有機化學的發(fā)展前沿

1、有機化學的發(fā)展前沿有機化學的發(fā)展前沿余敏余敏145924145924有機化學的研究對象是有機化合物它研究有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成、變化，以及伴隨這些變化所發(fā)生的一系列現(xiàn)象。20世紀的有機化學，從實驗方法到基礎(chǔ)理論都有了巨大的進展，顯示出蓬勃發(fā)展的強勁勢頭和活力。世界上每年合成的近百萬個新化合物中約70%以上是有機化合物。其中有些因具有特殊功能而用于材料、能源、醫(yī)藥、生命科學、農(nóng)業(yè)、營養(yǎng)、石油化工、交通、環(huán)境科學等與人類生活密切

2、相關(guān)的行業(yè)中，直接或間接地為人類提供了大量的必需品。與此同時，人們也面對著天然的和合成的大量有機物對生態(tài)、環(huán)境、人體的影響問題。展望未來，有機化學將使人類優(yōu)化使用有機物和有機反應(yīng)過程，有機化學將會得到更迅速的發(fā)展。有機化學的迅速發(fā)展產(chǎn)生了不少分支學科，包括有機合成、金屬有機、元素有機、天然有機、物理有機、有機催化、有機分析、有機立體化學等。下面就其中的一部分分支學科來說，了解有機化學的發(fā)展前沿和研究熱點。(1)有機合成化學這是有機化學中

3、最重要的基礎(chǔ)學科之一，它是創(chuàng)造新有機分子的主要手段和工具，發(fā)現(xiàn)新反應(yīng)、新試劑、新方法和新理論是有機合成的創(chuàng)新所在。1828年德國化學家維勒用無機物氰酸銨的熱分解方法，成功地制備了有機物尿素，揭開了有機合成的帷幕。100多年來，有機合成化學的發(fā)展非常迅速。有機合成發(fā)展的基礎(chǔ)是各類基本合成反應(yīng)，不論合成多么復(fù)雜的化合物，其全合成可用逆合成分析法分解為若干基本反應(yīng)，如加成反應(yīng)、重排反應(yīng)等。每個基本反應(yīng)均有它特殊的反應(yīng)功能。合成時可以設(shè)計和選擇

4、不同的起始原料，用不同的基本合成反應(yīng)，獲得同一個復(fù)雜有機分子目標物，起到異曲同工的作用，這在現(xiàn)代有機合成中稱為“合成藝術(shù)”。在化學文獻中經(jīng)常可以看到某一有機化合物的全合成同時有多個工作組的報導(dǎo)，而其合成方法和路線是不同的。那么如何去評價這些不同的全合成路線呢對一個全合成路線的評價包括：起始原料是否適宜，步驟路線是否簡短易行，總收率高低以及合成的選擇性高低等。這些對形成有工業(yè)前景的生產(chǎn)方法和工藝是至關(guān)重要的，也是現(xiàn)代有機合成的發(fā)展方向。(

5、2)金屬有機化學和有機催化物理有機化學研究有機分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，研究有機化學反應(yīng)機理及用理論計算化學的方法來理解、預(yù)見和發(fā)現(xiàn)新的有機化學現(xiàn)象。對有機分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系以及對有機化學反應(yīng)機理的研究，是希望從實驗數(shù)據(jù)中找到其內(nèi)在的規(guī)律，并提高到理論化學的高度來理解和認識。①分子結(jié)構(gòu)測定，目前，有機化合物結(jié)構(gòu)測定所用的波譜(紫外、紅外、核磁共振、質(zhì)譜)和X射線單晶結(jié)構(gòu)分析等已經(jīng)能測定大多數(shù)有機分子的結(jié)構(gòu)，但對于結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的生物大分子或存

6、在量極微的有機化合物結(jié)構(gòu)的測定尚有待于分析儀器設(shè)備的不斷發(fā)展。如目前已有800兆核磁共振儀，更高級的已在研制中。某些新型的顯微鏡也正在發(fā)展之中，例如可以直接觀察單個分子及其結(jié)構(gòu)的顯微術(shù)。這一領(lǐng)域的發(fā)展可能導(dǎo)致一系列生物大分子的發(fā)現(xiàn)，并測定它們的一級結(jié)構(gòu)以及二、三級結(jié)構(gòu)，了解分子在空間的排列以及分子分子體系是如何組合的。這是物理有機化學研究的基礎(chǔ)工作，只有了解清楚分子結(jié)構(gòu)，才有可能聯(lián)系其性能，研究結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。②反應(yīng)機理隨著對反應(yīng)過渡

7、態(tài)及反應(yīng)活性中間體的研究來確證，往往一個有機化學反應(yīng)將不單純是某一類反應(yīng)機理，而是涉及多類有機反應(yīng)歷程，如自由基反應(yīng)會涉及電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。現(xiàn)有的研究進展表明，對任何一個有機化學反應(yīng)歷程，最終必須搞清楚反應(yīng)過程中原子和分子的碰撞及重組情況，不同反應(yīng)步驟的速率及反應(yīng)中能態(tài)和相關(guān)能量。因此在研究有機反應(yīng)機理中發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)機理是一個方面，而搞清楚已知反應(yīng)歷程的速率、能量也是控制有機化學反應(yīng)的一個重要方面。③分子間的弱相互作用分子間的弱相互作用決定

8、參與反應(yīng)的分子間的識別，因而決定反應(yīng)的選擇性；它還決定分子間的聚集方式。研究分子間弱相互作用及其后果是十分重要的。(5)生物有機化學生物有機化學的主要研究對象是核酸、蛋白質(zhì)和多糖三種主要生物大分子及參與生命過程的其他有機化合物分子。它們是維持生命機器正常運轉(zhuǎn)的最重要的基礎(chǔ)物質(zhì)。核酸是信息分子，負擔著遺傳信息的儲存、傳遞及表達功能。近10年來對核糖核酸的研究發(fā)現(xiàn)，除上述功能之外，它還顯示出獨特的催化活性，即有著酶一樣的作用。這大大加深了對