can remove E and F ring from sarsasapogenin,giving pure synthetic progesterone.During world war two,he went to Mexico and found a new plant that contains large amount of Diosgenin,which had similar chemical structure with Sarsasapogenin,for Disogenin had one C=C bond on B ring,while Sarsasapogenin had none.This new discovery made synthetic progesterone even cheaper.

  Carl Djerassi,an American chemist,had made contraception more convenient.He successfully make an artificial progestin,a compound that could be taken orally.He and his group named their new product Norethindrone,nor indicates a missing CH3 group.Norethindrone was eight times more powerful than progesterone due to the removal of a CH3 group and the triple bonded CH group with a Carbon atom.

  Birth control pills for men were also developed.Gossypol,polyphenol,has property that suppress the product of sperm of men.But gossypol molecule is toxic.According to the research,lower dose of gossypol(10 to 12.5mg daily) was not harmful to human being,and it did have effect that suppress sperm production.

  The invention of the pill lead to a woman revolution.From then on,the number of woman in work places started to increase.Nowadays,women are treated as equally as men,the pill is definitely the main contributor of the equity of woman.

Wonder drugs

 If I were asked how many years I want to live,i would probably say 80 years.It is true that our life expectancy has increased dramatically due to the development of drug.Having a look on average life expectancy in 19 century,we will find that their life expectancies were so low that only 40-45 years.I believe all of us are beneficiary of dugs, drug has saved so many people’s lives.I have to cite a own life example here:I still remember i was affected by scarlet fever when I was six years old,i was so sick that I stayed at home for a very long time and did not go to school.Scarlet fever is not a disease,but people always suffer the sequelae that it left. Thankfully,with the help of drugs I recovered.I don’t want to imagine what would happen if I lived in 19th century of earlier,I would probably pass away....

Aspirin,one of the most widely used drug in the world,has saved so many people’s lives.It is often used as an analgesic to relieve minor aches and pains, as an antipyretic to reduce fever, and as an anti-inflammatorymedication. Salicin is the starting material to make aspirin,it can be transferred to Acetyl salicylic acid（aspirin） through a series of reaction(salicin→salicyl alcohol→salicylic acid →Acetyl salicylic acid）.Salicin can be obtained from bark of trees of the willow genus.Salicin has a ring structure,its benzene ring is attached by a CH2OH group and a O group that also has a glucose unit attached on it.Salicyl alcohol can be made from salicin by replacing glucose unit with a H atom.Through a oxidation reaction,salicyl alcohol can be made into salicylic acid,where 2 hydrogen atoms in CH2OH group is replaced by oxygen atom,forming a double bond with carbon atom.Salicylic acid can reduce fever,relieve pains and act as an anti-inflammatory,but it has a certain drawback:it can be very irritating to the lining of stomach reduce its medicinal value.Acetyl salicylic acid(aspirin),acetylated form of salicylic acid,where acetyl group(CH3CO)replaces the H atom of salicylic acid.Acetyl salicylic acid is very effective.

Because of the increasing use of salicylic acid,the demand of willow and meadowsweemethod increased.Phenol was discovered to be a effective molecule.During the world war one,the American subsidiary of the original company purchased as much phenol as possible to produce aspirin for the war.If were to look at chapter 5 again,we would find that phenol was also the starting material to make explosives.It is sarcastic that aspirin which saved so many people’s lives and explosives which killed so many people have same starting material(phenol).Another way of thinking,this could be good a thing,because if more phenols were used to produce salicylic acid,then less phenols would be used to produce explosives.To a certain extend,aspirin had promoted world peace.

Salvarsan,discovered by a German chemist Paul Ehrlich,showed its great effect against syphilis,which was an affliction caused by spirochete.Before the discovery of salvarsan,syphilis patents had been treated with mercury cures.Mercury cure was a really harmful treatment,for it might cause death of patients.As for those patients who survived,they suffered the sequelae that obtained from the treatment:loss of hair and teeth,uncontrollable drooling and so on.

During the world war one,bacteria infection was everywhere to be seen,death from wound infection was likely as death from injury on the battlefield of Europe.The only way to treat bacteria infection was amputation.Prontosil red,discovered by Gerhard Dogmak,had great effect against bacteria infection.Gerhard Dogmak gave a does of Prontosil red to her daughter,who was really sick.Actually,Gerhard had been testing Prontosil red in his lab and prontosil red showed no effect on bacteria.But her daughter would definitely die if he did not do anything.So he decided to give a try.The result was satisfying,her daughter recovered very fast.

Prontosil red does not have any antibiotic effect,but when prontoisl red is digested into our bodies,it will breakdown,becoming sulfanilamide,which has a biotic effect.Since then,thousand variation of sulfanilamide molecule were made.The hydrogen atom in Right side NH2 group could be replaced by other groups,and different replacement gave different medical properties.Author gave us three example in the book.three different derivatives of sulfanilamide :Sulfapyridine,sulfathiazole and sulfacetamide ,which are used to treat pneumonia,gastrointestinal infections and urinary tract infections respectively.

How do these antibiotics work?Sulfanilamide molecule can prevent bacteria from making essential nutrient:folic acid.Folic acid molecule contains p-aminobenzoic acid,which is an essential nutrient for microorganisms.If we were to look the structures of sulfanilamide and p-aminobenzoic acid,we would find that they are extremely similar.So bacteria enzymes become unable to distinguish sulfanilamide and p-aminobenzoic acid,and bacteria would use sulfanilamide to make folic acid.So bacteria would die because of the lack of folic acid.

Penicillin antibiotics were among the first drugs to be effective against many previously serious diseases, such as syphilis and infections caused by staphylococci and streptococci. Penicillins are still widely used today, though many types of bacteria have now become resistant.In 1928,Alexander Fleming discovered that mold  of the Penicillium family had antibiotic effect.In 1946,the structure of penicillins was determined,and in 1957 penicillins was synthesized successfully.

Penicillin has a four-membered ring,which we generally call it  β-lactam ring.Actually,the β-lactam ring is responsible for the antibiotic effect of penicillin.The β-lactam ring of penicillin molecule can split open,relieving ring strain,therefore penicillin would attach on the bacteria enzyme,stoping bacteria from forming cell walls.Bacteria can not survive without cell wall.

I believe Aspirin,Sulfanilamide and Penicillin are the best medical invention ever,for they have saved so many people’s lives.Everything would become meaningless if people die.

Dyes

        To understand the use of dyes,we need to trace back to 3000B.C.During 3000 B.C,dyes were obtained from plant:roots,leaves,bark or berries.But they had certain drawbacks,they were difficult to be adhered on fibers,unless with the help from mordant(a substance that helped fix the color to the fiber),they were difficult to obtain,and the colors were not very colorfast,colors would be gone if they were washed.

  Blue was favored by people,indigofera tinctoria was the main source of blue dye indigo.Actually, indigo-producing plants do not appear to be blue,but blue color appears after a series of reactions.This property of could be accidentally discovered by people when the leaves were soaked in urine or covered with ashes.Indican is responsible for the color of indigo,and it is found in all indigo-producing plants.Indican itself is colorless,but it can become colorful after a fermentation reaction and a oxidation in air,forming indigo,which is responsible for the indigo color.

  Tyrian purple was one of the most expensive the ancient dyes,because it was very scarce.Tyrian purple came from marine mollusk or nail.A enormous number of shellfish was required to produce just one gram of Tyrian purple.That was why Tyrian purple so scarce,only kings and emperors could wear them. Because of the great demand of Tyrian purple and vast catch of shellfish,shellfish were in danger of becoming extinct.

  At the end of nineteenth century,synthetic indigo became possible.Johann Friedrich,a German chemist,invented a way to make man-made indigo through seven chemical steps.His invention symbolized the end of industries that made indigo from natural source.The drawback of synthetic indigo is the lack of colorfastness,but this drawback perfectly fit jeans,and we would think this drawback as a fashion advantage.

  In fact,the colors we see do not come from the objects themselves.For example,when we look at a black paper,the black color do not come from the paper,instead,what we see is the light that reflected to our eyes from the paper.Black paper would absorb all wavelength of the light,because black has a very strong ability to absorb wavelength,wavelengths of light are all absorbed,giving us a black color.On the contrary,white paper do not absorb wavelength or just absorb a very small amount of wavelength,giving us a white color.Different molecules have different ability to absorb wavelength of the light.If only the wavelength of red light are absorbed,then the refelcted light is green.The ability of molecules absorbing wavelength of light is due to their chemical structures:presence of double bonds alternating with single bonds.Author cited two examples in the book.Indigo(blue) can be made through a series of reaction from Indican,which is colorless and they have very similar structure.However,Indigo has twice indican’s number of alternating single and double bonds,that is what makes Indigo blue.

  Beside presence of double bond alternating with single bond,OH group is responsible for the colors.Alizarin is responsible for the red color of Turkey red.Alizarin is the derivative of Anthraquinone,which is colorless.By comparing their structures,we can notice that they are extremely similar,the difference is Alizarin has two more OH groups than Anthraquinone,which are attached to the benzene ring one the right side.This small difference gives Alizarin ability to absorb wavelength of light.Lawsone(reddish-orange),coloring matter in Indian henna(used for centuries as a hair and skin dye),and juglone(brown),found in walnuts,are derivatives of Naphthoquinone,which is colorless.If we were to look at their structures,we will notice again that they are very similar.Naphtho quinone does not have any OH groups.Both Juglone and Lawsone have one OH group,but on the different position.For Juglone has a OH group on the right side benzene ring,and Lawsone has a OH group attached to the left side.We can see that different position of OH group gives,for Juglone has a color of brown,and Lawsone has a color of reddish-orange.

Echinochrome,another derivative of Naphthoquinone,has five OH groups.Carminic acid(red),the main component of cochineal, was got from the bodies of female cochineal beetle.Cochineal was really expensive,it took about seventy thousand insect bodies to produce just one pound of dye.

  There are also some sort of dyes derived from animals.Saffron is obtained from the stigmas of crocus.Crocetin is the  molecule of saffron. Again,the presence of alternating single and double bonds is responsible for the color.

  During 17th century,synthetic dyes had been created.Picric acid,the first man-made dyes,was also used in munitions in World War one.Picric acid was used as a dye for wool and silk.But it has some certain drawbacks that it is explosive,lack of colorfastness,and is not easy to be obtained.

  During 1856,William Henry Perkin had synthesized an artificial dye that with good quality and became quickly favored by people.His original idea was to make synthetic quinine.One of his experiment produced a substance that dissolve in ethanol and give a deep purple solution.He quickly notice that this new substance could be used as a purple dye.He finally became very rich.

ISOPRENE

 Natural rubber is a polymer of molecule isoprene(C5H8),which contains five carbon atoms and eight hydrogen atoms and two double bonds.There are two forms of isoprene:cis and trans,we can determine whether isoprene is cis or trans by the location of the continuous chain.Isoprene tend to react with each other,forming polyisoprene.In cis natural carbon,two double bonds disappear and a new double bond form between two central carbons when two isoprene molecules combine.The continuous chains of isoprene locate on the same side,forming a cis natural.If the continuous chains locate on the different side of isoprene molecules,then they will form trans natural rubber. Cis form rubber is elastic and trans form rubber is brittle, non-elastic, and lacks flexibility.

  The chemical structure is responsible for the elastic properties of rubber.The long flexible chains of cis natural rubber molecules do not lie close enough together,so when stretch is performed,these molecules can slip past one another,and when the stretch is removed,these molecule will move back.That is why rubber is so stretchable and has ability to return to its original shape when stretch is removed.But if we were to look at trans,we would find that trans isomer chains fit closely together,allowing for many cross-links between adjacent molecule,so molecule can not slip past one another.That is why trans natural rubber does not stretch.

  Rubber was used in different fields due to its different properties.For example,trans isoprene polymer was favored by golfers.In 1848,“gutty”was invented.Gutty was made from gutta-percha(a plant that contains a high amount of trans isoprene polymer)that had been boiled in water,and molded into a sphere.It quickly became famous.But it had certain drawbacks,for it tend to break up in the midair.So players had to keep changing new balls during the game.At the end of 19th century,a new golf ball was invented,the ball was covered by rubber wound made by isoprene’s cis isomer.

  Charles Macintosh,Glasgow chemist,led to an increased use of rubbers.He used naphtha(a waste product from the local gas works)as solvent to convert rubber into a pliable coating for fabric.making fabric waterproofed.From then on,rubber was used in many aspects:engines,hoses,boots and so on.But rubber still had many drawbacks,it became hard in winter and melted in summer,so the great demand of rubber started to decline.

  Charles Goodyear,an American inventor and entrepreneur,tried to discover a method to make rubber heatproof during summer.He had the idea that mixing a dry powder with rubber could absorb the excess moisture,but nothing worked.In 1838,he accidentally dropped some rubber mixed with sulfur on the top of a hot stove,and he recognized potential of this new substance.Then he did a series of experiments in his family kitchen.Finally,he invented a rubber that was tough,elastic,and stable in hot and cold weather.When sulfur was added to natural rubber in a heated condition,cross-links could be formed,preventing them from melting and being brittle during summer and winter.And rubber could have different properties when different percentage of sulfur was added to rubber.For example,soft rubber contains about 1 to 3 percent sulfur;rubber made with 3 to 10 percent sulfur is used for vehicle tires;rubber contains 23 to 35 percent sulfur is used as insulators.From then on,rubber became popular among people,and the demand of rubber increased dramatically.However,rubber came from a natural source,which could not satisfy the great demand of rubber.So scientists started studying rubber plantation,trying to determine whether rubber could be cultivated by human.

  Joseph Hooker,curator of Royal Botanical Gardens at Kew,established a propagating house and planted the rubber tree seed.Those rubber tree seeds were treated carefully and they began to germinate,which symbolized the beginning of plantation of rubber trees.

  People also attempted to make synthetic rubber,but without success.In natural rubber,enzymes control the polymerization process so that the double bonds are cis.But people could not control the form of cis double bonds,the result was a product mixed of both cis and trans form.In 1953,the formation of  double bonds became controllable.Karl Ziegler in Germany and Giulio Natta in Italy developed systems that can produce either cis or trans double bonds depending on the particular catalyst used.And they both receive Nobel Prize in chemistry in 1963,for their invention could make rubber products stronger,more durable,stiffer,less likely to be affected by solvents

  The first man-made rubber was invented by a German.During world war one,German supplies of natural rubber was blockaded.German chemical companies started working on making man-made rubber.The man-made rubber was known as Styrene butadiene rubber(SBR),it was totally different from isoprene but it had similar properties as rubber.Styrene was isolated from the ballsam of the oriental sweet gum tree liquidamber orientalis.Styrene tend to form polymers instead of exist individually.When butadiene(CH2=CH-CH=CH2) was added to styrene,the mixture would form a rubber-like substance.The ratio of butadiene to styrene was about three to one.

  Nowadays,if we take a look around us,we will find that rubbers are everywhere in our world:hose, tires, and rollers,almost everywhere in our society.

Phenol

  Phenol is the main component of carbolic acid，which  was used to improve the sanitary condition of hospital.

 In 1860，sanitary condition in hospital was extremely awful.Patients died due to hospital diseases,for their wound would always be infected by bacteria,and the death rate approached 70 percent.People of the day generally believe that poisonous gas generated by drains and sewers was responsible the infection of patients.However Joseph Lister,a great surgeon,believed that there was something that can not be seen by human eyes exist.After the publish of Germ theory,Lister became more confident about his hypothesis. He reposed his hope on carbolic acid,which was used as a dressing for wound after surgery.What he did was,he used carbolic acid all the way through the surgery,instead of just after surgery.And subsequent results were satisfying,none of his patients were infected.He also invented a machine that could spray a fine mist of carbolic acid solution into the air,cleaning up germs existing in the air.Coal tar, where he got his carbolic acid from,was the waste product from the gaslight.Carbolic acid can be extracted from boiled coal tar 

  Phenol,the main component of carbolic acid,is a aromatic molecule consisting of a benzene ring,to which is attached an OH group.Phenol is water soluble and very soluble in oil.

  Phenol is a name that can apply to all compounds that have an OH group attached to a benzene ring.Difference attaches give phenols different name and different properties.There are many other man-made phenols（derivatives of phenol） playing a significant role in our society：antiseptics，foods，drugs，and products.

For example, trichlorophenol and hexylresorcinol were used as antiseptic like phenol.Trichlorophenol,is made from phenol by attaching three chloride atoms to benzene ring, and Hexylresorcinol is made by attaching a OH group and a C6H13 group. Phenols can be used in many field.,picric acid(Trinitrophenol) was used as a dye for silk and explosive during world war one.

  There are also many natural phenols.Capsaicin found in peppers and zingerone gound in ginger are both phenols.

  Tetrahydrocannabinol,THC,is the ingredient in marijuana.Marijuana is used as a medicine to treat nausea,pain and loss of appetite.But marijuana can also be used in a illegal way,people can easily get addicted to it and become really hard to get rid of it.

  Glssypol is a natural occurring toxic compound,it has property to suppress sperm,so it is used as a medicine to control birth.

  Vanillin,the most widely used favoring compounds,is also a phenol. Vanillin(main component of vanilla) is used in chocolate,ice cream,syrups and many foods that we eat today.However,vanillin comes from a natural source which can not satisfy the great demand of vanillin,so finding a way to make man-made vanillin was needed.It is unbelievable that synthetic vanillin comes form waste pulp liquor from the sulfite treatment of wood pulp in making of paper,but it is true.Lignin is the main component of pulp liquor.If we compare these two molecules,we will find that they are very similar,we can then make synthetic vanillin by breaking up lignin under a controlled a condition.

  During 19th century,because of the popularity of billiard,many elephants were killed for their tusks,which were needed to make billiard balls.Ivory stated becoming scarce and expensive.what’s more,elephant tusk was the only source of making these products,because only elephant tusk can provide the elasticity that billiard balls need.So people started to make man-made billiard.Man-made billiard consists of celluloid,which was the first thermoplastic material.But celluloid is cellulose-based polymer,the drawback of celluloid and all cellulose-based polymer is that they tend to explode.Thankfully,there was no record about explosion of billiard.But in movie business,film was compsed of a celluloid polymer made from nitrocellulose,which could explode.In 1897 a explosion killed 120 people in movie theater,and the potential safety problems were not solved.

By 1907,Bakelite was invented by Baekeland.,it was a thermoset material,which means bakelite could keep its shape forever.Bakelite was less brittle than ceramic and glass insulators and did not react with sun,water,salt air and was impervious to acid and solvents.These properties made Bakelite a great insulator.The funny thing was,bakelite was found to be the ideal material for billiard balls,though it was not the original idea of Baekeland,and bakelite was then used to produce many products such as telephone,bowls and so on.

  Let us have a look on the molecule of bakelite,formaldehyde in Bakelite can react at three different places on the benzene of of phenol,forming cross-links,which make Bakelite so rigid.

  We can now see how phenol changed our world,not just phenol itself,but all its derivatives(phenol),we can find them everywhere in our world.If phenol disappeared,the derivative of phenol would disappear as well,our world would be totally different.