無機(jī)合成化學(xué)1緒論-資料下載頁
2025-01-15 15:20本頁面
【正文】 生長行為和材料的反應(yīng)性與缺陷關(guān)系密切 , 因此 , 缺陷與價態(tài)在合成中的控制顯然成為重要的科學(xué)難題。缺陷與特定價態(tài)的生成和變化與材料最初生成條件有關(guān) , 因此可通過控制材料生成條件來控制材料中的缺陷和元素的價態(tài)。 缺陷的形成與許多因素有關(guān) , 其中材料的合成與制備過程對于缺陷的形成有決定性影響。 化合物中的價態(tài)控制一直受到關(guān)注。不同的制備方法對化合物價態(tài)影響不同。在水熱環(huán)境下 , 通過改變反應(yīng)條件 , 如反應(yīng)原料、合成酸堿度及溫度、體系的氧化 還原氣氛 , 均可以方便地得到變價及高價態(tài)化合物。 五、組合化學(xué) 組合方法與傳統(tǒng)合成方法存在顯著的差異 , 傳統(tǒng)的合成方法一次只得到一批產(chǎn)物 , 而組合方法同時用 n 個單元與另外一組 n′個單元反應(yīng) , 得到所有組合的混合物 , 即 n+ n′個構(gòu)建單元產(chǎn)生 n n′批產(chǎn)物。組合化學(xué)是一門集合成化學(xué)、組合數(shù)學(xué)和計算機(jī)輔助設(shè)計等多學(xué)科交叉形成的一門邊緣學(xué)科。因此 , 組合化學(xué)可定義為利用組合論的思想和理論 , 將構(gòu)建單元通過有機(jī) 無機(jī)合成或化學(xué)法修飾 , 產(chǎn)生分子多樣性的群體 (庫 ) , 并進(jìn)行優(yōu)化選擇的科學(xué)。 組合化學(xué)作為合成化學(xué)的一個新分支 , 展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＫ淖畲髢?yōu)點(diǎn)是合成的微型化、集成化和自動化 , 可以迅速高效對大量樣品進(jìn)行篩選。發(fā)展新的分析手段也十分必要 , 傳統(tǒng)的一對一的分析模式已經(jīng)成為阻礙組合化學(xué)發(fā)展的瓶頸。組合化學(xué)與計算機(jī)科學(xué)相結(jié)合 , 特別是與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合 , 是組合化學(xué)發(fā)展的未來方向。 目前組合化學(xué)在以下領(lǐng)域取得進(jìn)展 : (1) 固體材料領(lǐng)域 , 包括超導(dǎo)材料、巨磁阻材料、介電及鐵電材料、發(fā)光材料、分子篩、有機(jī)固體及高聚物。 (2) 有機(jī)及金屬有機(jī)化合物、包括模擬生物活性酶和肽的金屬配合物、非對稱催化合成、石蠟聚合催化的組合化學(xué)。 (3) 無機(jī)催化劑 , 包括電致氧化催化合金化合物的組合化學(xué)合成 , 作為均相催化劑的無機(jī)多核陰離子簇組合庫的建立等。 六、計算機(jī)輔助合成 計算機(jī)輔助合成是當(dāng)今合成化學(xué)中的一個重要方向。計算機(jī)輔助合成是在了解反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的理論模擬過程。因此 , 國際上大都選擇較為復(fù)雜但又具有一定基礎(chǔ)的合成體系為對象開展研究。 首 先建立與完善合成反應(yīng)與結(jié)構(gòu)的原始數(shù)據(jù)庫 , 在系統(tǒng)研究其合成反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上 , 應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并結(jié)合基因算法、 MonteCarlo 優(yōu)化計算等建立有關(guān)的合成反應(yīng)數(shù)學(xué)模型與能量分布模型 , 并進(jìn)一步建立定向合成的專家決策系統(tǒng)。 再 依據(jù)合成反應(yīng)數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)模擬數(shù)據(jù)庫 , 總結(jié)微觀參數(shù)與宏觀性質(zhì)的關(guān)聯(lián) , 進(jìn)行無機(jī)功能材料的設(shè)計與性能預(yù)測。 七、理想合成 發(fā)展節(jié)能、潔凈、經(jīng)濟(jì)、與環(huán)境友好的合成化學(xué) , 開展綠色催化劑的制備 , 進(jìn)行綠色反應(yīng)試劑、反應(yīng)與路線的設(shè)計 , 太陽能下的合成反應(yīng)的開發(fā) , 是構(gòu)造綠色化工的基本前提。 理想合成是指從易得的起始物開始 , 特點(diǎn)是步驟簡單、安全、環(huán)境友好、反應(yīng)快速、獲得目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率 100%。盡管理想合成不易實(shí)現(xiàn) , 但為合成化學(xué)家提出了挑戰(zhàn) , 激發(fā)了合成化學(xué)家的巨大創(chuàng)造力。 八、仿生合成 仿生合成將成為 21 世紀(jì)合成化學(xué)中的前沿領(lǐng)域。無機(jī)合成與制備化學(xué)在生物礦化、有機(jī) 無機(jī)納米復(fù)合、無機(jī)分子向生物分子轉(zhuǎn)化等研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用一般常規(guī)方法難于進(jìn)行的非常復(fù)雜的合成如何利用生物合成將其變?yōu)楦咝?、有序、自動進(jìn)行的合成。 所謂 生物礦化 是指在生物體內(nèi)形成礦物質(zhì)（無機(jī)生物礦物）的過程。 精密、復(fù)雜 的合成過程 仿生合成 非常復(fù)雜 高效、有序 自動進(jìn)行 模擬生物礦化 生物礦化過程 ： 先形成有機(jī)物的自組裝體，無機(jī)先驅(qū)物在自組聚集體與溶液相的界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在自 組裝體的模板作用，形成無機(jī) /有機(jī)復(fù)合體，將有機(jī)模板去除后即得到有組織的具有一定形狀的無機(jī)材料。 有機(jī)大分子預(yù)組織 界面分子識別 生長調(diào)制 細(xì)胞加工 如模擬水熱條件 , 有關(guān) H NH CH CH3COOH、胞嘧啶、尿嘧啶及肽的非生物合成以及計算機(jī)模擬計算氨基酸合成的熱力學(xué)及在沸石分子篩上氨基酸的分子模擬研究。德國學(xué)者關(guān)于在 Fe2S礦表面進(jìn)行的化學(xué)自養(yǎng)進(jìn)化過程 ,細(xì)胞化進(jìn)程理論和以 CS鍵為基礎(chǔ)的進(jìn)化生物學(xué)研究較為深入。 總之 , 無機(jī)合成與制備化學(xué)在自身學(xué)科迅猛發(fā)展的同時 , 不斷融合到材料和生物學(xué)科。正如麻省理工學(xué)院Lippard教授在 1998年美國化學(xué)會未來 25年化學(xué)學(xué)科發(fā)展研討會上談到的 ,“化學(xué)最重要的是制造新物質(zhì)?；瘜W(xué)不但研究自然界的本質(zhì) , 而且創(chuàng)造出新分子、新催化劑以及具有特殊反應(yīng)性的新化合物?；瘜W(xué)學(xué)科通過合成優(yōu)美而對稱的分子 , 賦予人們創(chuàng)造的藝術(shù) 。 化學(xué)以新的方式重排原子的能力 , 賦予人們從事創(chuàng)造性勞動的機(jī)會 , 而這正是其它科學(xué)所不能媲美的。 ”
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