有机前沿讲座课件.ppt

1、1有机前沿讲座（二）有机前沿讲座（二）孟祥福孟祥福2一、有机化学的发展一、有机化学的发展 20世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有了巨大的进展，显示出蓬勃发展的强劲势头和活了巨大的进展，显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。力。世界上每年合成的近百万个新化合物中约世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是以上是有机化合物。其中有些因具有特殊功能而用于材料、有机化合物。其中有些因具有特殊功能而用于材料、能源、医药、生命科学、农业、营养、石油化工、交能源、医药、生命科学、农业、营养、石油化工、交通、环境科学等与人类生活密切相关的行业中，直接通、环境科学等

2、与人类生活密切相关的行业中，直接或间接地为人类提供了大量的必需品。或间接地为人类提供了大量的必需品。与此同时，人们也面对着天然的和合成的大量有机物与此同时，人们也面对着天然的和合成的大量有机物对生态、环境、人体的影响问题。展望未来，有机化对生态、环境、人体的影响问题。展望未来，有机化学将使人类优化使用有机物和有机反应过程，有机化学将使人类优化使用有机物和有机反应过程，有机化学将会得到更迅速的发展。学将会得到更迅速的发展。3学科分支学科分支 有机化学的迅速发展产生了不少分支学科有机化学的迅速发展产生了不少分支学科有机合成有机合成(Organic Synthesis)金属有机金属有机(Organo

3、metallic)物理有机物理有机(Physical organic)天然有机天然有机(Natural Organic)有机催化有机催化(Organic Catalysis)有机分析有机分析(Organic Analysis)有机功能材料有机功能材料(Organic Functional Materials)4有机合成有机合成 有机合成有机合成通过一系列有机反应，将易通过一系列有机反应，将易得的、廉价的原料（单质、简单的无机物得的、廉价的原料（单质、简单的无机物和有机物）制备成结构复杂的化合物的过和有机物）制备成结构复杂的化合物的过程。程。有机化学中最重要的基础学科之一，它是创造有机化学中最重

4、要的基础学科之一，它是创造新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。在。5有机合成的目的有机合成的目的 验证有机物，特别是天然产物的结构。验证有机物，特别是天然产物的结构。人工合成和生产有实用价值的化合物。人工合成和生产有实用价值的化合物。进行理论研究：来自理论的启示，如环丁二进行理论研究：来自理论的启示，如环丁二烯、环辛四烯的合成。验证理论，如环状共烯、环辛四烯的合成。验证理论，如环状共轭多烯的合成。研究反应机理和立体化学而轭多烯的合成。研究反应机理和立体化学而设计的有机

5、物的合成。设计的有机物的合成。研究有机反应：有机反应的改进和扩展；新研究有机反应：有机反应的改进和扩展；新型有机反应的发现。型有机反应的发现。6 有机合成与创新精神的培养有机合成与创新精神的培养合成化学是化学学科的核心，是改造世界、创合成化学是化学学科的核心，是改造世界、创造社会最有利的手段。造社会最有利的手段。合成制备化学总是处于科技前沿。合成制备化学总是处于科技前沿。1900-2000年的年的100年间，合成和分离了年间，合成和分离了2285万万种种化合物，化合物，95%以上为有机化合物及其衍生物。以上为有机化合物及其衍生物。有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台。有机合成是表现有机化学

6、家非凡创造力的舞台。黄明龙黄明龙 蒋明谦蒋明谦袁翰青袁翰青邢其毅邢其毅7 有机合成发展的基础是各类基本合成反应有机合成发展的基础是各类基本合成反应不论合成多么复杂的化合物，其全合成可用逆不论合成多么复杂的化合物，其全合成可用逆合成分析法合成分析法(Retrosynthesis Analysis)分解为分解为若干基本反应，如加成反应、重排反应等。每若干基本反应，如加成反应、重排反应等。每个基本反应均有它特殊的反应功能。合成时可个基本反应均有它特殊的反应功能。合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合成反应，获得同一个复杂有机分子目标物，合成反应，获

7、得同一个复杂有机分子目标物，起到异曲同工的作用，这在现代有机合成中称起到异曲同工的作用，这在现代有机合成中称为为“合成艺术合成艺术”。WoodwardCorey82010诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 有机合成中钯催化交叉偶联有机合成中钯催化交叉偶联 发展了钯催化交叉偶联，这一化学工具极大地发展了钯催化交叉偶联，这一化学工具极大地促进了制造复杂化学物质的可能性，比如碳基促进了制造复杂化学物质的可能性，比如碳基分子，其复杂性可媲美天然分子。分子，其复杂性可媲美天然分子。Richard F.Heck Ei-ichi Negishi Akira Suzuki理查德理查德海克海克 根岸英一根岸英一 铃木章铃

8、木章 9钯催化交叉偶联反应钯催化交叉偶联反应 钯催化交叉偶联反应是一类用于钯催化交叉偶联反应是一类用于C-C键形成键形成的重要反应，在有机合成中应用十分广泛。的重要反应，在有机合成中应用十分广泛。偶联反应偶联反应(Coupling reaction)，是由两个有机，是由两个有机化学单位化学单位(moiety)进行某种化学反应而得到一进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程。个有机分子的过程。包括格氏试剂包括格氏试剂(Grinard)与亲电体的反应、锂与亲电体的反应、锂试剂与亲电体的反应、芳环上的亲电和亲核反试剂与亲电体的反应、芳环上的亲电和亲核反应等等。应等等。1011钯催化剂钯催化剂 含钯催

9、化剂大多应用于石油化工中的催化加氢和含钯催化剂大多应用于石油化工中的催化加氢和催化氧化等反应过程中，如制备乙醛、吡啶衍生催化氧化等反应过程中，如制备乙醛、吡啶衍生物、乙酸乙烯酯及多种化工产品的反应过程。物、乙酸乙烯酯及多种化工产品的反应过程。加氢反应常用钯催化剂，汽车排气净化常以氧化铝载加氢反应常用钯催化剂，汽车排气净化常以氧化铝载铂、钯或铂铂、钯或铂-铑铑-钯为催化剂；钯为催化剂；硝酸生产氨氧化反应常用含钯的铂网催化剂；硝酸生产氨氧化反应常用含钯的铂网催化剂；松香加氢及歧化用钯松香加氢及歧化用钯/炭催化剂；炭催化剂；大连化学物理研究所生产的钯大连化学物理研究所生产的钯/炭催化剂，上海石油化炭

10、催化剂，上海石油化工总厂生产的钯工总厂生产的钯/炭催化剂和氯化钯催化剂，中科院兰炭催化剂和氯化钯催化剂，中科院兰州化物所生产的铂州化物所生产的铂-钯系列钯系列DH 型脱氢催化剂、型脱氢催化剂、CH 消氢消氢催化剂和催化剂和DO 型高效脱氧剂等。型高效脱氧剂等。12金属有机化学金属有机化学 金属有机化学是无机化学和有机化学相互金属有机化学是无机化学和有机化学相互交叉渗透的学科交叉渗透的学科,它的发展打破了传统的有它的发展打破了传统的有机化学与无机化学的界限机化学与无机化学的界限,成为一门新兴的成为一门新兴的学科和当代化学的前沿领域。学科和当代化学的前沿领域。13 发展发展 50 年代初年代初,二

11、茂铁的发现与二茂铁的发现与 键型夹心结构的阐明以及键型夹心结构的阐明以及Ziegler Natta 催化剂使乙烯在温和条件下聚合成功催化剂使乙烯在温和条件下聚合成功,使金属有机化学的发展出现了使金属有机化学的发展出现了一个飞跃。一个飞跃。自自60 年代以来年代以来,先后已有先后已有8位从事金属有机化学研究的科学家位从事金属有机化学研究的科学家(K.Ziegler,G.Natta,1963 年年;E.O.Fischer,G.Wilkinson,1973 年年;W.N.Lipscomb,1976 年年;H.C.Brown,G.Witting,1979 年年;H.Taube,1983 年年)获得了诺

12、贝尔化学奖。获得了诺贝尔化学奖。80 年代初年代初,金属有机化学的研究与合成化学结合金属有机化学的研究与合成化学结合,发展成为以合成化发展成为以合成化学为目标的金属有机化学学为目标的金属有机化学,即导向有机合成的金属有机化学即导向有机合成的金属有机化学,简称简称OMCO S(organometallic chemistry directed towards organic synthesis),为合成化学带来了全新的面貌。为合成化学带来了全新的面貌。90 年代以来年代以来,化学科学面临新的挑战和机遇化学科学面临新的挑战和机遇,即要发展对人类健康和即要发展对人类健康和环境无害的化学环境无害的化学

13、绿色化学绿色化学,在绿色化学中在绿色化学中,对合成化学的要求是对合成化学的要求是反应的原子经济性和高选择性反应的原子经济性和高选择性(例如例如:过渡金属催化的不对称合成过渡金属催化的不对称合成),在实现上述要求中在实现上述要求中,金属有机化学起着十分重要的作用。金属有机化学起着十分重要的作用。14 陆熙炎陆熙炎利用金属有机化学的反应来发展有机合成的方法学，利用金属有机化学的反应来发展有机合成的方法学，现从事二价钯催化的反应及有关基元反应的研究。现从事二价钯催化的反应及有关基元反应的研究。系统地研究了过渡金属络合物作用下烯丙基系统地研究了过渡金属络合物作用下烯丙基C-O杂原子键的断杂原子键的断裂

14、规律；裂规律；发现了炔烃的异构化规律，提出了从炔烃原子经济性地、高产发现了炔烃的异构化规律，提出了从炔烃原子经济性地、高产率地制备共轭双烯烃的方法；率地制备共轭双烯烃的方法；开创性地研究了炔酸烯丙酯衍生物在过渡金属催化下的环化反开创性地研究了炔酸烯丙酯衍生物在过渡金属催化下的环化反应，并研究了成环反应的立体化学，发展了立体选择性地合成应，并研究了成环反应的立体化学，发展了立体选择性地合成自然界中最为广泛存在的、具有多种多样生理活性的天然产物自然界中最为广泛存在的、具有多种多样生理活性的天然产物-丁内酯的方法，这一方法成为迄今为止合成这类天然产物的丁内酯的方法，这一方法成为迄今为止合成这类天然产

15、物的最有效、最简便的方法之一；最有效、最简便的方法之一；另外，他还研究了亲核试剂对缺电子炔烃的反应，发展了国际另外，他还研究了亲核试剂对缺电子炔烃的反应，发展了国际上广泛应用的合成（上广泛应用的合成（Z）-式烯烃衍生物的方法，以及三价膦催式烯烃衍生物的方法，以及三价膦催化下的化下的32环加成合成环戊烯衍生物的反应等。环加成合成环戊烯衍生物的反应等。15 麻生明麻生明主要从事联烯及其类似物化学方面的研究；主要从事联烯及其类似物化学方面的研究；金属参与的联烯化学，包括缺电子联烯的氢卤化反应和官能团金属参与的联烯化学，包括缺电子联烯的氢卤化反应和官能团化联烯的多组份偶联关环反应；化联烯的多组份偶联关

16、环反应；联烯亲电加成反应的立体化学及区域选择性调控；联烯亲电加成反应的立体化学及区域选择性调控；亚烷基环丙烷及环丙烯的选择性亚烷基环丙烷及环丙烯的选择性C-C键断裂。键断裂。沈琪沈琪主要研究方向是金属有机化学，包括稀土和过渡金属主要研究方向是金属有机化学，包括稀土和过渡金属配合物的合成、结构及其在有机和高分子合成中的应配合物的合成、结构及其在有机和高分子合成中的应用。用。稀土定向催化剂的研究稀土定向催化剂的研究；新型轻稀土有机化合物的合成、结构及反应性能；新型轻稀土有机化合物的合成、结构及反应性能；利用迈克尔反应一步简便地合成了官能度高、融熔粘度低的树利用迈克尔反应一步简便地合成了官能度高、融

17、熔粘度低的树枝状感光高分子枝状感光高分子 16 金属有机化学在金属有机化学在20世纪有机化学中是最活世纪有机化学中是最活跃的研究领域之一，特别是与有机催化联跃的研究领域之一，特别是与有机催化联系在一起。均相催化使有机化学、高分子系在一起。均相催化使有机化学、高分子化学、生命科学及现代化学工业发展到一化学、生命科学及现代化学工业发展到一个新的水平。个新的水平。17 金属有机化学使人们认识到无机化学和有金属有机化学使人们认识到无机化学和有机化学交叉产生的金属有机化学会产生如机化学交叉产生的金属有机化学会产生如此巨大的活力和作用；同时还发现许多金此巨大的活力和作用；同时还发现许多金属有机化合物在生物

18、体系内有重要的生理属有机化合物在生物体系内有重要的生理功能，如维生素功能，如维生素B12，引起了生物学界的关，引起了生物学界的关注。注。Vitamin B12 is the only known essential biomolecule with a stable metal-carbon bond,that is,it is an organometallic compound.18 含有碳含有碳-金属键的化合物种类甚多，至今还金属键的化合物种类甚多，至今还有不少元素周期表上的金属元素尚无合成有不少元素周期表上的金属元素尚无合成的金属有机化合物。因此，金属有机化合的金属有机化合物。因此，金

19、属有机化合物的合成方法有待进一步研究和深入。物的合成方法有待进一步研究和深入。1849年就制得乙基锌年就制得乙基锌Zn(C2H5)2，发现它，发现它有极好的反应性能；以后才相继制得含锂、钠、有极好的反应性能；以后才相继制得含锂、钠、钾、镁、铝、汞、锡等的金属有机化合物。但钾、镁、铝、汞、锡等的金属有机化合物。但直到直到20世纪世纪50年代才发展到主族元素和过渡元年代才发展到主族元素和过渡元素的金属有机化合物。素的金属有机化合物。19 金属有机化合物的结构和性能关系是一个金属有机化合物的结构和性能关系是一个很广泛和重要的研究领域。很广泛和重要的研究领域。茂金属催化剂，它是烯烃聚合反应的新型催化茂

20、金属催化剂，它是烯烃聚合反应的新型催化剂；现在又发现二茂铁可做燃烧催化剂。剂；现在又发现二茂铁可做燃烧催化剂。应用金属有机化合物作为光学材料、电子应用金属有机化合物作为光学材料、电子材料和医药也是正在开发的领域。在材料和医药也是正在开发的领域。在21世世纪将会发现更多具有各种特殊功能、可用纪将会发现更多具有各种特殊功能、可用作功能材料的金属有机化合物。作功能材料的金属有机化合物。20 金属有机化合物在有机合成的均相催化反金属有机化合物在有机合成的均相催化反应中起着十分重要的作用。应中起着十分重要的作用。在金属有机化合物催化下产生一系列的有机合在金属有机化合物催化下产生一系列的有机合成反应。成反

21、应。各种金属有机化合物的催化活性是不同的，将各种金属有机化合物的催化活性是不同的，将其应用于有机合成中将会产生各种不同的反应。其应用于有机合成中将会产生各种不同的反应。有机反应催化剂的研制趋势是模拟那些能起催有机反应催化剂的研制趋势是模拟那些能起催化反应的酶。这些模拟酶的选择性催化剂将在化反应的酶。这些模拟酶的选择性催化剂将在化学合成中呈现日新月异的新局面，故有的诺化学合成中呈现日新月异的新局面，故有的诺贝尔化学奖获得者称其为化学酶。贝尔化学奖获得者称其为化学酶。21Metal-Organic Framework(MOF)金属有机框架金属有机框架(MOF)Crystalline compoun

22、ds consisting of metal ions or clusters coordinated to often rigid organic molecules to form one-,two-,or three-dimensional structures that can be porous.密度小、比表面积大、气孔率高，并可通过组密度小、比表面积大、气孔率高，并可通过组装来控制框架物的结构和孔径的大小，是一种装来控制框架物的结构和孔径的大小，是一种具有发展前景的新型储氢材料具有发展前景的新型储氢材料.2223物理有机化学物理有机化学 物理有机化学研究有机分子结构与性能的物理有机

23、化学研究有机分子结构与性能的关系，研究有机化学反应机理及用理论计关系，研究有机化学反应机理及用理论计算化学的方法来理解、预见和发现新的有算化学的方法来理解、预见和发现新的有机化学现象。机化学现象。对有机分子结构与性能的关系以及对有机对有机分子结构与性能的关系以及对有机化学反应机理的研究，是希望从实验数据化学反应机理的研究，是希望从实验数据中找到其内在的规律，并提高到理论化学中找到其内在的规律，并提高到理论化学的高度来理解和认识。的高度来理解和认识。24 分子结构测定分子结构测定目前，有机化合物结构测定所用的波谱目前，有机化合物结构测定所用的波谱(紫外、红外、紫外、红外、核磁共振、质谱核磁共振、

24、质谱)和和X-射线单晶结构分析等已经能测定射线单晶结构分析等已经能测定大多数有机分子的结构，但对于结构很复杂的生物大大多数有机分子的结构，但对于结构很复杂的生物大分子或存在量极微的有机化合物结构的测定尚有待于分子或存在量极微的有机化合物结构的测定尚有待于分析仪器设备的不断发展。分析仪器设备的不断发展。800兆核磁共振仪兆核磁共振仪新型显微镜新型显微镜 测定它们的一级结构以及二、三级结构，了解分测定它们的一级结构以及二、三级结构，了解分子在空间的排列以及分子子在空间的排列以及分子-分子体系是如何组合的。分子体系是如何组合的。这是物理有机化学研究的基础工作，只有了解清这是物理有机化学研究的基础工作

25、，只有了解清楚分子结构，才有可能联系其性能，研究结构与楚分子结构，才有可能联系其性能，研究结构与性质的关系。性质的关系。25 反应机理反应机理随着对反应过渡态及反应活性中间体的研究和确证，随着对反应过渡态及反应活性中间体的研究和确证，往往一个有机化学反应将不单纯是某一类反应机理，往往一个有机化学反应将不单纯是某一类反应机理，而是涉及多类有机反应历程，如自由基反应会涉及电而是涉及多类有机反应历程，如自由基反应会涉及电子转移反应。子转移反应。现有的研究进展表明，对任何一个有机化学反应历程，现有的研究进展表明，对任何一个有机化学反应历程，最终必须搞清楚反应过程中原子和分子的碰撞及重组最终必须搞清楚反

26、应过程中原子和分子的碰撞及重组情况，不同反应步骤的速率及反应中能态和相关能量。情况，不同反应步骤的速率及反应中能态和相关能量。因此在研究有机反应机理中发现新的反应机理是一个因此在研究有机反应机理中发现新的反应机理是一个方面，而搞清楚已知反应历程的速率、能量也是控制方面，而搞清楚已知反应历程的速率、能量也是控制有机化学反应的一个重要方面。有机化学反应的一个重要方面。26 分子间的弱相互作用分子间的弱相互作用分子间的弱相互作用决定参与反应的分子间的分子间的弱相互作用决定参与反应的分子间的识别，因而决定反应的选择性；它还决定分子识别，因而决定反应的选择性；它还决定分子间的聚集方式。研究分子间弱相互作

27、用及其后间的聚集方式。研究分子间弱相互作用及其后果是十分重要的。果是十分重要的。27天然有机化学天然有机化学 天然有机化学是研究来自自然界动植物的内源性有机化合天然有机化学是研究来自自然界动植物的内源性有机化合物的化学。物的化学。发掘和认识自然界的这一丰富资源是世界发展和人类生存发掘和认识自然界的这一丰富资源是世界发展和人类生存的需要，是有机化学主要研究任务之一，也是认识世界的的需要，是有机化学主要研究任务之一，也是认识世界的基础研究。基础研究。从事天然产物化学研究的目的是希望发现有生理活性的有从事天然产物化学研究的目的是希望发现有生理活性的有效成分，或是直接用于临床药物和用于农业作为增产剂和

28、效成分，或是直接用于临床药物和用于农业作为增产剂和农药，或是发现有效成分的主结构作为先导化合物，进一农药，或是发现有效成分的主结构作为先导化合物，进一步研究其各种衍生物，从而发展成一类新药、新农药和植步研究其各种衍生物，从而发展成一类新药、新农药和植物生长调节剂等。物生长调节剂等。对于自然界的天然产物，有机化学家和药物化学家长期以对于自然界的天然产物，有机化学家和药物化学家长期以来一直对它具有广泛的兴趣，并从中已经获得了许多新药来一直对它具有广泛的兴趣，并从中已经获得了许多新药和先导化合物。和先导化合物。28生命有机化学生命有机化学 有机化学的一个重要发展方向，强调化学有机化学的一个重要发展方

29、向，强调化学与生命科学的结合，研究生命活动中化学与生命科学的结合，研究生命活动中化学过程及问题和有机分子与生命大分子之间过程及问题和有机分子与生命大分子之间的相互作用研究。的相互作用研究。生命有机化学的主要研究对象是核酸、蛋生命有机化学的主要研究对象是核酸、蛋白质和多糖三种主要生物大分子及参与生白质和多糖三种主要生物大分子及参与生命过程的其他有机化合物分子。它们是维命过程的其他有机化合物分子。它们是维持生命机器正常运转的最重要的基础物质。持生命机器正常运转的最重要的基础物质。29 EFischer对碳水化合物立体化学和对碳水化合物立体化学和“锁钥学锁钥学说说”，为当今生物分子之间相互识别、相互

30、作用，为当今生物分子之间相互识别、相互作用和有机分子自组装这些前沿领域奠定了基石；和有机分子自组装这些前沿领域奠定了基石；L Pauling在上世纪在上世纪50年代初建立的多肽构象，年代初建立的多肽构象，为当今蛋白质结构功能研究、蛋白质全新设计奠为当今蛋白质结构功能研究、蛋白质全新设计奠定了基础；定了基础；BMerrifield在上世纪在上世纪60年代发明了多肽固相合年代发明了多肽固相合成法，此法使得长片段肽的化学合成，以及上世成法，此法使得长片段肽的化学合成，以及上世纪纪70年代后期长片段寡核苷酸的化学合成成为现年代后期长片段寡核苷酸的化学合成成为现实。实。30 核酸是信息分子，负担着遗传信

31、息的储存、核酸是信息分子，负担着遗传信息的储存、传递及表达功能。传递及表达功能。近近10年来对核糖核酸的研究发现，除上述功能年来对核糖核酸的研究发现，除上述功能之外，它还显示出独特的催化活性，即有着酶之外，它还显示出独特的催化活性，即有着酶一样的作用。这大大加深了对核酸和蛋白质这一样的作用。这大大加深了对核酸和蛋白质这两类重要生命基础物质的性质和相互关系的认两类重要生命基础物质的性质和相互关系的认识。识。核酸研究的深入发展，深刻揭示了核酸研究的深入发展，深刻揭示了DNA复制、复制、转录、转录、RNA前体加工、蛋白质生物合成过程中前体加工、蛋白质生物合成过程中的相互关系，从而了解许多疾病的病因与

32、核酸的相互关系，从而了解许多疾病的病因与核酸的相关性，为核酸在医学上的应用开拓了广阔的相关性，为核酸在医学上的应用开拓了广阔的前景。的前景。31 全新蛋白质是蛋白质研究中的一个新领域。全新蛋白质是蛋白质研究中的一个新领域。国际上正在尝试按化学、生物、催化等性质的国际上正在尝试按化学、生物、催化等性质的需要合成新的蛋白质分子，对酶蛋白和膜蛋白需要合成新的蛋白质分子，对酶蛋白和膜蛋白的研究和模拟将起到重要作用。的研究和模拟将起到重要作用。32 多糖也是生物体内的重要信息物质。多糖也是生物体内的重要信息物质。目前多糖研究侧重于分离、纯化、化学组成及目前多糖研究侧重于分离、纯化、化学组成及生物活性测定

33、等方面。对多糖的溶液构象、空生物活性测定等方面。对多糖的溶液构象、空间结构与功能的关系都还未深入研究。要深入间结构与功能的关系都还未深入研究。要深入研究多糖结构和功能的关系，必须首先在将其研究多糖结构和功能的关系，必须首先在将其分离、分析和合成方法上有所突破。分离、分析和合成方法上有所突破。33 合成含有生理功能的寡糖和多糖一直是糖合成含有生理功能的寡糖和多糖一直是糖有机化学的经久的课题有机化学的经久的课题除了经典的保护和脱保护方法，固相合成方法，除了经典的保护和脱保护方法，固相合成方法，一锅法等。最近的一锅法等。最近的“活性活性”聚合方法，如阴聚合方法，如阴阳离子聚合、活性自由基聚合、开环易

34、位聚合阳离子聚合、活性自由基聚合、开环易位聚合等，均已被成功应用于含糖聚合物的可控合成，等，均已被成功应用于含糖聚合物的可控合成，得到了一系列结构可调的含糖聚合物。得到了一系列结构可调的含糖聚合物。34 模拟酶的研究模拟酶的研究模拟酶的主客体分子间的相互识别与相互作用模拟酶的主客体分子间的相互识别与相互作用已取得了可喜的进展。此外在酶的模拟方式上已取得了可喜的进展。此外在酶的模拟方式上最近出现了所谓催化性抗体的新策略，这种设最近出现了所谓催化性抗体的新策略，这种设想有可能创造出新型的高效、高选择性催化剂。想有可能创造出新型的高效、高选择性催化剂。35 生物膜化学和细胞信号传导的分子基础是生物膜

35、化学和细胞信号传导的分子基础是生物有机化学的另一个重要研究领域，对生物有机化学的另一个重要研究领域，对医学、卫生、农业生产均会产生深远的影医学、卫生、农业生产均会产生深远的影响。响。362009诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 对核糖体结构和功能的研究对核糖体结构和功能的研究 利用利用X射线结晶学技术标出了构成核糖体的无射线结晶学技术标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置，构建了数个原子每个所在的位置，构建了3D模型，展模型，展示了不同的抗生素如何绑定到核糖体。示了不同的抗生素如何绑定到核糖体。Venkatraman Ramakrishnan Thomas A.Steitz Ada E.Yonat

36、h 37 所有有机体的每个细胞内都存在所有有机体的每个细胞内都存在DNA分子，它们分子，它们包含的蓝图决定着的个体外形和功能。包含的蓝图决定着的个体外形和功能。核糖体将核糖体将DNA信息信息“翻译翻译”成生命，制造蛋白质，成生命，制造蛋白质，控制着所有有机体内的化学。控制着所有有机体内的化学。DNA蓝图通过核糖体的作用被转变成活物质。依蓝图通过核糖体的作用被转变成活物质。依据据DNA内的信息，核糖体制造蛋白质内的信息，核糖体制造蛋白质运输氧运输氧的血红蛋白、免疫系统的抗体、胰岛素等激素、的血红蛋白、免疫系统的抗体、胰岛素等激素、皮肤胶原质或分解糖的酶等。皮肤胶原质或分解糖的酶等。38有机功能材

37、料有机功能材料 新型纳米有机材料新型纳米有机材料有机纳米材料因其新颖的光学、电学、催化、有机纳米材料因其新颖的光学、电学、催化、药物、生物等性能引起人们的广泛重视。药物、生物等性能引起人们的广泛重视。如功能基修饰环糊精构筑的纳米超分子组装体如功能基修饰环糊精构筑的纳米超分子组装体不仅在功能材料领域展示了广泛的应用前景，不仅在功能材料领域展示了广泛的应用前景，而且以其水溶和低毒的特性在生命科学等多个而且以其水溶和低毒的特性在生命科学等多个研究领域都具有重要的科学意义。研究领域都具有重要的科学意义。39 富勒烯家族富勒烯家族由于特殊的结构和性质，由于特殊的结构和性质，C60在超导、磁性、光学、催在

38、超导、磁性、光学、催化、材料及生物等方面表现出优异的性能，得到广泛化、材料及生物等方面表现出优异的性能，得到广泛的应用。的应用。碱金属嵌入碱金属嵌入C60分子之间的空隙后形成的超导体具有很分子之间的空隙后形成的超导体具有很高的超导临界温度和完美的三维超导性，电流密度大，高的超导临界温度和完美的三维超导性，电流密度大，稳定性高，易于展成线材等优点，是一类极具价值的稳定性高，易于展成线材等优点，是一类极具价值的新型超导材料。新型超导材料。C60分子系列的光学材料存在三维高度非定域和非线性分子系列的光学材料存在三维高度非定域和非线性光学系数和高稳定性等特点，可应用在光学限幅器，光学系数和高稳定性等特

39、点，可应用在光学限幅器，光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面。光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面。C60引入的高分子体系具有优异导电、光学性质的新型引入的高分子体系具有优异导电、光学性质的新型功能。这种光电导材料在静电复印、静电成像以及光功能。这种光电导材料在静电复印、静电成像以及光探测等技术中有广泛应用。探测等技术中有广泛应用。最近新研究表明，某些最近新研究表明，某些C60衍生物具有清除自由基的功衍生物具有清除自由基的功能，它们在治疗心脏血管疾病、神经变性疾病等方面能，它们在治疗心脏血管疾病、神经变性疾病等方面具有相当好的应用前景。具有相当好的应用前景。40 有机光电功能材料有机光电功

40、能材料2000年的诺贝尔化学奖授予了黑格尔、麦克德年的诺贝尔化学奖授予了黑格尔、麦克德尔米德、白川英树等人，奖励他们在导电聚合尔米德、白川英树等人，奖励他们在导电聚合物和有机电子学方面的重大贡献。物和有机电子学方面的重大贡献。Alan HeegerAlan G.MacDiarmid Hideki Shirakawa 41同年，美国的同年，美国的Sciense杂志将有机电子学取得杂志将有机电子学取得的进展列为当年的进展列为当年10大科技成果之一。大科技成果之一。有机电子学的研究主要集中在有机半导体领域，有机电子学的研究主要集中在有机半导体领域，其相关材料与器件的发展日新月异。尤其是有其相关材料与

41、器件的发展日新月异。尤其是有机发光二极管显示技术、有机薄膜晶体管、有机发光二极管显示技术、有机薄膜晶体管、有机太阳能电池、有机存储器、有机传感器、有机太阳能电池、有机存储器、有机传感器、有机激光器等相关有机半导体材料与器件的研究，机激光器等相关有机半导体材料与器件的研究，取得了大量的成果。取得了大量的成果。42有机光电材料通常是富含碳原子、具有大有机光电材料通常是富含碳原子、具有大共共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。此外，有法实现大

42、面积制备和柔性器件制备。此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以通过分子设计来获得所需要的性节空间，可以通过分子设计来获得所需要的性能，能够通过自组装等自下而上的器件组装方能，能够通过自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。式来制备纳米器件和分子器件。43 金属有机分子光电材料金属有机分子光电材料金属有机团簇分子发光材料是一项创新性研究，金属有机团簇分子发光材料是一项创新性研究，如过渡金属悯系异核金属有机炔化合物具有长如过渡金属悯系异核金属有机炔化合物具有长寿命和高效率的近红外分子发光材料。寿命和高效率的近红外分子发光

43、材料。44 有机高分子发光材料有机高分子发光材料分子结构与电子结构的内在关联和凝聚态结构与光电分子结构与电子结构的内在关联和凝聚态结构与光电性能的相互关系；性能的相互关系；围绕提高发光效率、调控发光颜色、改善传输特性、围绕提高发光效率、调控发光颜色、改善传输特性、提高热稳定性、实现溶液加工等关键性能指标，开展提高热稳定性、实现溶液加工等关键性能指标，开展系统的研究系统的研究有机高分子发光材料体系、溶液可加工磷光材料体系、有机高分子发光材料体系、溶液可加工磷光材料体系、界面修饰材料体系和新型发光器件。界面修饰材料体系和新型发光器件。通过部分能量转移和电荷限制实现单一高分子发射白通过部分能量转移和

44、电荷限制实现单一高分子发射白光，为发展白光高分子体系开辟出新方向；光，为发展白光高分子体系开辟出新方向；单层高分子发光器件组装，单层高分子发光器件组装，“传输单元传输单元/发光单元一体发光单元一体化化”的分子设计概念及合成全反式、高分子量聚苯乙的分子设计概念及合成全反式、高分子量聚苯乙烯撑类发光高分子的新方法；烯撑类发光高分子的新方法；45有机功能材料应用有机功能材料应用Flexible polymer display(OLED)Laser excitationHighly reactive polymerDrug Delivery and Release Polymer Solar Cell

45、 Membrane separations46常规高分子常规高分子塑料塑料橡胶橡胶合成纤维合成纤维47常规高分子常规高分子 502胶水胶水空气中固化，实质是空气中微量水引发阴离子聚合空气中固化，实质是空气中微量水引发阴离子聚合粘胶剂粘胶剂涂料涂料48BRAGGGRATINGFIBEROPTICTERMINATIONAirborne Radars Navigation Fire control Smart Structures Distributes fiber sensors FBGHealth Monitoring Structural Engine HumanSubsystems Inte

46、rconnect computers sensors/actuators weapons fly-by-light.Signal and Data ProcessingInertial Monitoring Units gyroscope.Sensors FLIR wind shear LIDAR/LOAS Multi-Hyper Spectral DIRCM/DesignatorsEW systems ESM ECMSecure CommsData Interconnect49 有机电致发光器件有机电致发光器件(OLED)50515253545556575859Fabrication of hybrid nanofibersHydrothermal treatmentXRDRaman60Before(left)and after(right)treatmentTFA,THF,ethanol,acetone,xylene SolubilityTi(OH)4 solCF3COOH6162