【文章內(nèi)容簡介】 化學前沿領域。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 31 研究內(nèi)容： 1．金屬有機化學的基礎研究 ? 中心研究內(nèi)容 : 金屬有機化學的基元反應及其機理，包括碳 金屬鍵和其它元素 金屬鍵在不同配位環(huán)境下及各種反應介質(zhì) 中的形成和反應（包括斷裂）； ? 功能性金屬有機化合物的設計、合成及性質(zhì)研究； ? 研究 CC鍵、 CH鍵以及 C雜原子鍵的選擇性切斷與形成的規(guī) 律，以及探索新一代物質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑； ? 通過對金屬有機化學基元反應及其機理的深入研究，為發(fā)展導向合成化學提供理論依。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 32 五、化學生物學 化學生物學是順應于 20世紀后半葉生物學日新月異的進展，在化學學科的原有的幾個分支 —— 生物有機化學、生物無機化學、生物分析化學、生物結(jié)構(gòu)化學以及天然產(chǎn)物化學的基礎上提出的新興學科。利用化學手段研究生命體系的過程及調(diào)控。 （ 1）從天然化合物和化學合成的分子中發(fā)現(xiàn)對生物體的生理過 程具有調(diào)控作用的物質(zhì)，并以這些生物活性小分子作為探 針和工具，研究它們與生物靶分子的相互識別和信息傳遞 的機理； 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 33 萊克多巴胺 多巴胺 安非他明 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 34 （ 2）發(fā)現(xiàn)自然界中生物合成的基本規(guī)律，從而為合成更多樣性的 分子提供新的理論和技術(shù)； （ 3）作用于新的生物靶點的新一代的治療藥物的前期基礎研究； （ 4）發(fā)展提供結(jié)構(gòu)多樣性分子的組合化學； （ 5）對于復雜生物體系進行靜態(tài)和動態(tài)分析的新技術(shù)等。 這些研究不但可以了解生命體系中大分子之間的作用和信息傳遞從另一角度深入到生命現(xiàn)象的分子行為，具有深遠的科學意義，而且具有寬廣的應用前景。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 35 本領域的研究應對于以下方面予以關注 1．天然的或設計合成的生物活性小分子與生物體靶分子間的相 互作用、分子識別和信息傳遞詳細機制的研究 包括小分子 與核酸、小分子與蛋白質(zhì)的相互作用及小分子操控的核酸與 蛋白、蛋白與蛋白、蛋白與寡糖的相互作用。 2．生物催化體系及其模擬研究，包括催化抗體、酶性核酸的結(jié) 構(gòu)改造和整體細胞的生物轉(zhuǎn)化等。 3．生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)、糖）及其模擬物的合成及應用 研究。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 36 五、綠色化學 綠色化學 : 通過研究和改進化學化工及相關的工藝，從根本上減少以至消除副產(chǎn)物的生成，從源頭上解決環(huán)境污染的問題。以此為目的的研究所帶來的新的高效化工工藝也會大大提高經(jīng)濟效益。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 37 本領域的研究應對于以下方面予以關注 。 1．發(fā)展高效、高選擇性的“原子經(jīng)濟性”反應 其中，催化的不 對稱合成反應仍是獲得單一手性分子的方法之一，應加強有關的 新反應、新技術(shù)、新配體及催化劑的研究，加強開發(fā)和改進與 綠色有關的生物催化的有機反應的研究。 2．開發(fā)符合綠色化學要求的新反應以及相應的工藝 降低或避免 使用對環(huán)境有害的原料，減少副產(chǎn)物的排放，直至零排放。 3．環(huán)境友好的反應介質(zhì)的開發(fā)和利用 其中可包括水、超臨界流 體、近臨界流體、離子液體等，以替代傳統(tǒng)反應介質(zhì)的研究。 4．可重復使用材料、可降解材料和生物質(zhì)的利用以及人類生活中廢棄物的再利用。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 38 六、農(nóng)藥化學 農(nóng)藥化學是有機化學與生物學交叉而形成的應用基礎研究的一門分支學科。目前和不久的將來，化學農(nóng)藥仍將在植物保護方面占據(jù)主導地位。盡管近年來我國在新農(nóng)藥創(chuàng)制方面取得一定進展，但與國外先進水平相比仍有較大的差距。主要表現(xiàn)在基礎理論研究不夠深入、系統(tǒng)，缺乏原創(chuàng)性的分子設計思想，研究課題多屬跟蹤性質(zhì)。在國際上，發(fā)展高效、環(huán)境友好的化學農(nóng)藥，實現(xiàn)對物種由“殺滅”轉(zhuǎn)向“調(diào)控”的概念轉(zhuǎn)變是總的發(fā)展趨勢。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 39 七、藥物化學 藥物化學是有機化學的一個重要分支，與生命科學密切相關。創(chuàng)新藥物研究可分為 發(fā)現(xiàn) 和 開發(fā) 兩個階段，其中發(fā)現(xiàn)階段對創(chuàng)新藥物的研究具有決定性的意義。這一階段的研究包括：闡明疾病防治的分子和細胞機制以及藥物作用的靶標，發(fā)展尋找新藥的新理論、新方法、新技術(shù)，其核心就是要發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥物的先導化合物的分子結(jié)構(gòu)并加以優(yōu)化。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 40 八、有機新材料化學 現(xiàn)代科學技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，尤其是信息技術(shù)的發(fā)展，對材料科學提出了更高的要求，迫切需要新技術(shù)。相對于其他功能材料，以有機化學為基礎的分子材料具有以下特點： （ 1）化學結(jié)構(gòu)種類繁多，給人們提供了很多發(fā)現(xiàn)新材料的機遇； （ 2）運用現(xiàn)代合成化學的理論和方法，能夠有目的的改變功能分 子的結(jié)構(gòu)，進行功能組合和集成； （ 3）運用組裝和自組裝的原理，能夠在分子層次上組裝功能分 子，調(diào)控材料的性能。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 41 在今后一段時期內(nèi)，對于以下領域應予以關注： 1. 具有潛在光、電、磁等功能的有機分子的合成和有序組裝， 并在此基礎上運用物理化學的原理和方法，進行功能分子的 組裝和自組裝，從而得到新型具有光電磁性能的分子材料； 2. 分子材料中的電子、能量轉(zhuǎn)移和一些快速反應過程的研究， 為分子器件的設計提供依據(jù)和模型體系； 3. 運用化學學科的其它分支以及其它學科（如物理、電子） 的方法和技術(shù)開展分子器件的研究應用。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 42 九、計算化學 計算化學在有機化學中占有重要地位，研究內(nèi)容越來越廣泛，許多化學和生物化學甚至分子生物學問題，均應用計算化學方法進行研究。在此基礎上，已派生出許多更加實用的計算技術(shù)，如分子模擬和分子圖形學、計算機輔助設計技術(shù)和計算生物學，這些方法和技術(shù)已經(jīng)在材料科學和生命科學中得到了廣泛而富有成效的應用。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 43 二 . 高等有機化學的發(fā)展 由宏觀觀測向微觀觀測發(fā)展 ? 在量子水平上觀察到化學反應共振態(tài) ： 中國科學院大連化學物理研究所研究員楊學明和同事首次在實驗中觀察到了全量子態(tài)分辨率的氟化氫分子反應的共振現(xiàn)象，并被理論模型所證實，解決了國際上三十多年來化學研究中一個懸而未決的難題，并將化學反應機理的研究推向新的高度和精度。這項研究成果發(fā)表在 《 科學 》 雜志上。 由靜態(tài)立體化學向動態(tài)立體化學發(fā)展 (構(gòu)象分析 ) 量子化學應用越來越廣泛 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 44 研究由簡單體系向復雜體系延伸 ? 如：模擬酶催化研究、致癌和抗癌機理研究、遺傳、免疫、生命信息傳遞過程研究、分子組裝與超分子體系研究（分子識別）等均涉及復雜的生命體系。 新理論的建立和充實 ? 新碰撞理論、新過渡態(tài)理論正在孕育中； ? 電子排斥的化學鍵理論、靜電力理論正在發(fā)展中等 向其他學科的滲透和互相促進 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 45 三、學習中應注意的幾個方面 反應物 產(chǎn)物 1. 有機物的結(jié)構(gòu)與反應 反應 性質(zhì) 結(jié)構(gòu) 2. 有機反應與反應機理 有規(guī)律反應 特殊反應 反應原理 反應過程 機理 反應規(guī)律 3. 有機反應應用 — 有機合成 簡單化合物 多步反應 復雜分子 ? 如何 步驟最少 產(chǎn)率最好 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 46 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 47 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 48 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 49 第 1章 高等有機化學結(jié)構(gòu)理論 內(nèi)容提要 ?經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論介紹 ?共價鍵理論 —— 近代結(jié)構(gòu)理論的核心 . ?價鍵理論 (含軌道雜化理論 ) ?分子軌道理論 ?共振論 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry 50 167。 經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論介紹 一 .經(jīng)典結(jié)構(gòu)理論基本要點 1． 凱庫勒 （ Kekule）和 古柏爾 （ Couper）的結(jié)構(gòu)學說 ?1858年凱庫勒和古柏爾分別獨立地提出 : ?有機化合物中碳是四價的學說 。 ?碳原子能相互結(jié)合組成碳鏈和碳環(huán)； ?原子之間的結(jié)合可以是單價的，也可以是多價的，分別用“－” “＝”“ ≡ ”來表示。 ?1865年，凱庫勒提出了苯的結(jié)構(gòu)（凱庫勒式）。 2022/2/3 Advanced Organic Chemistry