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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。这些对形成有工业前景的生产方法和工艺是至关重要的，也是现代有机合成的发展方
向。
(2)金属有机化学和有机催化
金属有机化学在20世纪有机化学中是最活跃的研究领域之一，其中特别是与有机催
化联系在一起。均相催化使有机化学、高分子化学、生命科学及现代化学工业发展到一个
新的水平。金属有机化学使人们认识到无机化学和有机化学交叉产生的金属有机化学会产
生如此巨大的活力和作用；同时还发现许多金属有机化合物在生物体系内有重要的生理功

能，如维生素B12，引起了生物学界的关注。由于金属有机化学的本身结构和功能的特殊
性，以及广泛的应用前景，它在21世纪将有更大的发展。
含有碳-金属键的化合物种类甚多，至今还有不少元素周期表上的金属元素尚无合成
的金属有机化合物。因此，金属有机化合物的合成方法有待进一步研究和深入。如1849

年就制得乙基锌〔Zn(C2H5)2〕，发现它有极好的反应性能；以后才相继制得含锂、钠、
钾、镁、铝、汞、锡等的金属有机化合物。但直到20世纪50年代才发展到主族元素和过
渡元素的金属有机化合物。金属有机化合物的结构和性能关系是一个很广泛和重要的研究
领域。如茂金属催化剂，它是烯烃聚合反应的新型催化剂；现在又发现二茂铁可做燃烧催
化剂。应用金属有机化合物作为光学材料、电子材料和医药也是正在开发的领域。在21
世纪将会发现更多具有各种特殊功能、可用作功能材料的金属有机化合物。
金属有机化合物在有机合成的均相催化反应中起着十分重要的作用。往往在金属有机
化合物催化下产生一系列的有机合成反应。各种金属有机化合物的催化活性是不同的，将
其应用于有机合成中将会产生各种不同的反应。有机反应催化剂的研制趋势是模拟那些能
起催化反应的酶。这些模拟酶的选择性催化剂将在化学合成中呈现日新月异的新局面，故
有的诺贝尔化学奖获得者称其为化学酶。
(3)天然有机化学
天然有机化学是研究来自自然界动植物的内源性有机化合物的化学。大自然创造的各
种有机化合物使生物能生存在陆地、高山、海洋、冰雪之中。发掘和认识自然界的这一丰
富资源是世界发展和人类生存的需要，是有机化学主要研究任务之一，也是认识世界的基
础研究。从事天然产物化学研究的目的是希望发现有生理活性的有效成分，或是直接用于
临床药物和用于农业作为增产剂和农药，或是发现有效成分的主结构作为先导化合物，进
一步研究其各种衍生物，从而发展成一类新药、新农药和植物生长调节剂等。对于自然界
的天然产物，有机化学家和药物化学家长期以来一直对它具有广泛的兴趣，并从中已经获
得了许多新药和先导化合物。
(4)物理有机化学
物理有机化学研究有机分子结构与性能的关系，研究有机化学反应机理及用理论计算
化学的方法来理解、预见和发现新的有