《化学发展前沿》PPT课件.pptx

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1、有机化学发展前沿与新挑战有机化学发展前沿与新挑战主讲教师主讲教师:学学 院：理工学院院：理工学院年年暑期实践课培训暑期实践课培训时时 间间:2015-7什么是化学什么是化学有机化学的有机化学的发展史展史有机化学的有机化学的发展方向展方向目目 录录1 什么是化学什么是化学实验实验物质的组成、结构物质的组成、结构性质性质变化规律与应用变化规律与应用物化物化高分高分子子无机无机有机有机分析分析化学化学化学化学基础基础基础基础分支分支分支分支碳碳化化合合物物的的化化学学，是是研研究究有有机机化化合合物物的的组成成、结构构、性性质、制制备方方法法与与应用的科学。用的科学。合成天然合成天然产物物设计和合成

2、设计和合成需要的物质需要的物质应用在其应用在其他领域他领域认识天然有机物天然有机物研究有机物的研究有机物的结构、性构、性质、应用用研究反研究反应实质和反和反应方向方向有机化学有机化学有机化学的应用有机化学的应用2 有机化学的发展史有机化学的发展史无 意 识、经验性利用有机化合物大量提取有机化合物提出有机化学和有机化合物概念首次合成有机化合物系统研究有机化学2.1 1719世纪世纪德国-维勒（18001882）1828年年：合成了尿尿素素，打破了有机物的“生命力说”。瑞典-贝采里乌斯（17791848）19世纪初世纪初，提出“有机化有机化学学”和“有机化合物有机化合物”。德国-李比希（18031

3、973）1830年年：创立有机化合物的定量分析定量分析方法。德国-葛霉林（17881853）1848年：对有机化学提出了新的定义，即现在所用的定义：碳化合物化学碳化合物化学就是有机化学。1874年年，提出饱和碳原子的四个价指向以碳为中心的四面体的四个顶点，开创了有机化合物的立体化学立体化学。德国-凯库勒（1829 1896）1865年，年出绝大多数有机化合物中碳碳为为四四价价，在此基础上发展了有机化合物结构学结构学说。法国-勒贝尔（18471930）荷兰-范特霍夫（18521911）2.2 20世纪有机化学发展世纪有机化学发展 2.2.1 2.2.1 理论理论理论理论 有机分析更加高效、准确有

4、机分析更加高效、准确2.2.2 测定方法测定方法IRUVNMR 逆推法逆推法合成合成设计思想思想 提高了新化合物的诞生速度提高了新化合物的诞生速度2.2.3 合成设计方法合成设计方法1965年年9月月，我国上海科学家我国上海科学家人工合成牛胰岛素胰岛素成功。这是世界上第一个合成的结晶蛋白质，具有生物活性（与天然胰岛素相同）。2.2.4 新成果举例新成果举例牛胰岛素结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素结构模型牛胰岛素结构模型结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素从1968年起，我国科学工作者开始人工合成酵母丙氨酸转酵母丙氨酸转移核糖核酸移核糖核酸的研究。1981年年11月月20日日完成了最后的合成。B12的合成的合成：经

5、过11年，1976年通过90多步反应，100多名世界世界上著名化学家参与化学家参与合成成功。维生素维生素B12结构式结构式3.21世纪有机化学的挑战与发展方向世纪有机化学的挑战与发展方向3.1 近近5年诺贝尔化学奖简介年诺贝尔化学奖简介诺诺贝贝尔尔奖奖，是以瑞瑞典典著名的化学家、硝化甘油炸药的发明人阿阿尔尔弗弗雷雷德德贝贝恩恩哈哈德德诺诺贝贝尔尔的部分遗产（3100万瑞典克朗）作为基金创立的。设物物理理、化化学学、生生理理或或医医学学、文文学学、和和平平五个奖项，以基金每年的利息或投资收益授予前一年世界上在这些领域对人类作出重大贡献的人，诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金。1968年，瑞典国家银

6、行增设“瑞典国家银行纪念诺贝尔经济科学奖”，1969年首次颁发，人们习惯上称这个额外的奖项为“诺贝尔经济学奖诺贝尔经济学奖”。诺贝尔诺贝尔诺贝尔化学奖章诺贝尔化学奖章2009年年，美以三科学家因“对对核核糖糖体体结结构构和和功功能能的的研研究究”而 获 奖。这 三 位 科 学 家 为 美 国 的 Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A.Steitz及以色列的Ada E.Yonath。2010年年，美国与日本三位科学家理查德海克（Richard F.Heck），根岸英一（Ei-ichi Negishi）及铃木章（Akira Suzuki）分享该奖。获奖理由是“有有机机

7、合合成成中中钯钯催催化化交交叉叉偶联偶联”研究。2011年年，以色列科学家Daniel Shechtman获奖，获奖理由是“发现准晶体发现准晶体”。2012年年，两位美国科学家罗伯特莱夫科维茨（Robert J.Lefkowitz）和布莱恩克比尔卡（Brian K.Kobilka）因“G蛋白偶联受体研究蛋白偶联受体研究”获奖。2013年年，马丁卡普拉斯(Martin Karplus)，迈克尔莱维特(Michael Levitt)和亚利耶瓦谢尔(Arieh Warshel)，奖励他们在“发发展展复复杂杂化化学学体体系系多多尺尺度度模模型型”方面所做的贡献。2014年年，美国及德国三位科学家Eri

8、c Betzig、Stefan W.Hell和William E.Moerner获奖。获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”。从20092014年诺贝尔化学奖获得者的成果可以看出，与DNA、蛋白质等生命体成分相关物质的结构、功能及合成等的研究已成为本世纪研究的热点与重点；进一步研发新型催化剂，探索物质结构等研究的理论依据或技术模型等，依然是科学界具有旺盛生命力的课题。其之所以如此，主要是由于生命大分子等的种类千差万别，并不是单纯的某个国家、某个课题组独立就能够完成的，也不是一朝一夕就能取得成果。研究物质结构、功能、作用机理等可以为人类解决一系列疑难问题或新的挑战提供理论与实践的技术支持及保障。

9、1）利用计算机设计重要的目标分子以及合成它们的有效途径。2）发明更轻、更耐用、价格更低廉和可循环利用的材料。3）认识酶具有高效活性的原因，设计可与最好的酶相媲美的，并利用它们合成及生产重要的材料。3.2 有机化学的新挑战与发展方向有机化学的新挑战与发展方向5）合成可以自组装成有序体系并具备重要功能的新物质。发展清洁燃料以及将煤转化为清洁燃料的技术。4）合成一些像肌肉等生理体系一样具有刺激响应性的材料。6）透彻认识生命的化学本质，包括大脑和记忆的化学本质。7）开发并生产治疗各种重大疾病的特效药物，了解个体基因差异对特定药物 的不同反应，能够更好地将药物送到身体指定部位。8）发明不会长期存留、专一

10、性更强的农用化学品，开发安全的食品添加剂。了解有机化学的发展史，知道任何一门科学或科技的突破与进步并不是一朝一夕的的功夫；了解有机化学的发展现状与人类面临的挑战，把握有机化学发展的方向或者人类迫切需要通过有机化学解决的问题。以点带面，间接了解整个化学学科的发展前沿。小结小结延延伸一伸一 最有影响力的化学类杂志最有影响力的化学类杂志创办人创办人：约翰迈克尔斯、托马斯爱迪生、亚历山大格拉汉姆贝尔创办时创办时间间：1880出出版版单单位位：美国科学促进会（AAAS）影影响响因因子子：33.611（2014）科学科学（science）杂志简介）杂志简介创创办办人人：约瑟夫诺尔曼洛克耶创办时间创办时间：

11、1869出出版版单单位位：英国自然出版集团期期刊刊内内容容：发表来自很多科学领域的一手研究论文的杂志影影响响因因子子：41.456（2014）英国自然杂志英国自然杂志（nature）简介）简介创办单位创办单位：美国化学会创办时创办时间间：1924期期刊刊内内容容：某一领域内综合性的批判性的评论，非原创研究影影响响因因子子：46.568（2014）化学评论化学评论（chemical reviews）简介）简介延伸二延伸二 有机合成研究的基本步骤有机合成研究的基本步骤AMB1）辨识目标化合物西达本胺的基本结构骨架，尽可能划分为容易合成的片段。2）查阅研究现状、现有合成路线与方案等，评述各个路线及方

12、案的优缺点。合成路合成路线线13）根据实验室当下条件，拟定合成路线。参考活性片段数据库及计算化学等，准备好相关原料、试剂及仪器，探索各步反应在本实验室中的实际合成条件与方案。反应条件温度温度溶溶剂投料比投料比压强时间结果果探索设计低于室温水1:1低于一个1 h产率或者收率室温乙醇1:1.5一个5 h高于室温乙酸1:2高于一个8 h4）多次试验，检测每步产物的结构，优化合成条件与方案，选出每步合成中投料简单、反应条件容易、后处理简便、产率或收率较高的方案。5）适当放大量反应，合成足够量的中间产物、目标产物，并进行生物活性测试、病理、毒理等的研究。6）根据生物活性测试的结果，调整引入的活性片段，合成并筛选出生物活性高的目标产物。3-吡啶甲醛丙二酸4-氟-2,3-苯二胺高生物活性化合物生物活性测试对酰氨甲基苯甲酰胺类小结小结设计思路设计思路