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20世纪化学的回顾与21世纪化学的展望
第1讲20世纪化学的回顾
与21世纪化学之展望
1.20世纪化学的辉煌成就
2.当代化学若干基本问题和化学
的发展趋势
1.20世纪化学的辉煌成就
20世纪的化学成就,表现在理论、实验、应用等多方面。
1.1化学理论
1.1.1放射性和铀裂变的重大发现
产生了6项诺贝尔奖
1.1.2化学键和现代量子化学理论1.1.3合成化学的成就
20世纪合成化学得到了极大的发展。
在这100年中,在《美
国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已
从1900年的55万种,增加到1999年12月31日的2340万种。
其中绝
大多数是化学家合成的,几乎又创造出了一个新的自然界。
有机合成大师Woodward合成了维生素B
12
1990年由Kishi完成了Palytoxin的全合成.
结构极其复杂的维生素B12,海葵霉素等的全合成表现出科学与艺术的高度结合。
2004-7-6
1.20世纪化学的辉煌成就
1.1.4高分子科学和材料
诺贝尔奖:
1920年H.Staudinger提出了高分子这个概念——1953年的诺贝尔化学奖。
1953年Ziegler成功地在常温下将乙烯聚合成聚乙烯,从而发现
了配位聚合反应。
1955年Natta实现了丙烯的定向聚合,得到了
高产率、高结晶度的全同构型的聚丙烯,使合成方法-聚合物结
构-性能三者联系起来,成为高分子化学发展史中一项里程碑。
为此,Ziegler和Natta共获了1963年诺贝尔化学奖。
1974年Flory因在高分子性质方面的成就也获得了诺贝尔化学奖
三大合成高分子材料:
合成橡胶、合成塑料和合成纤维
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1.20世纪化学的辉煌成就
1.1.5化学反应理论
1956年Semenov和Hinchelwood在化学反应机理、反应速度和链式反应方面的开创性研究获得了诺贝尔化学奖。
1967年EigenPorter和Norrish因发展了闪光光解法技术用于研
究发生在十亿分之一秒内的快速化学反应,对快速反应动力学研
究作出了重大贡献,三人共获了诺贝尔化学奖。
1986年李远哲、Herschbach和Polany因发明了获得各种态信息的交叉分子束技术,并利用该技术研究F+H2的反应动力学,对
化学反应的基本原理作出了重要贡献,为此共获了诺贝尔化学奖。
1999年Zewail因利用飞秒光谱技术研究过渡态的成就获诺贝尔
化学奖。
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1.20世纪化学的辉煌成就
1.1.6分析技术的发展
经典的成分和组成分析方法仍在不断改进,分析灵敏度从常
量发展到微量、超微量、痕量
分析方法,可深入到进行结构分析,构象测定,同位素测定,
各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直
接测定,以及对短寿命亚稳态分子的检测等
分离技术也不断革新,离子交换、膜技术、色谱法等等
各种分析仪器如质谱仪、极谱仪、色谱仪的应用和微机化、
自动化及与其它重要谱仪的联用,得到迅速发展和完备
现代航天技术的发展和对各行星成分的遥控分析,反映出分
析技术的现代化水平。
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1.20世纪化学的辉煌成就
1.2化学的巨大贡献
1.2.1对现代生命科学和生物技术的重大贡献
蛋白质的合成牛胰岛素的人工合成
酶的化学核酸的化学化学对基因工程的贡献
1.2.2对人类健康的贡献
20世纪化学家通过合成、半合成或从动植物、微生物中提
取而得到的临床有效的化学药物超过2万种,常用的就有1000余
种,而且这个数目还在快速增加。
青霉素、链霉素、金霉素、氯霉素、头孢菌素等类型抗生
素的发明,为人类的健康做出了巨大贡献。
1.2.3对国民经济和人类日常生活的贡献
化学过程工业
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2.当代化学若干基本问题和化学的发展趋势
2.1分子识别与化学信息学
2.2分子工程
2.3反应过程与控制
2.4合成化学的新发展
2.5基于能量转换的化学反应
2.6新反应途径与绿色化学
2.7物质的表征、鉴定与测试方法
2.8计算机与反应设计
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因铀裂变的重大发现而产生的6项诺贝尔奖
1903年居里夫妇因发现了放射性比铀强400倍的钋,以及放射性
比铀强200多万倍的镭为此而获得了诺贝尔物理学奖。
1911年为表彰居里夫人在发现钋和镭、开拓放射化学新领域以
及发展放射性元素的应用方面的贡献,居里夫人被授予了诺贝尔
化学奖。
1908年卢瑟福因从事关于元素衰变和放射性物质的研究,提出了
原子的有核结构模型和放射性元素的衰变理论而获得了的诺贝尔
化学奖。
1935年约里奥-居里夫妇因第一次用人工方法创造出放射性元素而荣获了的诺贝尔化学奖。
1938年费米因人工合成了60种新的放射性元素而获得了的诺贝尔物理学奖。
1944年哈恩因发现了核裂变现象而获得了诺贝尔化学奖。
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有机合成大师Woodward合成了维生素B
12
H2NOC
CN
CONH2
CH3
H2NOC
H2NOC
CH3
CH3
N
H
N
CH3
CH3
Co
N
N
CH3
CH3
CH3
CONH2
CONH2
CH3
O
+
N
NH
N
HO
O
P
O
O-
O
O
CH3
CH3
OH
维生素B12
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海葵毒素
O
OH
HOOHO
O
HOOH
H
2N
OH
O
OH
OH
OH
Me
HOOH
HOH
OH
OH
H
OOMeOHMeOH
HOOH
OO
OH
HNNH
OH
OO
OH
OHOHOH
MeHO
HO
OHO
OHOH
MeO
HO
O
MeOH
Me
OHOH
O
OH
OHOHOH
HOOH
OH
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抗生素
CH2CO
H
NH
S
N
O
PenicillinG
青霉素
CO2H
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抗生素
CHCO
H
NH
S
H2N
N
O
COH
2
Ampicillin
氨比西林,氨卡青霉素
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抗生素
HOCHCO
H
NH
S
H2N
N
O
CO2H
Amoxicillin羟氨苄青霉素
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化学的发展趋势
深入研究化学反应理论并开发各种化学过程,以揭示和
沟通从原料到产物的渠道,进而寻找或设计包括以催化剂
为核心的化学过程在内的最佳过程
提高对结构及其与性能关系的认识,使结构理论达到新
水平,并以所需性能为向导,寻找或设计最佳化合物。
发展分析和测试的新方法,并依靠计算技术,使化学的
“耳目”以及据以工作的信息趋于灵敏和可靠。
2004-7-6
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- 20 世纪 化学 回顾 21 展望