物理有机化学前沿领域两个重要方面—有机分子簇集和自由基化学的研究

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(最新整理)化学前沿

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☛ 石墨转化法可分为静态超高压高温法和 动态法两种。
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静态超高压高温法:用高压设备压缩传压介 质产生3~10GPa的超高压,并利用电流通过 发热体,将合成腔加热到l000~2000℃高温。 其优点是能较长时间保持稳定的高温高压条 件,易于控制。该法可得到磨料级金刚石, 但设备技术要求高。
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高温直接氟化反应得到的氟化石墨及由 HClO4等强氧化剂在100 ℃以下的低温合成 的氧化石墨(含O及OH),基质——嵌入物间 具有共价键,称共价型层间化合物。
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❒ 石墨层间化合物的合成
合成方法主要有直接合成法和电化学法。 ➢ 直接合成法是使石墨与反应物直接接触反 应。 ➢ 电化学法是将石墨作为阳极,反应物的电 解质溶液作电解液进行电解而制备石墨层间 化合物的方法。
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☻ 新型催化剂——如C8K作乙烯、苯乙烯等 聚合反应的催化剂,石墨-钾-FeCl3三元层 间化合物作H2和N2为原料合成氨的催化剂, 350 ℃下1h转化率可达90 %。
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☻ 防水防油剂——如氟化石墨的表面自 由能和聚四氟乙烯相近或略低,显示了 极强的疏水性。因此,可利用此疏水性 预防因水而引起的润滑和污染附着。在 镀镍时,如使Ni和氟化石墨共析,可得 防水性极强的金属表面。
无机化合物包括除碳链和碳环化合物之外 的所有化合物,因此,无机化合物种类众 多,内容丰富。
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人类自古以来就开始了制陶、炼铜、冶铁 等与无机化学相关的活动。
到18世纪末,由于冶金工业的发展,人们 逐步掌握了无机矿物的冶炼、提取和合成 技术,同时也发现了很多新元素。

物理化学领域前沿理论及应用研究

物理化学领域前沿理论及应用研究

物理化学领域前沿理论及应用研究引言物理化学作为交叉学科的重要分支,在当今社会得到了广泛应用和发展。

物理化学主要研究化学反应的物理本质,以及物质分子在微观层面上的结构、性质及其变化规律,所以在各个领域都有着极为重要的应用价值。

本文将从分子重构理论、光化学反应理论、生物物理化学等几个领域来深入探讨物理化学领域前沿理论及应用研究的相关进展。

一、分子重构理论1.1 分子重构理论概述分子重构理论是指在固体、气态和有机化合物等领域,通过最小能量原理、非平衡态诱导等方法,探讨分子的重组、排列和受力等行为,以期提高物质的物理、化学性质,增强其应用价值的一种理论。

1.2 分子重构理论的应用分子重构理论的应用范围十分广泛,以下列举其中几个领域。

(1)薄膜材料分子重构理论在薄膜材料领域的应用,可以控制材料的表面形态、晶型和光学性质,提高薄膜的功率转换效率和光催化性能。

例如,可以将某种功能材料经过重构后,将其敷在锰氧化物表面,从而实现锰氧化物在太阳能电池中的应用。

(2)化学反应分子重构理论可以通过探讨阻挡作用和过渡态的稳定性等机理,改善化学反应的效率及其产物的选择性,同时可以通过调控反应中的分子间相互作用,以挖掘化学反应中不同的化学物种组合,创造出原本不存在的新化合物。

(3)纳米材料通过控制分子间的相互作用及排列,分子重构理论可成功调控纳米材料的形态、晶型、组成和尺寸等特性,例如,可通过“自组装”法将金属离子和有机小分子组成的CH3COO-Au纳米棒,转变为纳米织物和纳米带等不同形态的纳米材料,从而实现不同应用场景的需要。

1.3 分子重构理论的发展趋势随着物理化学研究的不断深入,分子重构理论也会不断拓展其应用范围并完善其实验和计算基础,例如发展出更高级的计算模型并加强对分子间相互作用机理的理解,实现外场条件与多因素影响下的准确预测,同时也需要强化理论在制备材料和解释实验现象中的作用。

二、光化学反应理论2.1 光化学反应理论概述光化学反应是指化学反应中涉及光子参与的物理化学过程,光化学反应理论主要研究光化学反应的机理和规律,通过探讨光激发态与反应参与物态之间的关系,推导出一系列数学模型,并且可以为材料、能源转换、药物开发等领域提供理论指导。

第二章饱和烃(烷烃)

第二章饱和烃(烷烃)

反应经历了自由基活性中间体。(自由基取代反应) 2)反应机理
亦称反应历程、反应机制,是描述反应由反应物到产物所 经历的每一步过程。 氯分子在光照或高温下裂解(均裂),产生氯自由基:
Cl2
hv or
2 Cl
产生甲基自由基:
Cl + CH4
产生新的氯自由基:
CH3 + Cl2
链引发 ①
CH3 + HCl 链增长 ②
<1%
溴代反应三种氢的活性: 1°H : 2°H : 3°H = 1 : 82 : 1600
5) 卤素的活性 CH4 + X F Cl Br I
CH3 + HX
Ea(kJ/mol) +4.2 +16.7 +75.3 >+141
卤素的活性:F > Cl > Br > I 氯化试剂活性高,溴化试剂活性低。
H
HH H
HH
H H
楔形式 锯架式(透视式) 纽曼式(投影式)

H
HH
叉 式
HC HH
C
H
H H
H
H
H H
HH
H
H
H HH
楔形式
锯架式
纽曼式
• 介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。
b. 构象的稳定性 [分析乙烷两个极端构象](单位:pm)
H 229 H
HH C
C HH
H 250 HH C C
H H
2.烷烃的构象
H CH
H
构象(conformation):由单键旋转而产生的分子中原子或基团 在空间的不同排列方式。
1)乙烷的构象 可有无限种。

有机化学的研究领域

有机化学的研究领域

有机化学的研究领域有机化学是化学学科中的一个重要分支,研究有机物的合成、结构、性质和反应机理等方面。

有机化学的研究领域非常广泛,涉及到许多不同的专门领域和研究方向。

下面将介绍一些有机化学的主要研究领域。

1. 有机合成化学有机合成化学是有机化学最重要的研究领域之一。

它涉及到合成有机分子的方法和策略,通过不同的反应和合成路线来构建复杂的有机分子结构。

有机合成化学在药物合成、材料科学、农药合成等领域有着重要的应用价值。

2. 有机光化学有机光化学是研究有机分子在光照条件下的反应和性质的领域。

光化学反应可以通过光吸收激发分子中的电子态变化,从而引起分子结构的改变。

有机光化学在生物学、材料科学、光电子学等领域有着广泛的应用。

3. 有机材料化学有机材料化学是研究有机分子在材料科学中的应用的领域。

有机分子可以作为材料的组成部分,通过调控有机分子的结构和性质来设计和合成新型的有机材料,如有机发光材料、有机电子材料等。

4. 有机天然产物化学有机天然产物化学是研究天然产物中的有机分子结构、合成和生物活性等方面的领域。

天然产物是从自然界中提取的一类有机分子,具有丰富的化学结构和多样的生物活性。

有机天然产物化学在药物研究、化妆品研发等领域有着重要的应用价值。

5. 生物有机化学生物有机化学是研究生物体内有机物的结构和功能的领域。

生物有机化学的研究对象包括生物体内的蛋白质、核酸、多糖等有机分子。

通过研究这些有机分子的结构和功能,可以揭示生命的本质和生物过程的机理。

总结起来,有机化学的研究领域非常广泛,涉及到有机合成、有机光化学、有机材料化学、有机天然产物化学和生物有机化学等方面。

这些研究领域在药物合成、材料科学、生物学等众多领域有着重要的应用价值,并对人类社会的发展做出了重要贡献。

随着科技的不断进步,有机化学的研究领域也在不断扩展和深化,为人类带来更多的创新和发展机会。

著名有机化学家蒋锡夔

著名有机化学家蒋锡夔

著名有机化学家蒋锡夔蒋锡夔先生是世界著名物理有机化学家和有机氟化学家,中国物理有机化学和有机氟化学的奠基人之一;他参与研制了国防急需的氟橡胶,领衔团队获得了当时空缺4年的国家自然科学一等奖。

小编在这里整理了著名有机化学家蒋锡夔相关资料,希望能帮助到您。

著名有机化学家蒋锡夔蒋锡夔院士1926年9月5日出生于上海,1947年毕业于上海圣约翰大学,1952年获美国西雅图华盛顿大学博士学位,之后在美国凯劳格公司任研究员。

1955年冲破美国政府的阻挠回到祖国,先后在中国科学院化学研究所和上海有机化学研究所从事科研工作,1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。

在美国工作期间,蒋锡夔发明了氟烯与三氧化硫反应合成磺内酯的新反应,至今仍被广泛应用于工业生产中。

回国后至20世纪70年代末期,蒋锡夔主要致力于国防建设氟材料的研制工作,研制成功了一系列氟橡胶、氟塑料,为祖国的国防工业作出了重要贡献。

20世纪80年代以来,他的研究工作主要集中在物理有机化学领域,尤其是在疏水&mdash;亲脂作用驱动的有机分子簇集、自卷以及解簇集现象和自由基化学中的取代基自旋离域参数的建立和应用方面,取得了杰出的成就,先后获得中国科学院自然科学奖一等奖两项(1999年、2001年),国家自然科学奖一等奖一项(2002年),上海市科技功臣(2005年),中国化学会物理有机化学终身成就奖(2011年)等多项奖励和荣誉。

基础教育中西合璧1926年9月5日,蒋锡夔出生在上海。

蒋家原来在南京城里是一个富裕的大家庭,自称&ldquo;金陵蒋氏&rdquo;。

在晚清末年,蒋氏家族从南京迁往上海。

他们在上海主要从事房地产业,并且一直经营到20世纪30年代,这是整个蒋氏家族事业最旺盛的时期。

出生在一个殷实富足的家庭里,蒋锡夔的童年过得无忧无虑。

作为国学家、诗人的父亲蒋国榜一直以孔子思想和传统的道德观念来教育蒋锡夔,而曾经是一名非常出色的教育工作者的母亲冯乌孝女士则为儿子精心挑选了上海当时具有先进教育理念的特色学校。

物理化学领域的前沿科研进展

物理化学领域的前沿科研进展

物理化学领域的前沿科研进展物理化学是研究物质的物理性质和化学性质之间的关系的学科。

它的研究领域涵盖了原子结构、分子结构、动力学、热力学、表面现象等多个方面,是自然科学中的基础学科之一。

在这个领域里,研究者们正在探索一些非常重要的科学问题,下面我们将介绍一些当前物理化学领域的前沿科研进展。

1. 通过单分子技术实现微观水平上的生命过程探测单分子技术已经成为当前物理化学领域的一项热点研究领域,由于它可以突破传统测量技术的限制,我们可以在微观水平上对生命过程进行探测。

例如,研究者利用单分子荧光方式,成功地观察到了DNA的细胞内复制过程和分子膜上的蛋白质运动等生命现象。

2. 基于表面增强拉曼光谱(SERS)的生命分析技术SERS是刺激激发表面增强拉曼光谱的简称,它是近年来发展起来的一种非常有潜力的生物分析技术。

通过将样品分子吸附到金或银颗粒表面来实现强烈拉曼散射信号的增强。

这种技术在生物领域有广阔的应用前景,例如对癌细胞和病毒的检测等。

3. 研究分子间的非共价相互作用分子间的非共价相互作用在物理化学领域已经得到了广泛的研究,它们包括疏水相互作用、静电相互作用、氢键等。

这些相互作用对于分子的结构、化学反应过程和各种生物过程都起着至关重要的作用,现在,研究者们正在进一步探索它们的作用机理和不同的应用方向。

4. 基于核磁共振技术的研究核磁共振技术是一种非常强大的分析工具,它可以用来研究许多物质的结构和性质。

它利用原子核在磁场中的自旋产生磁共振现象进行物质分析,不仅可以提供分子结构的信息,还可以研究分子的动力学、热力学等问题,已经发展成为物理化学领域中不可或缺的分析工具。

5. 人工智能与物理化学交叉研究人工智能技术在物理化学领域也有着越来越广泛的应用。

利用人工智能技术,可以对大量实验数据进行深度学习和数据挖掘,以便更深入地研究物质的性质和反应过程,并发现新的科学规律。

同时,人工智能技术也可以优化计算模型,提高相关实验数据的处理和分析能力,为物理化学领域带来更多的可能性。

物理有机化学的前沿领域

物理有机化学的前沿领域

物理有机化学的前沿领域-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN物理有机化学前沿领域两个重要方面--有机分子簇集和自由基化学的研究由中国科学院上海有机化学研究所蒋锡夔等完成疏水亲脂相互作用(HLI)是分子间主要的弱相互作用之一,也是导致宇宙间生命现象形成的基本作用力之一。

深入了解HLI对研究生命科学、理解生命现象及某些生理、病理过程有根本性的意义,在有机合成、化合物分离和超分子化学中也有重要的地位。

而有机分子的簇集和自卷是研究HLI最基本和最简单的模型,它们直接影响受物分子的反应性和生物功能,所以用物理有机化学的概念和方法来研究它们,是研究HLI最好的途径之一,并且可以用这一简单的理论模型来研究模拟生命现象中的某些物理和化学变化过程,如课题组已发现动脉粥样硬化斑块的组成和胆固醇酯类化合物的共簇集倾向性直接有关。

而解簇集概念的提出和有效解簇剂的研究又为治疗动脉粥样硬化疾病的药物分子设计提供有益的启示。

因此这是物理有机化学前沿领域及和生命科学有关的十分重要的研究方面之一。

有机化合物结构性能关系的研究是物理有机化学的核心内容之一。

课题组通过取代三氟苯乙烯体系的研究,真正拆分了取代基的极性和自旋离域效应,建立了一套迄今种类最多、最可靠的取代基自旋离域参数σJJ·,成功应用于自由基反应和波谱参数的相关分析中,并用双参数方程的p+/pJJ·比值作为取代基极性和自旋离域效应相对权重的判别尺度,将自由基反应分为四类,成功解决了长期困扰自由基化学界如何评估这两种效应的重大问题。

该项目课题组自80年代初深入系统地开展了物理有机化学前沿领域两个重要方面--有机分子簇集和自由基化学的研究,他们选用了有机分子的簇集和自卷现象作为研究疏水亲脂相互作用的简单和基本模型,在发展了临界簇集浓度(CAgC)和临界共簇集浓度(CoCAgC)定量测定的基础上,用水解动力学和荧光探针等方法对影响有机分子簇集、共簇集、自卷曲等的分子结构因素、溶剂效应、盐效应和温度等进行了详细和系统的研究,取得了一系列创新成果。

化学物理学研究的前沿

化学物理学研究的前沿

化学物理学研究的前沿化学物理学是物理化学的一个分支,关注材料、化学反应和分子内部运动。

化学物理学研究的前沿在于利用各种先进的实验和计算手段,深入探究物质的微观本质,为材料科学、药物设计、能源技术等领域提供理论指导和实践应用。

1.化学反应的动力学研究化学反应动力学研究从分子层面深入探究分子间相互作用,研究反应的速率、机理和能量转移等基本特征。

通过实验、计算和理论分析相结合的方法,可以预测和解释各种复杂反应的动力学行为。

其中,超快光谱学和分子动力学模拟是当前热门的研究方法。

通过这些新型实验手段和理论模型,目前已经揭示了多种反应过程的新颖动力学现象,例如奇异分子的反应、自组装反应、不对称的反应道路等。

2.介电性质的研究介电性质是物质的重要性质之一,反映物质对电场变化的响应能力。

利用极坐标吸附或纵向配置等方法,可以将化学物理学与介电性质相结合,并深入探究极化、荷移和偶极子等产生介电特性的原因。

目前,已经发现一些有趣的特性,例如平行电容器等高介电常数媒介存在的极化现象,晶体的二次谐波产生、铁电体、压敏材料和氢键等介电性质都成为当前研究的热点。

3.纳米材料的制备和应用由于纳米尺度带有强烈的量子效应和表面效应,纳米材料在化学物理学领域的研究成为了当今前沿。

通过化学沉淀、化学气相沉积、模板法、电化学沉积等方法,可以制备出各种形态、粒度的纳米材料。

利用气体传感器、太阳能电池、电致变色材料、催化剂、生物传感器等应用,纳米材料已经成为当今发光材料和生物材料中的重要组成部分。

4.冷原子和分子的超冷物理学研究冷原子和分子是物质的基本成分,超冷物理学的出现使得在化学物理学研究中可以探究更高精度的实验问题。

采用离子降温剂阴离子和氢离子对分子离子进行冷却,可以达到极低温度,并研究物质的量子态和量子力学行为。

使用激光诱导硅烷分子实验测量温度,证明了低温性质显著的一些特性,这种研究方法让文件分子束的动力学性质现象在低温下的变化朝着低温化驱动。

有机化学研究方向

有机化学研究方向

有机化学研究方向引言有机化学是研究碳和碳氢化合物的化学性质及其反应的学科。

它在合成化学、材料科学、生物化学等领域中起着重要的作用。

本文将介绍有机化学的研究方向,包括有机合成、有机催化、有机光电功能材料和有机生物化学等方面的内容。

一、有机合成有机合成是有机化学的核心研究方向之一。

它致力于开发新的合成方法和策略,以构建复杂有机分子。

有机合成研究的重点包括碳-碳键和碳-氮键的形成。

目前,有机合成中常用的方法包括金属催化反应、选择性氧化还原反应、光化学反应等。

有机合成的研究不仅可以用于合成药物、天然产物和功能材料,还可以为其他领域的研究提供有机合成路线。

二、有机催化有机催化是研究有机反应中催化剂的设计和应用的方向。

通过合理设计催化剂的结构和配体,可以提高有机反应的效率、选择性和环境友好性。

有机催化研究的重点包括配位催化和小分子催化。

配位催化常用的催化剂包括过渡金属配合物和有机小分子催化剂。

小分子催化主要包括有机酸、有机碱等。

有机催化不仅可以加速反应速率,还可以选择性地控制反应产物的生成。

三、有机光电功能材料有机光电功能材料是指具有光电转换功能的有机化合物和材料。

这类材料在光电器件(如有机太阳能电池、有机发光二极管等)中有广泛应用。

有机光电功能材料的研究主要包括材料的设计、合成和性能表征。

常见的有机光电功能材料包括有机共轭聚合物、小分子有机化合物、有机无机杂化材料等。

研究人员通过调控材料的结构和性质,提高光电转换效率和稳定性,促进光电器件的商业化应用。

四、有机生物化学有机生物化学是研究有机化合物在生物体内的反应机理和生物活性的方向。

这方面的研究对于药物研发和生物化学的理解具有重要意义。

有机生物化学的研究内容包括药物的设计、药物-靶标相互作用机制的研究和药物代谢途径的研究等。

通过有机生物化学的研究,可以发现新的药物靶点、设计高效的药物分子和改进药物的药代动力学性质。

结论有机化学的研究方向涵盖了有机合成、有机催化、有机光电功能材料和有机生物化学等多个领域。

2002年度国家科学技术奖励的几个特点

2002年度国家科学技术奖励的几个特点

19(总2193)科学技术部办公厅 2003年3月12日2002年度国家科学技术奖励的几个特点2002年度国家科学技术奖励共授奖269项(人),获奖总人数2363人,获奖单位606个。

其中,国家最高科学技术奖授予金怡濂院士,国家自然科学奖一等奖1项、二等奖23项,国家技术发明奖二等奖21项,国家科学技术进步奖一等奖18项、二等奖200项,德国昂格特、日本平野敏右、法国罗伯特.迪盖特、美国汉密尔顿、美国曹韵贞等5人获中华人民共和国国际科学技术合作奖。

从国民经济行业分布来看,国家自然科学奖、技术发明奖、科学技术进步奖通用项目中,农、林、牧、渔业占18.18%,采掘业占6.06%,制造业占21.21%,电力、煤气及水的生产和供应业占2.53%,建筑业占2.02%,地质勘察业、水利管理业占3.03%,交通运输、仓储及邮电通信业占4.55%,批发零售贸易、餐饮业占0.51%,房地产业占0.51%,卫生、体育和社会福利业占9.09%,教育、文化艺术和广播电影电视业占3.54%,科学研究和综合技术服务业占24.24%,国家机关、党政机关和社会团体占0.51%,其它行业占4.04%。

2002年国家科学技术奖中,最具创新性的是自然科学一等奖项目“物理有机化学前沿领域两个重要方面-有机分子簇集和自由基化学的研究”;产业化最好的是科技进步一等奖项目“优质、高产玉米新品种农大108的选育与推广”、“苏里格大型气田发现及综合勘探技术”和“ 200万t/a渣油加氢处理(S-RHT)成套技术开发”;时间最长的是自然科学二等奖项目“全球二叠系——三叠系界线层型研究”,历时23年;时间最短的是自然科学二等奖项目“遗传性乳光牙本质致病基因的研究”,历时1年;联合攻关特点最突出的是科技进步二等奖项目“上海科技馆重大工程建设与研究”;第一完成人年龄最小的是科技进步二等奖项目“STM-64光传输系统”第一完成人,华为技术有限公司的张平安,31岁;第一完成人年纪最长的是自然科学奖二等奖项目“通过金属配位作用而实现的一些高选择性合成反应”第一完成人中国科学院上海有机化学研究所戴立信,79岁。

有机化学的发展前沿

有机化学的发展前沿

有机化学的发展前沿余敏 145924有机化学的研究对象是有机化合物, 它研究有机化合物的组成、结构、性质、合成、变化,以及伴随这些变化所发生的一系列现象。

20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力。

世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。

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、交通、环境科学等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。

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。

有机化学的迅速发展产生了不少分支学科,包括有机合成、金属有机、元素有机、天然有机、物理有机、有机催化、有机分析、有机立体化学等。

下面就其中的一部分分支学科来说,了解有机化学的发展前沿和研究热点。

(1)有机合成化学这是有机化学中最重要的基础学科之一,它是创造新有机分子的主要手段和工具,发现新反应、新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。

1828年德国化学家维勒用无机物氰酸铵的热分解方法,成功地制备了有机物尿素,揭开了有机合成的帷幕。

100多年来,有机合成化学的发展非常迅速。

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,其全合成可用逆合成分析法分解为若干基本反应,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,起到异曲同工的作用,这在现代有机合成中称为“合成艺术”。

在化学文献中经常可以看到某一有机化合物的全合成同时有多个工作组的报导,而其合成方法和路线是不同的。

那么如何去评价这些不同的全合成路线呢?对一个全合成路线的评价包括:起始原料是否适宜,步骤路线是否简短易行,总收率高低以及合成的选择性高低等。

自由基化学

自由基化学

自由基化学刘有成(中国科学技术大学化学系 合肥 230026) 刘中立(兰州大学应用有机化学国家重点实验室 兰州 730000)刘有成 男(1920111—),安徽舒城人,教授,博士,中国科学院院士,研究方向:有机化学。

刘中立 男(194116—),湖北汉阳人,教授,研究方向:有机化学。

1999210210收稿摘 要 近20年来,中国的自由基化学研究在若干领域取得了重要的进展,包括单电子转移反应,自旋离域取代基参数的建立,自由基的热力学稳定性研究等。

哌啶氮氧自由基与一些生物小分子,如半胱氨酸、谷胱甘肽、抗坏血酸等,在溶液及胶束中的反应经过动力学研究证明反应的单电子转移机理。

哌啶氧铵盐氧化芳香胺和含氮、硫芳杂环为相应的自由基正离子,首次报道了噻蒽及甲基吩噻嗪自由基正离子与其中性母体之间电子转移的同位素效应。

通过对对位取代的Α,Β,Β2三氟苯乙烯热环加成的动力学研究,建立了一套新的自旋离域取代基参数ΡJJ ・,与取代基的极性效应分开,并用一个双参数方程对一些自由基反应进行相关分析,取得了成功。

研究了吸电子取代基和给电子取代基对自由基热力学稳定性的影响,证明了C lass O 自由基的存在。

关键词 自由基 电子转移 取代基效应Abstract D u ring the past tw o decades i m po rtan t advances have been m ade in som e areas of freeradiacal research in the Peop le’s R epub lic of Ch ina ,i .e .single electron tran sfer reacti on s ,theestab lishm en t of sp in 2delocalizati on sub stituen t con stan ts ,and the study of thermodynam ic stab ilities ofradicals.It has been show n th rough k inetic studies that the reacti on s betw een p i peridine n itrox ides w ith som e b i o logical s m all mo lecu les ,e .g .cysteine ,glu tath i one ,asco rb ic acid ,in so lu ti on o r m icelles p roceed by electron tran sfer m echan is m .P i peridine oxoammon ium salts ox idize arom atic am ines and N ,S 2con tain ing heterocycles to the co rresponding radical cati on s ,and the iso tope effects in electron tran sfer reacti on s betw een th ian th rene and N 2m ethylpheno th iazine radical cati on s and their respective neu tral paren t mo lecu les have been repo rted fo r the first ti m e .T h rough k inetic studies on the therm alcycloadditi on reacti on s of Y 2sub stitu ted Α,Β,Β2trifluo ro styrenes ,a new scale ΡJJ ・of sp in 2delocalizati on sub stituen t con stan ts is estab lished ,w h ich is separated from the sub stituen t po lar effect ,and a dual 2param eter equati on is u sed fo r co rrelati on analysis of a num ber of free radical reacti on s w ith success.By study of the effects of E W G and ED G sub stituen ts on the thermodynam ic stab ilities of free radicals ,the ex istence of C lass O radicals has been p roved .Key words free radical ,electron tran sfer ,sub stituen t effect .新中国成立以来,尤其是改革开放以来,我国的有机自由基化学研究取得了重要的进展,引起了国际学术界的关注。

有机化学热门研究方向

有机化学热门研究方向

有机化学热门研究方向
在有机化学领域,随着科技的不断进步和社会的发展,一些研究方向变得越来越受到关注。

这些研究方向不仅对于解决现实问题有着重要意义,还有望为有机化学领域的发展带来新的突破和进展。

以下是目前一些热门的有机化学研究方向:
可再生能源材料的合成与应用
随着全球对于可再生能源需求的增加,研究人员开始关注如何利用有机化合物制备高效的太阳能电池、燃料电池等可再生能源材料。

有机化学家们正在研究新型的有机光电材料、有机导电材料等,以提高现有可再生能源技术的效率和稳定性。

药物合成与药效研究
有机化学在药物领域有着广泛的应用,研究人员不断尝试开发新的有机合成方法来合成具有良好药效的活性化合物。

同时,有机化学家们也在研究药物的作用机制,以提高药物的治疗效果和减少副作用。

有机光电材料的研究
有机光电材料在显示器、传感器、光伏等领域有着广泛的应用,研究人员正致力于开发新型的有机光电材料,如有机发光二极管(OLED)、有机薄膜太阳能电池等。

通过有机化学合成方法的改进,有机光电材料的性能得到了显著提升。

生物有机化学研究
生物有机化学研究是有机化学与生物学的交叉领域,研究人员通过合成生物活性分子来揭示生物体内的化学反应机制,开发新型的药物和抗生素等。

生物有机化学的研究将有机合成与生物学有机地结合在一起,为人类健康和生命科学的发展做出贡献。

以上是当前有机化学领域的一些热门研究方向,这些方向的持续探索和发展将为科学技术的进步和社会的发展提供新的动力和可能性。

物理有机化学的前沿领域.doc

物理有机化学的前沿领域.doc

物理有机化学的前沿领域.doc物理有机化学是一门交叉学科,融合了物理学和有机化学的理论、方法和技术。

它旨在通过物理学的手段研究有机分子之间的相互作用和反应机制,揭示化学反应的动力学、热力学和结构变化过程,以及有机材料的光电性能和功能。

下面分别介绍物理有机化学的几个前沿领域。

1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是物理有机化学的基础和核心,它通过数值计算的方法模拟分子系统的时间演化和热力学性质。

最近几年,随着计算机硬件和软件的进步,分子动力学模拟越来越成熟和精确,能够预测分子的构象、自组装和反应过程。

例如,采用分子动力学模拟可以研究共轭聚合物的力学性质、传输性质和纳米结构演化;也可以预测分子在有机杂化太阳能电池中的吸附、扩散和电荷分离行为。

2. 有机材料的光电性能有机材料的光电性能是物理有机化学的另一个研究方向。

有机分子在吸收光子后会出现电荷分离、载流子运输和复合等光电过程,这些过程直接影响了有机光电器件的性能。

近年来,研究者们通过设计新型有机分子、改变界面结构和制备新型结构的电极等方法,成功提高了有机光电器件的效率和稳定性。

例如,全有机钙钛矿太阳能电池、量子点敏化太阳能电池和有机光电晶体等具有高效光电转换和新颖性能的材料不断涌现。

3. 生物大分子的结构和生物学功能物理有机化学还可以应用于研究生物大分子的结构和生物学功能。

结构生物学是利用物理化学和生物学的相互作用研究生物大分子结构和功能的一门交叉学科。

采用一系列物理方法,例如X射线晶体学、核磁共振、电子显微镜等,可以解析生物大分子的高分辨结构,并进一步揭示结构和生物学功能之间的关系。

例如,利用X射线晶体学技术解析了许多重要膜蛋白的高分辨结构,这有助于设计和研制新型的治疗药物和抗生素。

4. 量子化学计算量子化学计算是利用量子力学的原理模拟化学反应和反应机理,是物理有机化学的重要分支。

采用量子化学计算方法可以研究化学反应的动力学和热力学性质,预测反应路径和产物,同时也可以解析分子的电子结构和反应机制。

有机化学研究方向

有机化学研究方向

有机化学研究方向有机化学研究方向是现代化学中的一个重要领域,它研究的是碳原子及其化合物的性质、结构和反应。

有机化学研究方向广泛应用于药物研发、材料科学、能源领域等诸多领域。

本文将从有机合成、催化和生物有机化学三个方面探讨有机化学研究的进展。

有机合成是有机化学研究方向中的核心内容之一。

有机合成的目标是通过控制反应条件和反应途径,将简单的有机化合物转化为复杂的有机分子。

在有机合成过程中,合成策略的选择和反应条件的优化至关重要。

近年来,有机合成领域取得了巨大的进展,例如通过不对称合成获取手性化合物,利用多组分反应构建多功能化合物等。

这些新颖的合成方法为有机化学研究提供了更多的选择和可能。

催化是有机化学研究方向中的另一个重要领域。

催化剂可以加速反应速率,提高反应选择性,降低反应温度和压力等。

金属催化剂是有机合成中常用的催化剂之一。

近年来,金属有机化学研究方向取得了显著的进展,例如通过金属催化剂实现碳-碳键和碳-氮键的形成,开展了多种新颖的反应。

此外,有机无机杂化催化剂的研究也备受关注。

催化领域的发展为有机化学研究提供了更多的工具和方法。

生物有机化学是有机化学研究方向中的一个新兴领域。

生物有机化学研究的是生物体内的有机化合物及其反应。

生物有机化学的研究可以揭示生物体内的化学反应机理和生物活性分子的合成途径。

近年来,生物有机化学的发展迅速,例如通过生物催化合成天然产物、开展酶催化反应等。

这些研究不仅有助于全面了解生命的本质,还为药物研发和生物医学研究提供了新的思路和方法。

总结起来,有机化学研究方向包括有机合成、催化和生物有机化学三个重要领域。

有机化学研究的进展不仅为化学领域带来了新的突破,也为其他学科的发展提供了支持。

随着科学技术的不断进步,有机化学研究方向还将不断拓展,为人类社会的发展做出更大的贡献。

有机化学前沿领域简介

有机化学前沿领域简介

改变世界的天然产物4-青蒿素
青蒿素(Qinghaosu) 蒿甲醚(Artemether) 中国第一个具有自主知识产权 (Artemisinin)
药物
周维善
黄花蒿 国家523项目 发展抗疟药 (1967年5月23日) 背景:越战
5步,1983年 半合成
约20步 1984年 全合成
“青蒿素不全合成成功,我绝不退休!” —周维善
Dehydroascorbic acid
影响世界: 1. 航海(库克船长) 2. 侵略(大英帝国) 3. 健康 Charles Glen King
功能:治疗坏血病,预防牙龈萎缩、出血,预防动脉硬化,抗氧化剂,治疗贫血 功能 ,防癌,保护细胞、解毒,保护肝脏,提高人体的免疫力等。 建议每日摄取量:成年人为100mg/日,可耐受最高摄入量(UL)为1000mg/日。 建议每日摄取量
By A. Fredga, a member of Nobel Prize Committee for Chemistry in 1965 Woodard’s 61st Birthday Celebration at Harvard, 1978
同一时期的化学家
William S. Johnson Steroid chemistry
天然产物定义
广义定义:来自自然界的分子(the molecules of nature) 广义定义 包括初级代谢产物(Primary Metabolites)和次级代谢产物 (Secondary Metabolites) 初级代谢产物包括:核酸,蛋白质,碳水化合物,脂类(big four)等生 初级代谢产物 命体(生长,发育,繁殖)必须的成分。 次级代谢产物:自然界中不直接参与上述过程的有机分子。 次级代谢产物 (如果缺乏次级代谢产物,不会导致立即死亡,但长期缺 乏会影响生物体的生存能力,生殖能力,或者可能根本没 有显著影响。) 功能举例:1.植物攻击草食动物和其它物种 2.被人类用作药、调料等 狭义定义:主要指次级代谢产物。 狭义定义

有机化学的前沿科技

有机化学的前沿科技

有机化学的前沿科技你知道有机化学是什么吗?它可不仅仅是课本里那些枯燥的反应式和分子结构,它其实就在我们生活的方方面面,甚至比你想象的还要重要。

想想看,药品、塑料、食品添加剂,甚至你用的洗发水、护肤品里,都有有机化学的身影。

今天呢,我们就来聊聊有机化学的前沿科技,看看这门学科在现代社会中,究竟有多“潮”,有多厉害。

现在的有机化学,真的是变得越来越酷了。

以前我们可能还觉得它离我们很远,搞那些复杂的分子反应,搞得好像只有大科学家才搞得懂。

但其实你知道吗?有机化学已经悄悄进入到我们的日常生活中,甚至很多时候我们已经习惯了它的存在。

比如智能手机里的材料、环境保护、甚至医疗领域的革新,都离不开有机化学的贡献。

你看,我们现在用的手机、电脑,那个屏幕其实是有机化学家设计出来的。

对,就是那些有机光电材料,哪怕你听着有点晕,但它们真的是让我们的生活变得更加方便、智能,甚至是更加环保。

你以为有机化学只会在实验室里做实验吗?错!有机化学已经开始给我们带来一些惊人的突破了。

比如说绿色化学,听起来是不是有点未来感?简单来说,绿色化学就是通过有机化学的方法,减少有害物质的产生,保护环境,节约资源。

比如以前做药品的时候,反应可能会产生大量有毒有害的废弃物,但现在有机化学家们已经发明了更环保的合成方法,让这些药物不仅有效,而且没有那么多污染。

多好啊,既能治病,又能保护地球,简直是双赢!再说说医疗方面,有机化学的进步简直是让人惊叹!你以为癌症这些大病跟我们离得很远?错,今天的有机化学已经能够帮助我们攻克一些疾病了。

比如说,通过合成新的药物分子,科学家们发现了一些能够精准靶向癌细胞的药物,这些药物不仅可以提高治愈率,而且副作用也大大减少。

听起来像科幻电影里的情节对吧?可这已经在现实生活中悄悄发生了。

这些药物的背后,正是有机化学家们不断研究、不断创新的成果。

再来看看绿色能源的事情,现在全球都在追求可持续发展,新能源这个话题可以说是热门得不能再热门了。

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P-09物理有机化学前沿领域两个重要方面一有机分子簇集和自由基化学的研究蒋锡夔、计国桢中国科学院上海有机化学研究所,上海枫林路354号,200032一、疏水亲脂相互作用驱动的有机分子簇集和解簇集疏水亲脂相互作用(HLI,HydrophobicLipophilicInteraction)是分子问主要的弱相互作用之一,也是导致宇宙间生命现象形成的基本作用力之一。

深入了解HLI对研究生命科学、理解生命现象及某些生理、病理过程有根本性的意义,在有机合成、化合物分离和超分子化学中也有重要的地位。

而有机分子的簇集和自卷是研究HLI最基本和最简单的模型,它们直接影响受物分子的反应性和生物功能,所以用物理有机化学的概念和方法来研究它们,是研究HLI最好的途径之一,并且可以用这一简单的理论模型来研究模拟生命现象中的某些物理和化学变化过程,如我们已发现动脉粥样硬化斑块的组成和胆固醇酯类化合物的共簇集倾向性直接有关。

因此这是物理有机化学前沿领域及和生命科学有关的十分重要的研究方面之一。

我们研究了各种不同类型有机分子在HLI驱动下的簇集、共簇集、自卷曲以及解簇集。

在我们提出的一系列概念和实验方法的基础上,我们发现或观察到了下列重要的实验现象:1.结构影响1)链长效应:对长链有机分子如长链羧酸酯,我们发现它的临界簇集浓度(CAgC)和碳氢链中-CH2.的个数n有如下线性关系:一般链长越长,CAgC值越小.越容易发生簇集。

logCAgC=·0.484n+3.90(r=0.9999)2)羟基效应:对有机分子簇集的影响,一个羟基的亲水性胜过四个CH2的疏水性。

3)锁链效应(1inked.upeffect):即“多臂”分子中每一条链的共簇集倾向性要比相应的单臂分子大。

.1)链可卷性效应(Chain·foldabilityeffect):在具有一定溶剂促簇能力(SAgP,solventaggregatingpower)的溶剂体系中,碳氢链长超过lO—12个碳原子的有机分子倾向于发生自卷曲,从而使该分子的共簇集倾向“显著减少。

5)几何或形状因素之肯定:具有相同碳原子数(IlpZf值基本相同)但分子几何形状不同的八碳羧酸(或膦酸)对硝基苯酚酯的簇集倾向性大小次序为:直链分子).支链分子,环状分子,即分子形状越接近“球形”,则簇集能力越弱。

从而证明了只用Rekker的zf值来表示有机分子的疏水亲脂性的局限性。

6)氟碳.碳氢交替链≤℃F,邑H2手(简称交替链)的本质和簇集分步过程的验证:交替链的CAgc值均比相应碳氢链的CAgC值大,这表明交替链的簇集倾向性小于相应的碳氢链,即:.CF2CH2.链带有极微弱的“极性”。

并佐证了下列概念:即所有簇集过程都是分步进行的。

7)大环邻基参与:在疏水亲脂相互作用下,十四元环,十六元环,十八元环的“大环邻基参与”都能通过碳氢链的自卷而显著加快∞一ROOC(CH2)nY(Y=sH)的水解反应速度.8)自卷概念在大环合成中的成功应用:成功地运用分子自卷曲之概念合成了十七元大环·9)当烷基链长具有相同碳原子数时,簇集倾向大小顺序是:磺酸酯≥羧酸酯>膦酸酯和次膦酸醑·l∞共簇集可加速激发态受体(或给体)与给体(或受体)之间电荷转移荧光淬灭,共簇集接近效应并会促进发生单线态.单线态能量转移过程.2.溶剂促簇能力(SAgP)之影响我们提出,溶荆促簇能力(sAgP)是反映溶剂体系内在特性的一个重要参数,它反映有关溶剂体系促使有机分子簇集和自卷之相对能力。

对于特定的簇集者。

溶剂体系的sA矿越大,则簇集者的簇集程度或自卷程度也越大.3.簇集馕向性与血管硬化之联系虽然动脉硬化疾病的起因是各种复杂的因素相互作用的结果,但引起动脉硬化的有害物质(如胆固醇脂类和甘油三脂类物质)的共簇集倾向性是他们内在共同的性质.我们发展了测定动脉硬化疾病的有关的有害分子的相对共簇集倾向的方法.测得的数据表明,胆固醇类共簇集倾向的相对大小是:胆固醇油酸酯,@秽亚油酸酯>胆固醇正辛酸酯>胆固醇硬腊酸酯>胆阉醇//弋/]这一结果表明硬脂酸酯因它们在十八碳链中间可发生自卷曲而大大减少了它们的共簇集倾向,而油酸醅和亚油酸酯因它们在十八碳链中具有一或二个刚性双键,不能发生链自卷曲,所以它们的共簇集倾向大于硬脂酸酯.根据上述结果,我们可以定性地解释动脉粥样斑块组成:硬脂酸酯2%:油酸酯32.3%;亚油酸酯34.9%的现象.这一组成以前从未获得合理的解释.4.解簇集概念的提出和应用(deaggregattion)有机分子破坏或分散已经形成的簇集体,称之为解簇集。

而具有解簇能力的有机分子称为解簇剂。

设想解簇集机制如下所示.霪+芗导黢世猢解簇集的可能机制示意图解簇现象的典型特征之一是解簇剂对簇集态探针的行为有显箸的影响。

通过一系列有机化合物对解簇集动力学及荧光探针的研究,我们发现分子结构与解簇能力之间具有非常重要的关系,所以解簇集概念以及对有效解簇剂的研究,对治疗动脉粥状硬化以及胆固醇类胆结石等疾病的药物设计方面,将有一定的启发性意义.5.静电稳定化簇集体(ESAg,Eiectrostaticailystabilizedaggregate)静电稳定化簇集体(ESAg)是指带有相反电荷的长链有机分子在疏水亲脂相互作用和静电吸引力驱动下形成的简单的分子簇集体,它是由簇集概念衍生出来的,主要研究正负电荷吸引力对共簇集形成的影响·而静电引力在ESAg形成过程中起着非常重要的作用.ESAg可看成是由相当数目的带相反电荷的表面活性剂组成的-,+混合胶囊的前体或预胶囊,这一设想已被大量系统的动力学和光谱数据所证明·估计ESAg概念将会有重要的学术应用。

6.两种盐效应之发现无机盐添加剂可以改变溶剂的sAgP。

具有盐析效应(Salting-outeffect)的无机盐(例如NaCI,LiCl等)可使溶剂体系的SAgP增大,从而使簇集者的簇集倾向性增大·而具有盐溶效应(Salting-ineffect)的尿素,氯化胍等则使溶剂体系的sAgP减少从而使簇集者的簇集倾向性减少。

7.温度影响;温度升高,不利于簇集体的形成。

二、自由纂化学一取代基自旋离域参数t,,lIJ‘的建立和成功应用在自由基化学结构性能关系的定量研究中,存在着两个未解决的重要课题.一是没有一套可被可靠地应用的d‘参数,它应与取代基的极性效应无关,而只反映取代基的自旋离域能力。

二是取代基的自旋离域效应如果在自由基化学中始终存在,即在自由基化学结构性能关系的定量研究中矿是必须考虑的,那么为什么在许多自由基反应中,不需要采用o.参数而仅用极性参数矿就可以得到很好的相关昵?即,为何可以不用方程(1)而只用方程(2)即可相关呢?而国内外文献中对方程(3)的应用尚未见有报道.Variable=plal+p’o‘(】)Variable=p。

o。

(2)Variable=P。

o。

(3)我们在对取代三氟苯乙烯的环加成反应的研究中,首先通过对取代三氟苯乙烯的”FNMR参数的研究,建立了我国第一套用实验数据得到的HarnmeR型极性参数o1Db,它可用于带有双键或叁键反应体系取代基极性效应的相关分析。

我们合成了32个不同极性取代的三氟苯乙烯,在4—5个不同实验温度下测定了它们的热环化二聚反应动力学参数(反应速率常数)的基础上,应用双参数方程(4),合理的拆分了取代基的极性效应和自旋离域效应,从而建立了取代基自旋离域参数oJJ’.至今己得到23个对位的取代基之自旋离域参数6Ⅱ。

(间位取代基之oJJ.值皆接近于零)。

log(kv,I:H)=pmbotab+p。

ojj。

(4)a。

+参数的可靠性还额外地被一个“等动力学关系”所验证,它是唯一一个已被报道的针对双自由基型反应的等动力学关系。

在得到了一套合理可靠的取代基自旋离域参数on‘值之后,更为重要的是要证明它的可应用性,并要回答及解决上述提到的第二个课题,即在真正的自由基反应的结构性能关系的研究中,考虑oF参数的重要性及必要性。

以及它们与极性参数o1之间的权重关系。

我们在创建了一个严格的动力学方法后,将6jj。

参数成功地应用于自由基型加成反应和攫取反应的动力学参数,UV光谱参数(u。

),EPR谱的f值,荧光光谱发射能(△E),芳香族化合物氧化还原电位等的双参数相关分析。

从而确立了aF的可靠性和优越性。

通过对这些众多的自由基反应动力学数据和各种谱学数据的相关分析。

特别是在对一些模型芳香化合物的UV光谱数据的相关分析中所取得的突破性结果后,我们提出了对自由基化学具有重要学术意义的概念,即,根据双参数相关方程得到的Ipx,p。

I比值,可把自由基化学中的相关分析归类为下述四种类型或可能的情况·这也很好地回答了为什么在文献中报道的许多自由基反应的相关分析中·只需要采用极性参数o‘就可得到很好的相关(方程(2))的原因.因为按照我们的结论.这只是其中的一种情况,即取代基的极性效应占主导地位(即类型(Ⅱ)的情况),而并不意味着自旋离域效应的不存在。

第一种类型(I):当取代基的极性效应和自旋离域效应都重要时,fPI,p‘I比值约在0.2-0.8范围内.此时相关分析必须采用双参数方程(1),因为它比用单参数方程(2)的相关结果要好得多·第二种类型(Ⅱ):当取代基的极性效应占主导地位时.IPx/P’I比值大于或等于1·在这种情况下,相关分析采用双参数方程(1)的结果比用方程(2)并不一定有明显的改善,此时采用双参数方程(1)的必要性虽不能直接于以证明,但是自旋离域效应的存在还是可以通过仔细考察方程(1)和(2)相关的各数据点相对于相关直线的偏差情况或总的偏差看出来的。

第三种类型皿):我们首次确定了类型(Ⅲ)的存在,即:当取代基自旋离域效应占主导地位时,用单参数方程(3)就可得到很好的相关.用双参数方程(1)的IPx,P。

l比值一般小于0.2。

第四种类型(IV):当有其他复杂的相互作用存在时,则上述三个方程都不能相关。

k关键词:疏水亲脂相互作用,有机分子簇集、自卷榔簇集,自由基化学,取代基自旋离域参数。

主要参考文献:1)JiangXi-KuiAce.ChemR嚣.,1988,21,3622)JiangXi·KuiPure铆‘C竹删.,1994,66,162I3)JiangXi·KuiAcc.Chem.Res,1997,30,2834)JiangXi-KuiandJIGuo-ZhenJ=Org.Chem.,1992.57,6051Twoimportantfrontiersofphysicalorganicchemistry:aggregationoforganicmoleculesandradicalchemistryJiangXi-KuiandJiGuo-ZhenShanghaiInstituteofOrganicChemistry,354FenglinRoad,Shanghai200032Aggregationandself-coilingoforganicmoleculesdrivenbyhydrophobic-lipophilicinteractionshavebeenstudiedbyusingkineticandfluorescencemethodologies.Somenewconcepts,e.g.,ESAg,SAgP,deaggregationandrelativelylargecoaggregatingtendenciesoftheculpritmoleculesofarteriosclerosise.g.,andcholesterols,havebeenproposedandconfirmed.廿iglyccridesBasedonthe”FNMRandkineticdataofthermocyclodimerizationforthesubstitutedct,13.IB-trifluorustyrenes,ascaleofsubstituentspin-delocalizationparameterCrJj。

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