化学前沿与发展

1、for the development of multiscale mcomplex chemical systemss for计算模拟结果除了计算者本人，其他人都不相信！实验结果除了实验者本人，其他人都相信！化学前沿进展与机遇第讲无机化学、有机化学能纳米化学与生物学环境化学与大学无机化学元素、单质和无机化合物的来源、制备、结构、性质、变化和应用的一门化学分支。元素同位素同素异形体同分异构体有机化学碳化合物的化学，是有机化合物的结构、性质、的学科。含碳化合物被称为有机化合物是因为以往的化学家们认为含碳物质一定要由生物（有机体）才能制造。生命物质是否有特殊的元素/生命力?1828年，德国化学家中

2、成功，在尿素。生命体是否由特殊元素的？必需元素或生命元素维持活的有机体正常的生物功能所必需的元素。可能有益或辅助营养元素没有这些元素时生命尚可维持，但不能认为是健康的。中性元素或沾污元素普遍存在于组织中，浓度可变，生理作用还没有被完全确定的元素。元素或污染元素阻碍各种代谢活动，影响正常的生理功能。把拍扁就是一张元素周期表？一个70 kg重的人的体内元素组成近似值常量元素及矿物质离子微量及痕量元素微量及痕量元素O44 kgC12.6 kgH6.6 kgN1.8 kgCa1.7 kgP680 gK250 gCl115 gS100 gNa70 gMg42 gFe5-6 gSi3 gZn1.75 gC

3、u280 mgSr280 mgBr140 mgSn140 mgMn70 mgI70 mgAl35 mgPb35 mgBa21 mgMo14 mgB14 mgAs3 mgCo3 mgCr3 mgNi3 mgSe2 mgV2 mg生物体中元素分布常量元素O, C, H, N, P,+S, Ca, Na, K, Cl, Mg微量元素：Fe, Zn, Cu,V, Cr. 99.95%铁蛋白(Ferritin)大部分铁被储存着，只有约35处于激活状态。mg铁铁蛋白是真核细胞的铁的主要场所，一来避免大量铁存在带来的溶解度问题；二来可提供稳定的、可随时调用的铁库。哺乳动物的铁蛋白由24个亚基组成，环绕一个水

4、化铁氧核，核中含有不等量的磷酸根。可以容纳大约4500个铁原子，外径12-13nm，内径7-8nm。铁蛋白在肝脏、脾脏和骨髓中丰富铁蛋白将铁以安全、无毒、可溶形态储存和儿童微量元素检测“近20年来，国内微量元素检测的方式花样，但检测结果都不靠谱。”“只有1%的钙在血液中，身体的自我调节会保持血钙值相对恒定，身体即便缺钙也很难在血液中得到体现，所以通过查血钙的方式确定是否缺钙的做法很荒谬。”协和医院没有将微量元素检测纳入孩子的体检，这一业务。第一医院自2008年7月起也取消了“微量元素检测，除了血铅外，其它项目没有一点价值。”Bertrand定则或最适宜浓度定律每一种元素，在生物体内都有一个安全

5、得最佳浓度范围。在这个浓度范围内，生物体通过体内平衡机制维持组织得元素浓度水平为最佳状态，具有有益得生物效应。元素浓度超过一定界限后，不管是哪种元素都是潜在的有害元素；而某些有害元素在极低浓度下也可能有一定的生物功能。必需元素的剂量响应曲线General Response ological System to an ElementDose 10100mg/d mg/d0.010.500.062Se F0.20101.020必需元素与元素DeathDeathHealth碳的同素异形体C60碳纳米管富勒烯Discovered in 1985Nobel prize Chemistry 1996 Cu

6、rl, Kroto, andSmalleysp2碳纳米材料2D石墨烯2004年2010年奖1996年奖0 D富勒烯1985年1 D碳纳米管1991年3D石墨单原子碳链-C C - C C-= C = C = C = C =Graphene Gold Rush石墨烯淘金潮2001年的搞笑奖悬浮的青蛙科学其实可以很简单！每个人都曾过石墨烯！Early efforts (1990s)plates.R. Ruoffseveral microns in sizeThis impst more extensive rubbing of the patterned (island) HOPG surface

7、 against other flat surfamight be a way to get multiple or even single atomic layers of graphiteWae Heer(Geia InstituteSimple structure. of Technology inComplex debate.anta)sent his letter to the committee on 17 November.monolayer graphite(MG):one-atomic-layer graphiteJ. Phys.: Condens. Matter 9 (19

8、97) 120.科学发现中谁的贡献大？理论者；第一个遇见，但没有；相信它存在并一直追求，但未成功；（无意中发现）第一次;后续深入。有机化学与技术1900-2000年：化学合物和分离了2285万种化有机发展历史推动有机的三件大事:1、尿素的(Wohler)2、有机化合物结构理论的建立包括：碳的四价和成键和苯的结构(Kekule) 3、碳价键的正四面体构型(vaurHoff）1917年，Robinson了托品酮。开创了系统的有机的方法，反应机制和化学结构关系等。并第一次开设了有机课程。20世纪60年代，Merrifield发展了固相技术。20世纪70年代，Corey发展了手性方法。，Kishi全珠

9、穆朗玛峰。海葵毒素，被称为是有机的20世纪90年代，发展了组合化学技术。手性分子与对映体十大最美的化学实验酒石酸对映异构体惰性气体化合物1962年，Neil Bartlett一个惰性气体化合物了第Xe + PtF6 = XePtF6XeF+PtF5-Neil BartlettMiller生命的化学1953年Stanley Miller模拟早期地球环境实验成功基酸.了多种氨O OH2NOHOOHHOOHHOOHOOHOHMe OHHOOHOHOHOHOHOHO OHOHOHOHMeOOOHOHHON HN HOOHOHOHHOHOOMe OHOOHHOMe OMe OHMe OHOHOOHOHO

10、HOHHOOHOHC129H223N3O54,分子量2680，64个手性中心， 可能的异构体是271后的分离提纯化学反应常常不完全常有副反应成本考虑（时间，原料配比等）分离提纯方法蒸馏、结晶、萃取、色谱、离心、过滤等很多化合物的需要经过多步反应！多肽固相化学Robert Bruce Merrifield1984年化学奖组合化学化合物库MN不仅仅适合多肽点击化学（Click Chemistry）点击化学，或化学、速配接合组合式化学、动态组合化学，是由夏(Karl Barry Sharpless)于2001年引入化学概念，主旨是通过小单元的拼接，来快速可靠地完成形形分子的化学.Azide-Alky

11、ne Huisgen Cycloaddition理想点击反应的特征反应应用“组合”的概念，应用范围广；产率高；副产物无害；反应有很强的反应条件简单；选择性；原料和反应试剂易得；反应快速；不使用溶剂或在良性溶剂中进行，最好是水； 产物易通过结晶和蒸馏分离，无需层析柱分离；产物对氧气和水不敏感；反应需要高的热力学驱动力（84kJ/mol）；符合原子经济。组合化学应用与高通量筛选结合，广泛应用于药物开发（发现）。化合物库中选化合物生命？！1953年，上生命。进行了一个著名的模拟地球的实验。2010年,文特尔(Craig Venter)宣布一个完整的组，并导入细胞使之开始。“在这颗星球上所有能够自我的生命体中，首次拥有了这样的一员它的父母，是一台电脑。”量子点复合光电材料目标：量子点-石墨烯复合材料he问题单片石墨烯产量低石墨烯片易的策略从氧化石墨烯（稳定的单片）出发一步还原同时形成复合材料方法量子点-石墨烯复合材