第一篇：x蘇教版有機(jī)化學(xué)專題1第一單元《有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用》教案

第一單元《有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用》

1、有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

教學(xué)目的要求：

1、了解有機(jī)化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史，知道人類對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是循序漸進(jìn)、螺旋上升的過程。

2、通過對(duì)有機(jī)化學(xué)于日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生命科學(xué)等結(jié)合較緊密的內(nèi)容的交流與討論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類生活離不開有機(jī)物，有機(jī)化學(xué)與其它學(xué)科的交叉滲透日益增多，是許多新誕生領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。

3、通過調(diào)查研究、查閱資料等探究活動(dòng)，了解有機(jī)化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。

教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)有機(jī)化學(xué)與有機(jī)物的認(rèn)識(shí) 教學(xué)過程：

一、有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。

1、我國(guó)早期的有機(jī)化學(xué)：

我們的祖先在3000多年前用煤作燃料，2000多年前掌握石油和天然氣的開采，從植物中提取染料和香料等物質(zhì)已經(jīng)有上千年的歷史。

2、有機(jī)化學(xué)的形成：

19世紀(jì)初，瑞典化學(xué)家貝采利烏斯提出有機(jī)化學(xué)概念，使有機(jī)化學(xué)逐漸發(fā)展成為化學(xué)的一個(gè)重要分支。

3、現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)：

21世紀(jì)的今天，各種合成有機(jī)物已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域；有機(jī)化學(xué)已經(jīng)與其它學(xué)科融合形成了多個(gè)新型學(xué)科，應(yīng)用前景十分廣闊。

介紹：德國(guó)化學(xué)家維勒

1828年，貝采利烏斯的學(xué)生、德國(guó)年輕的化學(xué)家維勒，在實(shí)驗(yàn)室中加熱無(wú)機(jī)物氰酸銨時(shí)無(wú)意中得到了尿素。

NH4CNO

CO(NH2)2

第一次用無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物。

有機(jī)物的生成不必借助于所謂生命力的作用。

二、有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1、人類的衣食住行離不開有機(jī)物：

天然有機(jī)物：如糖類、油脂、蛋白質(zhì)、石油、天然氣、天然橡膠等。合成有機(jī)物：塑料、合成纖維、合成橡膠、合成藥物等。

2、具有特殊功能有機(jī)物的合成和使用改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人類的生活質(zhì)量。

3、有機(jī)物在維持生命活動(dòng)的過程中發(fā)揮著重要作用。

生命體中許多物質(zhì)都是有機(jī)物，如細(xì)胞中存在的糖類、脂肪、氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸等，都是有機(jī)物。

4、藥物中大多數(shù)是有機(jī)化合物，在幫助人們戰(zhàn)勝疾病，延長(zhǎng)壽命的過程中發(fā)揮著重要的作用。5、1965年，世界上第一次用人工方法合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素在中國(guó)誕生。

課堂小結(jié)：

一、有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。

1、我國(guó)早期的有機(jī)化學(xué)：

2、有機(jī)化學(xué)的形成：

3、現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)：

二、有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1、人類的衣食住行離不開有機(jī)物：

天然有機(jī)物：如糖類、油脂、蛋白質(zhì)、石油、天然氣、天然橡膠等。合成有機(jī)物：塑料、合成纖維、合成橡膠、合成藥物等。

2、具有特殊功能有機(jī)物的合成和使用改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人類的生活質(zhì)量。

3、有機(jī)物在維持生命活動(dòng)的過程中發(fā)揮著重要作用。

4、藥物中大多數(shù)是有機(jī)化合物，在幫助人們戰(zhàn)勝疾病，延長(zhǎng)壽命的過程中發(fā)揮著重要的作用。5、1965年，世界上第一次用人工方法合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素在中國(guó)誕生。

課堂練習(xí)：

1、有機(jī)化學(xué)概念是下列哪位科學(xué)家提出的（）

A、道爾頓

B、阿伏加德羅

C、貝采利烏斯

D、門捷列夫

2、下列常見物質(zhì)的主要成分不是有機(jī)物的是（）

A、塑膠跑道

B、面包

C、植物油

D、水泥

3、迄今為止，人類發(fā)現(xiàn)和合成的有機(jī)化合物已經(jīng)超過3000萬(wàn)種，從1995年開始，每年新發(fā)現(xiàn)和新合成的有機(jī)化合物已超過100萬(wàn)種。有機(jī)化合物種類繁多的主要原因是（）

A、含有H元素

B、含有O元素

C、含有C元素

D、研究的人多

4、人類第一次用無(wú)機(jī)化合物人工合成的有機(jī)物是（）

A、乙醇

B、食醋

C、甲烷

D、尿素

5、世界上第一次人工合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素是由下列哪國(guó)科學(xué)家完成的（）

A、美國(guó)

B、俄國(guó)

C、中國(guó)

D、英國(guó)

6、NH4CNO與尿素的關(guān)系是（）

A、同種物質(zhì)

B、同分異構(gòu)體

C、同素異形體

D、同位素

7、上海環(huán)保部門為了使城市生活垃圾得到合理利用，近年來(lái)逐步實(shí)施了生活垃圾分類投放的辦法。其中塑料袋、廢紙、舊橡膠制品等屬于（）

A、無(wú)機(jī)物

B、有機(jī)物

C、鹽類

D、非金屬單質(zhì)

8、鑒別四氯化碳和乙醇兩種有機(jī)溶劑應(yīng)該使用什么方法是最簡(jiǎn)單？書寫出鑒別的原理和實(shí)驗(yàn)的步驟。

9、經(jīng)元素分析后，發(fā)現(xiàn)某烴的含碳量為82.76%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則為17.24%，且相對(duì)分子質(zhì)量為58，試推斷該烴的分子式。

課堂練習(xí)參考答案：

1、C

2、D

3、C

4、D

5、C

6、B

7、B

8、分別取少量的四氯化碳、乙醇加入兩支試管中，分別往兩支試管中加水，互溶的原樣品是乙醇，會(huì)分層的原樣品是四氯化碳。

主要利用二者與水混合時(shí)在水中的溶解性不同：四氯化碳難溶于水，而乙醇易溶于水的，所以，依照混合后是否分層即可以區(qū)別這兩種物質(zhì)。

9、C4H10

解析：該物質(zhì)中N(C)∶N(H)=(82.76%/12)∶(17.24%/1)= 2∶5 可設(shè)其分子式為（C2H5）n，由于該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為58 則（12×2+5）×n = 58 計(jì)算可得：n = 2，故分子是為C4H10。

布置作業(yè)：

1、題綱8、9

2、練習(xí)冊(cè)P6基礎(chǔ)梳理 P8優(yōu)化訓(xùn)練1-

8、13

第二篇：《有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用》課件

這節(jié)課通過調(diào)查研究、查閱資料等探究活動(dòng)，了解有機(jī)化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的志向。下面是小編收集整理的《有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用》課件，希望對(duì)您有所幫助！

教學(xué)目的要求：

1、了解有機(jī)化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史，知道人類對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是循序漸進(jìn)、螺旋上升的過程。

2、通過對(duì)有機(jī)化學(xué)于日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生命科學(xué)等結(jié)合較緊密的內(nèi)容的交流與討論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類生活離不開有機(jī)物，有機(jī)化學(xué)與其它學(xué)科的交叉滲透日益增多，是許多新誕生領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。

教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)有機(jī)化學(xué)與有機(jī)物的認(rèn)識(shí)

教學(xué)過程：

一、有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。

1、我國(guó)早期的有機(jī)化學(xué)：

我們的祖先在3000多年前用煤作燃料，2000多年前掌握石油和天然氣的開采，從植物中提取染料和香料等物質(zhì)已經(jīng)有上千年的歷史。

2、有機(jī)化學(xué)的形成：

19世紀(jì)初，瑞典化學(xué)家貝采利烏斯提出有機(jī)化學(xué)概念，使有機(jī)化學(xué)逐漸發(fā)展成為化學(xué)的一個(gè)重要分支。

3、現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)：

21世紀(jì)的今天，各種合成有機(jī)物已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域；有機(jī)化學(xué)已經(jīng)與其它學(xué)科融合形成了多個(gè)新型學(xué)科，應(yīng)用前景十分廣闊。

介紹：德國(guó)化學(xué)家維勒

1828年，貝采利烏斯的學(xué)生、德國(guó)年輕的化學(xué)家維勒，在實(shí)驗(yàn)室中加熱無(wú)機(jī)物氰酸銨時(shí)無(wú)意中得到了尿素。NH4CNO CO(NH2)

2第一次用無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物。

有機(jī)物的生成不必借助于所謂生命力的作用。

二、有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1、人類的衣食住行離不開有機(jī)物：

天然有機(jī)物：如糖類、油脂、蛋白質(zhì)、石油、天然氣、天然橡膠等。

合成有機(jī)物：塑料、合成纖維、合成橡膠、合成藥物等。

2、具有特殊功能有機(jī)物的合成和使用改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人類的生活質(zhì)量。

3、有機(jī)物在維持生命活動(dòng)的過程中發(fā)揮著重要作用。生命體中許多物質(zhì)都是有機(jī)物，如細(xì)胞中存在的糖類、脂肪、氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸等，都是有機(jī)物。

4、藥物中大多數(shù)是有機(jī)化合物，在幫助人們戰(zhàn)勝疾病，延長(zhǎng)壽命的過程中發(fā)揮著重要的作用。

5、1965年，世界上第一次用人工方法合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素在中國(guó)誕生。

課堂小結(jié)：

一、有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。

1、我國(guó)早期的有機(jī)化學(xué)：

2、有機(jī)化學(xué)的形成：

3、現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)：

二、有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1、人類的衣食住行離不開有機(jī)物：

天然有機(jī)物：如糖類、油脂、蛋白質(zhì)、石油、天然氣、天然橡膠等。

合成有機(jī)物：塑料、合成纖維、合成橡膠、合成藥物等。

2、具有特殊功能有機(jī)物的合成和使用改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人類的生活質(zhì)量。

3、有機(jī)物在維持生命活動(dòng)的過程中發(fā)揮著重要作用。

4、藥物中大多數(shù)是有機(jī)化合物，在幫助人們戰(zhàn)勝疾病，延長(zhǎng)壽命的過程中發(fā)揮著重要的作用。

5、1965年，世界上第一次用人工方法合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素在中國(guó)誕生。

課堂練習(xí)：

1、有機(jī)化學(xué)概念是下列哪位科學(xué)家提出的（）

A、道爾頓 B、阿伏加德羅 C、貝采利烏斯 D、門捷列夫

2、下列常見物質(zhì)的主要成分不是有機(jī)物的是（）

A、塑膠跑道 B、面包 C、植物油 D、水泥

3、迄今為止，人類發(fā)現(xiàn)和合成的有機(jī)化合物已經(jīng)超過3000萬(wàn)種，從1995年開始，每年新發(fā)現(xiàn)和新合成的有機(jī)化合物已超過100萬(wàn)種。有機(jī)化合物種類繁多的主要原因是（）

A、含有H元素 B、含有O元素 C、含有C元素 D、研究的人多

4、人類第一次用無(wú)機(jī)化合物人工合成的有機(jī)物是（）

A、乙醇 B、食醋 C、甲烷 D、尿素

5、世界上第一次人工合成的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素是由下列哪國(guó)科學(xué)家完成的（）

A、美國(guó) B、俄國(guó) C、中國(guó) D、英國(guó)

6、NH4CNO與尿素的關(guān)系是（）

A、同種物質(zhì) B、同分異構(gòu)體 C、同素異形體 D、同位素

7、上海環(huán)保部門為了使城市生活垃圾得到合理利用，近年來(lái)逐步實(shí)施了生活垃圾分類投放的辦法。其中塑料袋、廢紙、舊橡膠制品等屬于（）

A、無(wú)機(jī)物 B、有機(jī)物 C、鹽類 D、非金屬單質(zhì)

8、鑒別四氯化碳和乙醇兩種有機(jī)溶劑應(yīng)該使用什么方法是最簡(jiǎn)單？書寫出鑒別的原理和實(shí)驗(yàn)的步驟。

9、經(jīng)元素分析后，發(fā)現(xiàn)某烴的含碳量為82.76%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則為17.24%，且相對(duì)分子質(zhì)量為58，試推斷該烴的分子式。

課堂練習(xí)參考答案：

1、C

2、D

3、C

4、D

5、C

6、B

7、B8、分別取少量的四氯化碳、乙醇加入兩支試管中，分別往兩支試管中加水，互溶的原樣品是乙醇，會(huì)分層的原樣品是四氯化碳。

主要利用二者與水混合時(shí)在水中的溶解性不同：四氯化碳難溶于水，而乙醇易溶于水的，所以，依照混合后是否分層即可以區(qū)別這兩種物質(zhì)。

9、C4H10

解析：該物質(zhì)中N(C)∶N(H)=(82.76%/12)∶(17.24%/1)= 2∶

5可設(shè)其分子式為（C2H5）n，由于該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為58

則（12×2+5）×n = 58

計(jì)算可得：n = 2，故分子是為C4H10。

布置作業(yè)：

1、題綱8、92、練習(xí)冊(cè)P6基礎(chǔ)梳理 P8優(yōu)化訓(xùn)練1-

8、13

第三篇：淺談金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

淺談金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

Development and application of metal organic chemistry

摘要：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及交叉學(xué)科的不斷出現(xiàn), 金屬有機(jī)化學(xué)這一新興學(xué)科也逐漸發(fā)展起來(lái)。其研究的重點(diǎn)是碳-disciplines continue to emerge.Metal Organic Chemistry this emerging disciplines gradually developing.The focus of their research is carbon--Key metal compounds form, nature and application.Its development has broken the traditional organic and inorganic chemistry boundaries, and theoretical chemistry, synthetic chemistry, catalysis, chemical structure, biological, inorganic chemistry, polymer science interweave together, become one of the areas of modern chemistry frontiers.Metal organic compounds are widely used in medicine, agriculture, industry and other fields 關(guān)鍵詞：

金屬有機(jī)化學(xué) Metal Organic Chemistry；金屬有機(jī)化合物 organometallic compound；發(fā)展 development；應(yīng)用 Application 前言：

縱觀金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展史，其特點(diǎn)是——有趣又有用，有趣在于其具有多樣性和意外性，因此，有人說(shuō)：金屬有機(jī)化學(xué)的歷史是一部充滿意外發(fā)現(xiàn)的歷史。最早的金屬有機(jī)化合物是1827年由丹麥藥劑師Zeise用乙醇和氯鉑酸鹽反應(yīng)而合成的；比俄國(guó)門捷列夫1869年提出元素周期表約早40年，與有機(jī)合成之父合成尿素幾乎同一時(shí)期（1828年）.金屬有機(jī)化合物是金屬與有機(jī)基團(tuán)以金屬與碳直接成鍵而成的化合物 ；因而，金屬與碳間有氧、硫、氮等原子相隔時(shí)，不管該金屬化合物多么象有機(jī)化合物，也不能稱為金屬有機(jī)化合物。

金屬有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)交疊的一門分支課程，主要講述含金屬離子的有機(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)、合成等各種問題。因此具有廣闊的發(fā)展前景與廣泛的應(yīng)用方向。

一、金屬有機(jī)化合物的組成：

金屬有機(jī)化合物，就是碳原子和金屬原子直接相連的化合物。最早的金屬有機(jī)化合物，比如格式試劑。而叔丁醇鉀之類的化合物，由于是金屬跟氧相連的化學(xué)結(jié)構(gòu)，所以其不屬于金屬有機(jī)化合物的范疇。廣義的金屬有機(jī)化合物，將硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等帶有金屬性質(zhì)的 非金屬都算成金屬，實(shí)際上已經(jīng)超越了經(jīng)典金屬有機(jī)化合物的范疇。但是由于元素有機(jī)化學(xué)和金屬有機(jī)化學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，將其混 在一起也不致引起太大的混亂

二、金屬有機(jī)化學(xué)的分類：

1、金屬有機(jī)化合物的合成及其性質(zhì)

研究者專門合成金屬有機(jī)化合物，并研究這些化合物（通常是晶體）的物理學(xué)性質(zhì)及其在材料學(xué)、高分子科學(xué)上的應(yīng)用。

2、金屬有機(jī)合成化學(xué)

研究者專門研究金屬有機(jī)化合物在合成中的應(yīng)用，雖然也合成金屬有機(jī)化合物，甚至設(shè)計(jì)配體，但是目的在于探究其在有機(jī)合成學(xué)上的作用。主要是催化性能，有時(shí)也會(huì)有計(jì)量的金屬有機(jī)化合物參與反應(yīng)。

三、金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展前景 進(jìn)入到21世紀(jì)，環(huán)保成為了人們不可避免的話題，能源的大量消耗與污染的大量產(chǎn)生讓沉浸在發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)中的人們意識(shí)到周邊生活環(huán)境的改變，意識(shí)到自身對(duì)環(huán)境的污染與破壞，意識(shí)到環(huán)保應(yīng)該成為最重要的目標(biāo)之一。過渡金屬的催化的高選擇性能使金屬有機(jī)化學(xué)能夠扮演原子經(jīng)濟(jì)性的主要角色。同時(shí)綠色化學(xué)的12條準(zhǔn)則可以通過金屬有機(jī)化學(xué)達(dá)到。

化學(xué)的分支之一材料化學(xué)是當(dāng)今的熱門學(xué)科，隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)材料的需求越來(lái)越高且越來(lái)越復(fù)雜，應(yīng)用金屬有機(jī)化合物作為催化劑合成電子材料、光學(xué)材料和具有特種性能的無(wú)機(jī)材料將是大有作為的。同時(shí)金屬有機(jī)化合物本身作為材料也是研究的熱點(diǎn)，也具有廣泛的應(yīng)用前景。

以人工固氮和人工太陽(yáng)能為主體的模擬生物功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源和的可持續(xù)利用是21世紀(jì)能源方面研究的熱點(diǎn)及前沿。實(shí)現(xiàn)這一過程的核心問題是模擬并應(yīng)用自然界中植物用于固氮和轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的酶和葉綠素，而酶的大部分和葉綠素是金屬有機(jī)化合物。

四、金屬有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用

1.在工業(yè)中，金屬有機(jī)物被大量用作石油化工、精細(xì)化工、高分子化工中的催化劑。用丙烯、水喝一氧化碳為原料，在八羰基合二鈷催化下經(jīng)氫甲酰化生成丁醛替代了乙醛的醇醛縮合法。金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展為工業(yè)提供了一系列高活性、高選擇性的新型催化劑，還為在分子水平上的現(xiàn)代化催化理論提供了科學(xué)依據(jù)。

2.在農(nóng)業(yè)中，有機(jī)銻、汞等藥物用作除草劑、有機(jī)磷用作殺蟲劑，具有高效、低毒、低殘留、廣譜的特性，是目前應(yīng)用廣泛的農(nóng)藥之一 3.在生活中，金屬有機(jī)物也有重要作用。如二戊鐵，其最具前途的應(yīng)用是航天工業(yè)及固、液、氣體燃料中作節(jié)能添加劑。將其按千分之一的比例加入燃料中，可節(jié)能5-10%，同時(shí)清除30-70%因燃燒產(chǎn)生的煙霧，是很好的環(huán)保用品。

4.在新、特藥研究中，曾用有機(jī)銻化合物消滅了血吸蟲病和治療黑熱病、治愈了血吸蟲病患者76萬(wàn)人，黑熱病患者60萬(wàn)人。人們還發(fā)現(xiàn)某些金屬茂類化合物具有抗癌活性。

5、在二次能源中，地球上貯藏的煤和石油開采過度，預(yù)計(jì)到2020年，由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器提供的能量將占世界能量需求的10-15%。而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為能貯、可運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)能之前景也很誘人，可以以水和大氣為原料生產(chǎn)燃料和化工料，氫氣、烴、一氧化碳、醇等產(chǎn)品，其中可以光解水產(chǎn)生氫氣最令人感興趣，氫是最具前途的二次能源，具有密度小、燃燒值大、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，原料誰(shuí)在地球上貯量極大。目前最具前途的方法仍是光解水，而用來(lái)吸收光能的金屬有機(jī)物，作為光敏劑種類之一，具有廣闊應(yīng)用前景。

總結(jié)：

發(fā)展金屬有機(jī)化學(xué)不僅具有重要的科學(xué)意義，還和開辟新能源、開發(fā)新型化學(xué)和反應(yīng)、研究新的合成方法、探索生命現(xiàn)象本質(zhì)、合成新材料、試制抗癌藥物和其他特效藥物，以及保護(hù)環(huán)境等一系列當(dāng)前世界上最重要的科研課題，都有著時(shí)分密切的關(guān)系。目前金屬有機(jī)化學(xué)已成為無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和理論化學(xué)研究的共同研究對(duì)象，具有巨大的發(fā)展?jié)摿洼x煌的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

何仁編著.配位催化與金屬有機(jī)化學(xué).R.布里斯羅著.化學(xué)的今天和明天 陸熙炎主編.金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)化學(xué) 王延吉、趙新強(qiáng)主編.綠色化學(xué)催化過程與工藝 黃耀曾.漫談金屬有機(jī)化學(xué)

第四篇：金屬有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用

金屬有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用

——一門交叉學(xué)科的興起

摘要：按時(shí)間順序分階段介紹了金屬有機(jī)化學(xué)這門交叉學(xué)科的產(chǎn)生、發(fā)展及發(fā)展規(guī)律、在實(shí)踐中的應(yīng)用，以及從中體會(huì)到的學(xué)科的研究方法，并通過其前沿問題對(duì)其未來(lái)發(fā)展做作了展望。

關(guān)鍵詞：金屬有機(jī)化學(xué) 學(xué)科發(fā)展歷史 發(fā)展規(guī)律 未來(lái)展望 研究方法

著名的物理學(xué)家普朗克曾說(shuō)過：“科學(xué)是內(nèi)在的整體。它被分解為單獨(dú)的部門不是取決于物質(zhì)的本質(zhì)，而是取決于人類認(rèn)識(shí)的局限性。”作為“中心的，實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)”的化學(xué)，其發(fā)展過程中由于客觀條件所限制而形成的認(rèn)識(shí)上的局限性同樣理所當(dāng)然地導(dǎo)致了其內(nèi)部學(xué)科的分化。但是人類認(rèn)識(shí)的進(jìn)步是必然的歷史趨勢(shì)，同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的高度分化和高度綜合的整體化趨勢(shì)也促成了當(dāng)初分化了的學(xué)科之間的交叉和滲透。金屬有機(jī)化學(xué)作為化學(xué)中無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)兩大學(xué)科的交叉從產(chǎn)生到發(fā)展直到今天逐漸地現(xiàn)代化，它始終處于化學(xué)學(xué)科和化工學(xué)科的最前線，生機(jī)勃勃，碩果累累。

化學(xué)主要是研究物質(zhì)地組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；研究物質(zhì)在各種不同聚集態(tài)下，在分子與原子水平上的變化和反應(yīng)規(guī)律、結(jié)構(gòu)和各種性質(zhì)之間的相互關(guān)系；以及變化和反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)變化，能量關(guān)系和對(duì)各種性質(zhì)的影響的科學(xué)。金屬有機(jī)化學(xué)所研究的對(duì)象一般是指其結(jié)構(gòu)中存在金屬－碳鍵的化合物。在目前為止人類發(fā)現(xiàn)的110多種化學(xué)元素中，金屬元素占絕大部分，而碳元素所衍生出的有機(jī)物不僅數(shù)量龐大，而且增長(zhǎng)速度也很快，將這兩類以前人們認(rèn)為互不相干的物質(zhì)組合起來(lái)形成的金屬有機(jī)化合物不僅僅是兩者簡(jiǎn)單的加和關(guān)系，而應(yīng)是乘積倍數(shù)關(guān)系。其中的許多金屬有機(jī)化合物已經(jīng)為人類進(jìn)步和國(guó)民生產(chǎn)做出了特殊的貢獻(xiàn)，更重要的是，金屬有機(jī)化學(xué)是一門年輕的科學(xué)，是一座剛剛開始發(fā)掘的寶藏，發(fā)展及應(yīng)用潛力不可估量。下面就按時(shí)間順序來(lái)說(shuō)明金屬有機(jī)化學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展及其規(guī)律以及在實(shí)踐中的應(yīng)用，并探討學(xué)科的研究方法。

一.金屬有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與基本成形階段（1823～1950年）1827年，丹麥藥劑師蔡司（W.C.Zeise）在加熱PtCl2/KCl的乙醇溶液時(shí)無(wú)意中得到了一種黃色的沉淀，由于當(dāng)時(shí)的條件所限，他未能表征出這種黃色沉淀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)已證明，這個(gè)化合物為金屬有機(jī)化合物。蔡司可能不會(huì)想到，他無(wú)意中得到的這第一個(gè)技術(shù)有機(jī)化合物標(biāo)志著的無(wú)機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)的交叉學(xué)科金屬有機(jī)化學(xué)的開端竟然比德國(guó)化學(xué)家維勒（F.Wohler）由無(wú)機(jī)化合物合成有機(jī)物尿素而首次在無(wú)機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)這個(gè)當(dāng)初人們認(rèn)為不可逾越的鴻溝之間架起橋梁還要早一年。

第一個(gè)系統(tǒng)研究金屬有機(jī)化學(xué)的首推英國(guó)化學(xué)家福朗克蘭（E.Frankland）。起初，他把他制得的一些化合物錯(cuò)誤地認(rèn)為是他所想要“捕捉”的自由基，但實(shí)際上得到的是金屬有機(jī)化合物。難能可貴的是，當(dāng)他后來(lái)發(fā)現(xiàn)他得非所愿時(shí)，不但沒有氣餒，反而更深入地研究了這種“新奇”的化合物，總結(jié)出了金屬有機(jī)化學(xué)的定義。

1899年，法國(guó)化學(xué)家格利雅（V.Grignard）在他的老師巴比爾（P.Barbier）的引導(dǎo)下，在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了鎂有機(jī)化合物RMgX并將它用于有機(jī)合成。這是本階段金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的最重要的一頁(yè)。他所發(fā)現(xiàn)的新試劑開創(chuàng)的新的有機(jī)合成方法在如今仍被廣泛應(yīng)用。由于他的卓越貢獻(xiàn)，1912年，他獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，這也是第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的金屬有機(jī)化學(xué)家。當(dāng)時(shí)格利雅得知自己獲獎(jiǎng)后，曾寫信強(qiáng)烈要求評(píng)審委員會(huì)讓他與他老師巴比爾一起分享此獎(jiǎng)，遺憾的是他的提議遭到了拒絕。

1922年美國(guó)的米基里（T.Midgeley）發(fā)現(xiàn)了四乙基鉛及其優(yōu)良的汽油抗震性。于是1923年便在工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)用來(lái)作汽油抗震劑，這是第一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)的金屬有機(jī)化合物，但后來(lái)鉛嚴(yán)重影響兒童智力發(fā)育的發(fā)現(xiàn)給這種“優(yōu)良”的抗震劑判了死刑，現(xiàn)在基本上已經(jīng)被淘汰。

工業(yè)上第一次用金屬有機(jī)化合物作為催化劑的配位催化過程是1938年的德國(guó)Ruhrchemie化學(xué)公司的羅倫（Ｏ.Rolen）發(fā)現(xiàn)的氫甲基化反應(yīng)，以此開創(chuàng)了金屬有機(jī)化學(xué)中的著名的羰基合成及配位催化學(xué)科。

綜觀這一時(shí)期金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，有以下特點(diǎn)：

1.以經(jīng)驗(yàn)積累為主，同時(shí)由于社會(huì)需要的推動(dòng)，金屬有機(jī)化學(xué)開始初步地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。無(wú)論是蔡司的偶然，還是福朗克蘭的無(wú)意，但最終是他們奠定了金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的基石，都處于金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的感性認(rèn)識(shí)階段?？梢哉f(shuō)，偶然性中有必然性，而金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的必然性通過一件件的偶然發(fā)展表現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)社會(huì)需要的強(qiáng)大推動(dòng)力使得偶然發(fā)現(xiàn)的具有某些實(shí)用價(jià)值的金屬有機(jī)化合物迅速地工業(yè)化并廣泛應(yīng)用，這種在不成熟的理論條件下的工業(yè)化無(wú)疑為“技術(shù)悖論”發(fā)揮其作用提供了滋生的溫床。

2.以開創(chuàng)性工作居多，以提供后續(xù)發(fā)展的理論起點(diǎn)見長(zhǎng)。學(xué)科交叉的最初一步這層窗戶紙通常是偶然中被捅破的。雖然邁出的這第一步在理論上看來(lái)極不完善，在實(shí)踐上也沒有指導(dǎo)意義，但它是具有開創(chuàng)性，就象在人類進(jìn)化過程中第一只直立行走的類人猿邁出的第一步。同時(shí)，在當(dāng)時(shí)的客觀條件下，那些科學(xué)家很難就他們的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行更進(jìn)一步的分子水平上的結(jié)構(gòu)檢測(cè)，從而不能將其上升到由宏觀到微觀，再由微觀反過來(lái)影響宏觀的方法高度，但其所積累下來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)成為下一階段研究的理論的起點(diǎn)。

3.在研究方法上，雖然這一時(shí)期整個(gè)化學(xué)的研究環(huán)境比較艱苦，再加上金屬有機(jī)化合物對(duì)空氣對(duì)水比較敏感，常常化學(xué)家花了九牛二虎之力眼看就要得到產(chǎn)物了，但一不小心見一下空氣，整個(gè)實(shí)驗(yàn)都白費(fèi)！曾經(jīng)有一個(gè)金屬有機(jī)化學(xué)家說(shuō)幾乎每一個(gè)當(dāng)時(shí)的從事金屬有機(jī)的人都有過幾次這樣“只有哭鼻子”的經(jīng)歷。但就在這樣艱苦的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)時(shí)金屬有機(jī)化學(xué)的奠基者們沒有氣餒，并善于觀察，從偶然中找到必然。油浴分析條件差，對(duì)物質(zhì)判斷的失誤是常事，但人們能從錯(cuò)誤中總結(jié)，善于從失誤中找到教訓(xùn)，錯(cuò)誤或失誤有其必然的價(jià)值，往往能得到種瓜得豆的效果。

二.金屬有機(jī)化學(xué)的飛速發(fā)展階段（1951－20世紀(jì)90年代初）1951年鮑森（P.L.Pauson）和米勒(S.A.Miller)的并非預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，偶然地發(fā)現(xiàn)了二茂鐵，由此引發(fā)的對(duì)金屬有機(jī)化學(xué)原有理論上挑戰(zhàn)揭開了金屬有機(jī)化學(xué)發(fā)展的新序幕。這個(gè)發(fā)現(xiàn)是有里程碑式意義的。有了挑戰(zhàn)就意味著有了進(jìn)步的可能，即“窮則變，變則通?！睉{著威爾金森（G.Wilkinson）和伍德沃德(R.B.Woodward)的智慧以及費(fèi)舍爾（F.O.Fisher）辛勤工作，借助當(dāng)時(shí)X射線衍射，核磁共掁，紅外光譜等物理發(fā)展而提供的先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)手段，二茂鐵的結(jié)構(gòu)得以確認(rèn)為三明治夾心結(jié)構(gòu)。這個(gè)具有美妙而富有創(chuàng)意構(gòu)型的分子不光使波瀾不驚發(fā)展著的金屬有機(jī)化學(xué)變得激流澎湃，同時(shí)也給理論化學(xué)中的分子軌道理論的發(fā)展提供了研究平臺(tái)。

同時(shí)金屬有機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用好像也不甘示弱，1953－1955年德國(guó)化學(xué)家齊格勒（K.Ziegler）和意大利化學(xué)家納塔(G.Natt)發(fā)現(xiàn)了著名的乙烯、丙烯和其它烯烴聚合的Ziegler－Natt催化劑。這又是善于從偶然的事件中看到隱藏在后面的規(guī)律并成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的成功事例。它能使得乙烯在較低壓力下得到高密度的聚乙烯。高密度的聚乙烯在硬度、強(qiáng)度、抗環(huán)境壓力開裂性等性能上都比原有的在高壓下聚合得到的低密度聚乙烯好，較適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)工業(yè)制品和生活用品，加上低壓法生產(chǎn)相對(duì)高壓法生產(chǎn)聚乙烯容易得多，因此聚乙烯工業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，聚乙烯很快成為產(chǎn)量最大得塑料品種。隨后在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的定向聚合技術(shù)，不僅使高分子材料的生產(chǎn)上了一個(gè)臺(tái)階，而且也為配位催化作用開辟了廣闊的研究領(lǐng)域，為現(xiàn)代合成材料工業(yè)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)還是高分子科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗鼧?biāo)志著人類第一次可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)從乙烯、二乙烯及其其他單體合成過去只有生物體內(nèi)才能合成的高分子。

1958年，德國(guó)Wacker Chemie化學(xué)公司的施密特(J.Smidt)實(shí)現(xiàn)了在鈀催化下乙烯氧化合成乙酸的著名的瓦克工藝。施密特的特殊貢獻(xiàn)不在于發(fā)現(xiàn)了什么新的化學(xué)反應(yīng)，而是將以前發(fā)現(xiàn)的大家熟知的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)有機(jī)地巧妙“組合”在了一起，產(chǎn)生了“1+1>2”效應(yīng)。同時(shí)他用鈀代替汞作催化劑而消除了其對(duì)環(huán)境的污染危害。另外，瓦克工藝地發(fā)展使價(jià)廉的乙烯取代了價(jià)格昂貴、工業(yè)能耗高的乙炔成為化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料。

在金屬有機(jī)開始蓬勃發(fā)展的背景之下，研究工作更需要研究者之間的合作與交流。于是1963年的一屆金屬有機(jī)化學(xué)國(guó)際會(huì)議在美國(guó)辛辛納提州（Cincinnati,Ohio）召開，并開始出版金屬有機(jī)化學(xué)雜志。

從此，金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展全方位開始欣欣向榮起來(lái)。20世紀(jì)60年代末期，大量新的、不同類型的金屬有機(jī)化合物被合成出來(lái)。同時(shí)物理學(xué)的發(fā)展為其提供了更為先進(jìn)的檢測(cè)手段，使得通過對(duì)它們結(jié)構(gòu)的測(cè)定而發(fā)現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)類型。典型的代表就是1965年威爾金森（G.Wilkinson）合成了銠－膦配合物及發(fā)現(xiàn)了它優(yōu)良的催化性能。由伍德沃德(R.B.Woodward)領(lǐng)導(dǎo)下的B12合成的成功宣告人類可以合成任何自然界存在的物質(zhì)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，科學(xué)家們逐漸歸納形成了一些金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的基元反應(yīng)，從這些基元反應(yīng)有發(fā)展成一些合成上有應(yīng)用價(jià)值的反應(yīng)。可以這么說(shuō)，60年代金屬有機(jī)化合物的合成、結(jié)構(gòu)以及X－射線晶體結(jié)構(gòu)的研究是70年代金屬有機(jī)化合物在催化和合成中應(yīng)用的前奏。這些反應(yīng)往往是溫和的，具有選擇性的。例如，Monsanto公司的鮑里克(F.E.Paulik)實(shí)現(xiàn)了甲醇羰化制乙酸，而且這還是典型的綠色化學(xué)反應(yīng)過程。凱姆（W.Keim）發(fā)現(xiàn)了鎳配合物催化乙烯齊聚合成α－烯烴的SHOP工藝，開創(chuàng)了均相催化復(fù)相化的成功先例，解決了催化劑與產(chǎn)物分離的難題。

到20世紀(jì)70年代末，結(jié)合金屬有機(jī)化合物的催化和選擇性這兩個(gè)性質(zhì)發(fā)展成了催化的不對(duì)稱合成。Monsanto公司的諾爾斯(W.Knowles)合成了治療帕金森病的特效藥L-Dopa，開創(chuàng)了不對(duì)稱催化的新紀(jì)元。這又是人們利用金屬有機(jī)化合物的某些優(yōu)良特性，然后放大、組合來(lái)為人類造福。自然界存在的許多化合物是有手性的，也就是說(shuō)它本身與它的鏡像不能完全重合，就像人的左右手一樣。拿藥物分子來(lái)說(shuō)，他的空間構(gòu)型的某一種形式才對(duì)疾病有效，其他的構(gòu)型沒有療效，或者藥效相反，甚至對(duì)人體有害。震驚了歐洲的“反應(yīng)停”事件就是很好的例子。如何得到我們想要的那種構(gòu)型呢？金屬有機(jī)化合物有了用武之地。金屬有機(jī)化合物就像我們?nèi)说囊恢皇郑?dāng)它與藥物分子反應(yīng)時(shí)，就像人握手一樣，兩只右手或兩只左手握在一塊比一左手和一右手握在一起匹配，于是通過設(shè)計(jì)的金屬有機(jī)化合物催化劑得到我們所需要的藥物分子。這一學(xué)科經(jīng)過20世紀(jì)80年代的經(jīng)驗(yàn)積累，到了20世紀(jì)90年代有了飛速的發(fā)展。對(duì)其作出了卓越貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家諾爾斯(W.Knowles)、沙普勒斯（K.B.Sharpless）和野依良治也于2001年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

這一時(shí)期的金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展有以下特點(diǎn)：

1.作為化學(xué)的熱點(diǎn)學(xué)科之一，它在理論和實(shí)踐上都有了長(zhǎng)足的發(fā)展完善。50年代后的20多年期間，共有8位化學(xué)大師由于在金屬有機(jī)化學(xué)研究中的成就爾獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在20年期間內(nèi)諾貝爾獎(jiǎng)如此集中地授予同一三級(jí)學(xué)科是史無(wú)前例的。

2.在研究方法上有復(fù)雜到簡(jiǎn)單，再由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。面對(duì)20世紀(jì)50、60年代積累起來(lái)的繁紛復(fù)雜的金屬有機(jī)反應(yīng)，化學(xué)家通過分類，歸納最終與70年代發(fā)現(xiàn)了金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的幾個(gè)基元反應(yīng)，然后，將這幾個(gè)基元反應(yīng)通過演繹的方式來(lái)指導(dǎo)以后金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)化生產(chǎn)，促成了70年代后半期金屬有機(jī)化學(xué)相關(guān)反應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)及不對(duì)稱催化的形成。

3.由理論研究到工業(yè)化生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)變的時(shí)間跨度變得愈來(lái)越短。往往是某一個(gè)具有價(jià)值的反應(yīng)過程從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到完善、再到工業(yè)上的小試中試、最后到工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)要不上五年的時(shí)間，甚至更短。而這一過程過去則需要幾十年或者更長(zhǎng)。這一時(shí)期的化學(xué)家不光想著發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)或化合物和結(jié)構(gòu)，他們更關(guān)心和看重他們的發(fā)現(xiàn)的反應(yīng)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用和所發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)的用途及工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。

4.在研究方法上，化學(xué)家成功應(yīng)用新的檢測(cè)手段為我所用，善于從前輩的豐富的經(jīng)驗(yàn)積累中升華出理論，并將理論重新應(yīng)用于實(shí)踐，得到新的問題，在解決新問題的同時(shí)有進(jìn)一步發(fā)展了理論。

三.金屬有機(jī)化學(xué)的前沿問題及未來(lái)展望

1.環(huán)保 20世紀(jì)90年代末，化學(xué)面臨著環(huán)境問題的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，原子經(jīng)濟(jì)性（指原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成所需要的產(chǎn)物）成了綠色化學(xué)的主要內(nèi)容。過渡金屬催化的高選擇性能使金屬有機(jī)化學(xué)能夠扮演這個(gè)重要角色。同時(shí)綠色化學(xué)的12條準(zhǔn)則中的大部分可以借助金屬有機(jī)化學(xué)達(dá)到。比如預(yù)防環(huán)境污染、使用安全的助劑、提高能源經(jīng)濟(jì)性、減少衍生物、新型催化劑的開發(fā)等。這需要化學(xué)家，環(huán)境學(xué)者與專家的密切協(xié)作。

2.材料 應(yīng)用金屬有機(jī)機(jī)化合物作為催化劑合成電子材料、光學(xué)材料和具有特種性能的無(wú)機(jī)材料將是大有作為的。同時(shí)金屬有機(jī)化合物本身作為材料也是研究的熱點(diǎn)并又廣闊的應(yīng)用前景。這方面需要化學(xué)家、物理學(xué)家、材料科學(xué)家、技術(shù)專家的密切合作。

3.能源 以人工固氮及人工太陽(yáng)能為主體的模擬生物功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的可持續(xù)性利用是21世紀(jì)能源方面研究的熱點(diǎn)及前沿。實(shí)現(xiàn)這一過程的核心問題是模擬并應(yīng)用自然界中植物用于固氮和轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能的化學(xué)物質(zhì)酶和葉綠素。而酶的大部分和葉綠素是金屬有機(jī)化合物。金屬有機(jī)化學(xué)在新能源利用方面責(zé)無(wú)旁貸也將大有作為。當(dāng)然化學(xué)家還需要與生物學(xué)家，工程技術(shù)專家的共同協(xié)作。4.健康 生命最寶貴，而維持健康及治療疾病的藥物的研究與開發(fā)將是21世紀(jì)研究的熱點(diǎn)。金屬有機(jī)化合物不僅可以通過其催化性能來(lái)實(shí)現(xiàn)手性藥物的合成，而且過去有機(jī)銻對(duì)血吸蟲病、順鉑對(duì)癌癥的優(yōu)良療效預(yù)示著金屬有機(jī)化合物本身就是藥物的大寶庫(kù)。這需要免疫學(xué)家、放射學(xué)家、酶化學(xué)家的通力協(xié)作。

總之，在新的檢測(cè)手段的強(qiáng)力支持下，在市場(chǎng)需求的不斷拉動(dòng)下，在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，金屬有機(jī)化學(xué)將成為新世紀(jì)環(huán)保、材料、能源及人類健康等方面研究開發(fā)的熱門學(xué)科，其發(fā)展應(yīng)用前景不可限量。

四.總結(jié)

作為一門交叉學(xué)科，金屬有機(jī)化學(xué)自產(chǎn)生之日起，在社會(huì)需求的推動(dòng)，本身問題的解決的拉動(dòng)下，目前已成為化學(xué)中最活潑的學(xué)科之一。在它的發(fā)展過程中不僅屢次打破人們認(rèn)識(shí)上的范式，而且在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化過程中大大促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。在新的世紀(jì)里，金屬有機(jī)化學(xué)與新的具有活力的學(xué)科再次交叉，必將在環(huán)保、材料、能源和人類健康方面做出新的貢獻(xiàn)。

參 考 資 料

1.何仁編著.配位催化與金屬有機(jī)化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 2.R.布里斯羅著.化學(xué)的今天和明天：一門中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué).北京：科學(xué)出版社，1998 3.陸熙炎主編.金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 4.王延吉，趙新強(qiáng)編著.綠色催化過程與工藝.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 5.黃耀曾.漫談金屬有機(jī)化學(xué).中國(guó)教育星教育資源庫(kù)及平臺(tái)

6.王佛松，王夔等主編.展望21世紀(jì)的化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 7.周嘉華，倪莉著.造化之功：再顯輝煌的化學(xué).廣州：廣東人民出版社，2000 8.袁翰青，應(yīng)禮文.化學(xué)重要史實(shí).北京：人民教育出版社，1989 9.劉則淵.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與馬克思主義.大連：大連理工大學(xué)研究生院，2001 陳昌曙主編.自然辯證法概論新編.沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2001

第五篇：有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與制藥的關(guān)系

有機(jī)化學(xué)的發(fā)展與制藥的關(guān)系

藥物的使用與起源十分古老。最早可以追溯到三皇五帝時(shí)期的神農(nóng)氏嘗百草之時(shí)。神農(nóng)氏，傳說(shuō)中的農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥的發(fā)明者。炎帝神農(nóng)氏跋山涉水，行遍三湘大地，嘗遍百草，了解百草之平毒寒溫之藥性。神農(nóng)在嘗百草的過程中，識(shí)別了百草，發(fā)現(xiàn)了具有攻毒祛病、養(yǎng)生保健的中藥。神農(nóng)本草經(jīng)記載了365味中藥，大多數(shù)至今仍在習(xí)用。

而明代偉大的醫(yī)藥家李時(shí)珍所撰寫的《本草綱目》更是將草藥學(xué)（又被稱為藥物的發(fā)現(xiàn)階段）的發(fā)展推向了頂端。其書中載有藥物1892種，其中載有新藥374種，書中還繪制了1111幅精美的插圖，并且其在藥物分類，藥性理論，生藥研究等方面取得了極大的進(jìn)展。而相同時(shí)期的西方，英國(guó)發(fā)表的《1618年英國(guó)倫敦藥典》同樣記載了超過700種入藥材料。并收錄了大量方劑。可以看出此時(shí)，西醫(yī)與于中醫(yī)在實(shí)際體系上并沒有太大的差距，都是以原生藥通過各種組合形成方劑對(duì)疾病進(jìn)行治療。（而相對(duì)于書的內(nèi)容與容量而言，中國(guó)藥學(xué)應(yīng)該還是處于領(lǐng)先地位的）。但眾所周知，在此之后中藥和西藥走上了一條完全不同的道路。西藥開始崛起，中藥漸漸衰落，并最終形成了我們現(xiàn)有的醫(yī)藥體系。要說(shuō)其中的原因。便不得不提另一門科學(xué)——有機(jī)化學(xué)。

有機(jī)化學(xué)相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)十分年輕的學(xué)科。但其發(fā)展之迅速讓人驚嘆。從1810年左右，首次由貝采利烏斯提出“有機(jī)化學(xué)”這一名詞開始。短短兩百年的時(shí)間，有機(jī)化學(xué)迅速發(fā)展有機(jī)化學(xué)迅速發(fā)展,合成出大量實(shí)用的有機(jī)化合物,建立了包括“在有機(jī)化合物中，碳原子永遠(yuǎn)是四價(jià)的”；“物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系”；“有機(jī)化合物分子中，組成該分子的各原子或基團(tuán)之間相互影響，直接相連的原子間相互影響最大；而不直接相連的原子間的相互影響弱的多?！钡纫幌盗薪?jīng)典有機(jī)結(jié)構(gòu)理論。并迅速發(fā)展為一門具有完備體系的學(xué)科。

看到這里我們不禁會(huì)問，這這一舊一新兩門學(xué)科在歷史上到底擦出了怎樣的火花，才使如今中西藥產(chǎn)生如此巨大的差別呢？不要著急，讓我一點(diǎn)一點(diǎn)來(lái)為大家揭曉有機(jī)化學(xué)與藥學(xué)糾纏不清的前世今生。

前世（歷史）：

一． 天然藥物為主的發(fā)現(xiàn)階段。

在歐洲，1769年，瑞典藥師、化學(xué)家KWS chheels將酒石酸（酒石酸氫鉀）轉(zhuǎn)化為鈣鹽，再用硫酸水解制備成酒石酸，拉開了天然有機(jī)化學(xué)學(xué)的序幕。伴隨著有機(jī)化學(xué)的誕生，西方醫(yī)學(xué)家不在局限于對(duì)于草藥個(gè)體水平的研究。而是開始對(duì)藥物中有效成分進(jìn)行提取。其中1804年，法國(guó)藥師Derosne和德國(guó)藥師FAWSerturner從鴉片中分離出嗎啡，成為藥物化學(xué)的開端。而到了20世紀(jì)50年代，印度民間草藥蘿芙木中發(fā)現(xiàn)降血壓活性成分利血平以及從降血糖草藥長(zhǎng)春花中發(fā)現(xiàn)抗癌成分長(zhǎng)春花堿，興起國(guó)際科學(xué)家從民間草藥中研究生理活性成分的熱潮。在這之后藥物中的有效成分被不斷提取出來(lái)。其中包括我們所熟悉的奎寧，咖啡因等等。

二．合成藥物的開始

而到了19世紀(jì)，有機(jī)化學(xué)工業(yè)從無(wú)到有快速發(fā)展。人們?cè)诿航褂椭蟹蛛x出苯、萘、蒽、甲苯、苯胺等一系列新的化合物。1856年，化學(xué)家帕金(W.H.Parkin1838-1907，英)以苯胺為原料合成了苯胺紫—第一個(gè)人工合成的染料。以后化學(xué)家又合成了一系列染料，發(fā)現(xiàn)了藥物和香料。隨著有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展，臨床醫(yī)學(xué)家開始從有機(jī)化合物中尋找對(duì)疾病有治療作用的化合物，如用氯仿和乙醚作為全身麻醉藥，水合氯醛作為鎮(zhèn)靜催眠藥等都是這樣典型的事例。由于有機(jī)合成化學(xué)為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了化合物基本的來(lái)源，人們?cè)诳偨Y(jié)化合物生物活性的基礎(chǔ)上提出了藥效團(tuán)的概念，指導(dǎo)人們開始有目的的藥物合成研究。

其中最著名的有機(jī)合成藥便是19世紀(jì)末期被合成并成功上市的阿司匹林，它的上市標(biāo)志人們開始進(jìn)入用化學(xué)方法改變天然化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使之成為更理想藥物的新階段。

三．合成藥物的發(fā)展

合成藥物的發(fā)展階段大致是在20 世紀(jì)30年代到60年代。其特點(diǎn)為合成藥物的大量涌現(xiàn)，內(nèi)源性生物活性物質(zhì)的分離、測(cè)定和活性的確定，酶抑制劑的臨床應(yīng)用等。Domagk對(duì)磺胺類藥物的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了藥物體內(nèi)代謝產(chǎn)物作為先導(dǎo)化合物進(jìn)行開發(fā)新藥的先例；英國(guó)細(xì)菌學(xué)家 Flemory發(fā)現(xiàn)了青霉素，開創(chuàng)了抗生素藥物的發(fā)展。?？梢哉f(shuō)這段時(shí)期幾乎開發(fā)出了目前在使用的最重要藥物。

但此時(shí)，由于有機(jī)化學(xué)知識(shí)的不完善。合成藥物的篩選具有一定的盲目性。其中最著名的便是“反應(yīng)?！笔录涸?0世紀(jì)60年代，鎮(zhèn)靜藥沙利度胺（thalidomide,有名“反應(yīng)?！保且詢蓚€(gè)對(duì)應(yīng)題的混合物（外銷旋體）如圖用作緩解妊娠反應(yīng)藥物的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，在歐洲服用過此藥的孕婦中有不少產(chǎn)下海報(bào)狀畸形兒，成為震驚國(guó)際醫(yī)藥界悲慘事件。隨后的研究表明，沙利度胺的兩個(gè)對(duì)映體中，只有R-對(duì)映體具有妊娠緩解作用，而S-對(duì)映體是一種強(qiáng)力致畸劑，在妊娠1-2個(gè)月服用會(huì)導(dǎo)致胎兒畸形。

四.設(shè)計(jì)藥物階段

20世紀(jì)50年代以后，有機(jī)合成技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了新化合物分子合成速度的加快，在固相合成技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的組合化學(xué)（Combination Chemistry)技術(shù)使在同一時(shí)間內(nèi)合成大量不同結(jié)構(gòu)順序或不同取代基的化合物成為可能。組合化學(xué)結(jié)合合理藥物設(shè)計(jì)（Rational Drug Design)，進(jìn)行新藥分子的設(shè)計(jì)和合成，建立分子多樣性的化合物庫(kù)，結(jié)合高通量篩選（High Throughput Screening)技術(shù)，進(jìn)行大范圍、快速、高效的活性篩選，加快了新藥設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)的速度。同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷晚上促進(jìn)了計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)發(fā)展,使藥物設(shè)計(jì)更加趨于合理化。

從制藥的歷史發(fā)展來(lái)看。有機(jī)化學(xué)在其中發(fā)揮了不可磨滅的作用。正如馬克思所說(shuō)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！笨梢哉f(shuō)，沒有有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展，便沒有如今藥學(xué)的繁榮。其最好的例證便是現(xiàn)代中醫(yī)方劑藥學(xué)的衰落。

當(dāng)然，對(duì)于現(xiàn)代制藥來(lái)說(shuō)。有機(jī)化學(xué)同樣發(fā)揮著重要作用。今生（現(xiàn)代）

目前使用的藥物按來(lái)源可分為三大類:①天然來(lái)源的植物藥、礦物藥及來(lái)源于動(dòng)物組織的藥物;②微生物來(lái)源的藥物,如抗生素等;③化學(xué)合成的藥物,就是所謂的化學(xué)藥物或西藥。絕大多數(shù)是化學(xué)合成的藥物;有些來(lái)源于天然物或微生物的藥物,現(xiàn)在也可以用化學(xué)合成的方法制得;有些還可以天然產(chǎn)物中的成分為主要原料經(jīng)化學(xué)合成制得,即所謂的“半合成”藥物。盡管有些藥物的有效成分還不清楚,或化學(xué)結(jié)構(gòu)尚未闡明,但無(wú)論如何它們均屬于化學(xué)物質(zhì)。所以說(shuō)“藥物是特殊的化學(xué)品”

現(xiàn)代制藥的過程是在篩選得要可以優(yōu)化的先導(dǎo)物之后，通過優(yōu)化藥用減少毒性和副作用使先導(dǎo)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新藥的化合物。在這個(gè)過程中有機(jī)化學(xué)的原理知識(shí)為藥物的研發(fā)提供了理論基礎(chǔ)，發(fā)揮了巨大的作用。（所謂的先導(dǎo)化合物的優(yōu)化是指因先導(dǎo)化合物存在著某些缺陷，如活性不夠高，化學(xué)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，毒性較大，選擇性不好，藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)不合理等等，需要對(duì)先導(dǎo)化合物進(jìn)行化學(xué)修飾，進(jìn)一步優(yōu)化使之發(fā)展為理想的藥物，這一過程稱為先導(dǎo)化合物的優(yōu)化。）

同時(shí)，有機(jī)化學(xué)原理不僅在藥物研制中起到至關(guān)重要的作用，而且在藥物檢測(cè)與臨床實(shí)驗(yàn)階段也起到很重要的指導(dǎo)作用。無(wú)視有機(jī)化學(xué)的理論基礎(chǔ)或者忽視藥物成分的微小差異，會(huì)導(dǎo)致患者病情嚴(yán)重，甚至危及生命?！胺磻?yīng)停”便是其中最好的反證。有機(jī)化學(xué)幾乎貫穿了現(xiàn)代新藥研制的全過程。

那為什么制藥與有機(jī)化學(xué)存在如此密切的聯(lián)系呢？

有機(jī)化學(xué)是創(chuàng)造性的科學(xué)。有機(jī)化學(xué)提供了人所創(chuàng)造的物質(zhì)世界。與其他關(guān)心非生命物質(zhì)的科學(xué)不同,有機(jī)化學(xué)不僅關(guān)心非生命物質(zhì),更關(guān)心有生命的活的物質(zhì),所以是“活”的科學(xué)。這便注定了有機(jī)化學(xué)與醫(yī)學(xué)將會(huì)始終糾結(jié)在一起，畢竟其關(guān)注的焦點(diǎn)都是“活”的物質(zhì)。而藥學(xué)又是化學(xué)與醫(yī)學(xué)的橋梁，所以藥學(xué)與有機(jī)化學(xué)密不可分的原因也不難理解了。

天然有機(jī)物的提取拉開了藥物化學(xué)的序幕，化學(xué)合成藥的發(fā)現(xiàn)與使用，藥物構(gòu)效關(guān)系和基本研究方法在19—20世紀(jì)初的相繼建立為藥物化學(xué)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，為藥學(xué)的進(jìn)步提供了充足的動(dòng)力。在制藥的發(fā)展中。有機(jī)化學(xué)作為藥學(xué)的基礎(chǔ)一直發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。并且我們有理由相信，在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間，這樣的關(guān)系還會(huì)一直保持下去。