医用化学第一章

医用化学（一）MedicalChemistry(1)

CollegeofLifeScienceandBioengineering1

化学是研究物质的组成、结构、性质、变化规律、存在、应用和合成的一门自然科学。化学与“信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学”等八大高新科技领域都有紧密的联系，产生了许多交叉学科。《Nature》在2001年发表社论说：“化学的形象被其交叉学科的成功所埋没”。第一节医用化学课程的地位和作用-------------第一章绪论----------2-------------第一章绪论----------3生物大分子的结构化学——结构生物学，生物大分子的物理化学——理论生物物理，人类基因组计划——主要内容实际上是基因测序的分析化学、仪器分析和凝胶层析等“分离与分析化学”，并结合生物信息学方法的综合性研究生物体液成份与功能的研究涉及“溶液理论、胶体化学”等方面的大量内容，生物小分子(糖、血红素、叶绿素、维生素)的化学结构的研究，生物大分子（蛋白质、酶）的分离提纯技术及化学结构的研究，活性生物分子的合成（维生素B12、胰岛素）。化学与生命科学的交叉领域-------------第一章绪论----------41、化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一-------------第一章绪论----------光合作用(Photosynthesis)光合作用是绿色植物利用光能，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧气的过程。5光合作用的过程和机理反应中心蛋白-色素复合体：由一对特殊的叶绿素a分子和一些蛋白质组成，能利用光能进行光化学反应——反应中心色素（reactioncenterpigment）-------------第一章绪论----------61、化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一

化学将从分子层次阐明和控制生物过程(如光合作用、动植物生长过程)的机理等方面，为研究开发高效安全肥料、饲料和肥料/饲料添加剂、农药、农用材料（如生物可降解农用薄膜）、环境友好的生物肥料、生物农药打下基础。利用化学或生物的方法增加动植物食品的防病有效成分，改进食品储存加工方法，以减少不安全因素，保持有益成分等，都是化学研究的重要内容。-------------第一章绪论----------7-------------第一章绪论----------8三聚氰胺事件

2008年3月，三鹿奶粉屡遭消费者投诉，三鹿称送检未发生问题；2008年3-9月，全国各地均出现结石儿童；2008年9月11日上午，三鹿称奶粉仍旧合格；2008年9月11日晚间，三鹿承认7000吨奶粉受到污染；2008年9月11日，卫生部提醒停止使用该品种奶粉；2008年9月12日，三鹿辩称是奶农加入了三聚氰胺；2008年9月12-18日，正式处理三鹿事件。三鹿原董事长田文华被拘，石家庄市委副书记、副市长和三名局长被免职；2008年9月16-18日，三聚氰胺引发乳制品行业骨牌效应。2009年1月22日，三鹿“三聚氰胺奶粉”案终审宣判。自08年7月始，全国各地陆续收治婴儿泌尿系统结石患者多达1000余人，9月11日，卫生部调查证实这是由于三鹿集团生产婴幼儿配方奶粉受三聚氰胺污染所致。2010年7月，三聚氰胺超标奶粉事件“卷土重来”：在青海省一家乳制品厂，检测出三聚氰胺超标达500余倍，而原料来自河北等地。事件发生后，有关部门要求严肃查处，杜绝问题奶粉流入市场，彻底查清其来源与销路，坚决予以销毁，并依法追究当事人责任。-------------第一章绪论----------亚硝酸盐中毒

2005年，北京朝阳区毛鸡蛋毒倒32人

2007年，长春集体亚硝酸盐中毒事件致25人住院2008年，深圳比亚迪公司63名员工食物中毒2009年，湖南石门发生误食亚硝酸盐中毒事件

2010年，四川海螺沟中毒事件

2010年，上海闵行亚硝酸盐中毒事件

2011年，甘肃平凉牛奶中毒事件2011年，北京炸鸡块致人死亡事件

9LundbergJ.O.etal.NatureRev.DrugDiscovery7,156,(2008).Citedby218times.

Nitrate—Nitrite—NOPathway-------------第一章绪论----------10LundbergJ.O.etal.NatureRev.DrugDiscovery7,156,(2008).Therapeuticopportunitiesfornitrite-------------第一章绪论----------112、化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用

要研究高效洁净的燃料转化技术和控制低品位燃料的化学反应，使之既能保护环境，又能降低能源的成本。

要开发新能源，满足高效、洁净、经济、安全的要求。（太阳能、化学电源、燃料电池、天然气水合物）

矿产资源的再生利用。-------------第一章绪论----------123、化学继续推动材料科学的发展

微电子材料和器件超导材料新型纳米陶瓷光纤通讯材料聚合物结构材料医用材料-------------第一章绪论----------134、化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障环境化学通过研究各种物质和能的生物效应的化学基础，找出最佳利用条件研究开发对环境无害的化学品，研究对环境无害的生产方式（绿色化学）研究大环境和小环境中不利于健康的因素的产生，并提出优化环境的途径-------------第一章绪论----------14药物化学基因药物的研制

酶抑制剂的研究开发手性药物的合成中医药的现代化常见病和多发病的研制(抗病毒药、老年痴呆症、糖尿病等)-------------第一章绪论----------15

化学是最古老的科学之一，经过下一代科学家的努力，它将仍是最新的科学之一。R.Breslow-------------第一章绪论----------16化学无机化学(InorganicChemistry)有机化学(OrganicChemistry)分析化学(AnalyticChemistry)物理化学(PhysicalChemistry)高分子化学(PolymerChemistry)生物化学（Biochemistry)放射化学与核化学(NuclearChemistry)-------------第一章绪论----------17医用基础化学稀溶液的依数性——溶液基本性质电解质溶液与缓冲溶液——体液、药物胶体——体液、胞液、渗透压平衡化学热力学——反应方向与限度反应动力学——反应速率及影响因素氧化还原反应——电化学物质结构——化学键理论、分子间力配位化学——配合物学习主要内容-------------第一章绪论----------18化学发展史简介

第一阶段：17世纪中期以前化学的历史渊源非常古老，在原始社会，人类生活在这个不停运动、不断变化的物质世界中，大自然的许多化学现象，如森林失火、动植物腐烂、空气和水对许多东西的侵蚀，不断地刺激着人类的感官，一次复一次地印入人类的脑海，人类不再局限于通过自己的本能活动来适应外界环境的变化，而开始依靠集体的力量来与自然界作斗争，人类就是在这种斗争的进程中，在赢得自己的生存和发展的基础上，孕育了包括化学在内的自然科学的萌芽，为世界文明奠定了最初的理论基础

19火的发现为进行化学操作最早打开了方便之门，原始人借助于火，学会了用泥土、铜、青铜或其他易于获取的物质来制作器具。这一时期没有文字记载，后人只能通过对原始人制造的武器、器皿进行分析，才能推测出他们所使用的制取方法和材料。文字的采用使一些化学制取方法留下了比较准确的记载。随着文明的发展以及各种工艺技术的发明和改进，许许多多化学物体已为人所利用，可是，人们总是只关心最后的成品及其用途。只有工匠本人才关心产品制作方法。这些工匠中的大多数，出于一种仿佛几已成为人类天性的本能，为自己及其子孙后代的利益，将手艺绝不外传。他们只靠口头传授来培养后人，因而极少留下工艺过程的文字记载。所以后人也只能根据对各个古文明时期制造和使用的各种器具的分析，来了解他们使用的方法。在这方面，考古学家掌握的各种情况都说明，现在称为化学的这门学问是和人类历史一样悠久的，但也表明史前时期和古文明时期的化学纯粹是经验的产物，决不能算是一门科学。

20千万年间，随着史前人类文明雏型的缓缓发展，火的应用逐渐使人能拥有日益增多的武器和工具，从而带来了新的进步。

在火的使用和制陶技术中，包含一些化学知识的萌芽。但古代工匠甚至没有想到冶炼金属是一种化学工作，也不认为这种工作与他一生的其他活动有什么不同。然而，新的发现一旦出现，立即就会加入文明技术进程，最终成为古代科学

陶器的出现是应该算是化学知识萌芽的较早开端。但古代文明至今保存得最好的器物要算是金属制品了。这种情况非常普遍，以致形成一种惯例：石器时代之后的人类发展时代，都用铜、青铜或铁器等名称表示。甚至连古代人也有类似的观念，只不过他们通常认为文明在逐渐衰退，是从原始的黄金时代退化到了铜器和铁器的时代。在巴比伦人那里，神祗和行星都分别和各种金属联系在一起。

21

考古学的发现表明，人类最早使用的，都是一些天然金属。从埃及和美索不达米亚最古老的墓葬中，就发现了铜和金。尽管这些金属可能是在许多不同地区各自被人发现和得到使用的，但由于各个民族甚至在有文字记载之前就已开辟了贸易通道，所以，各种金属在文明国家间的辗转运送，对古代世界的文明交流无疑起了颇为重要的作用。

继天然的使用之后，接踵而来的巨大进步是发明了从矿石中提炼金属的方法。史前时代定居于伊朗南部的苏美尔人，大约很早以前就在这里发现了用木柴加热来熔炼铜的方法。由于没有设法将所有的矿石进行精选，所以在把铜矿石和锡矿石混合熔炼时，自然很快发现了青铜。青铜与铜相比，硬度高，熔点低，这使它一经发现，就得到广泛的应用。

除金属外，古代人还使用过大量的其他化学物质。釉料在远古时期就已配制成功，后来逐渐改进，成为真正的玻璃。青金石最初可能产于巴比伦，是一种贵重商品，经过自由转运输入埃及，埃及人把它视为金属。巴比伦还制成了人造青金石，还有“埃及蓝”，这是一种钙和铜的混合硅酸盐，在整个古代世界，甚至直到罗马时代，都很驰名，当时的建筑师维持鲁维斯就描述过它的制备方法。

22第二阶段：17世纪中叶以后到20世纪之前

1775年前后，拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说，开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。

门捷列夫发现了元素周期律，使化学成为一门独立的学科。23第三阶段：现代化学发展时期

二十世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。

19世纪末的三大发现：x射线、发射性和电子的发现。24中国的化学史

中国的化学史当然也是毫不逊色的。大约５０００－１１０００年前，我们已会制作陶器，３０００多年前的商朝已有高度精美的青铜器，造纸、磁器、火药更是化学史上的伟大发明。在十六、十七世纪时，中国算得上是世界最先进的国家。“化学”二字我国在１８５６年开始使用。最早出现在英国传教士韦廉臣在1856年出版的《格物探原》一书中。

25中国化学史上的“世界第一”

1.公元前100年中国发明造纸术。公元105年东汉蔡伦总结并推广了纸技术，而欧洲人还在用羊皮抄书呢！

2.公元700--800年唐朝孙思邈在《伏硫磺法》中归早记载了黑火药的三组分（硝酸钾、硫磺和木炭）。火药于13世纪传入阿拉伯，14世纪才传入欧洲。

3.公元前200--后400年中国炼丹术兴起。魏伯阳的《周易参同契》和葛洪的《抱扑子》记录了汞、铅、金、硫等元素和数十药物的性状与配制。公元750年中国炼丹太传入阿拉伯。

4.公元800年唐朝茅华是世界上第一们发现氧气的人。他比英国的普利斯特里（1774年）和瑞典的舍勒（1773年）氧气约早1000年。

5.我国是"纤维之王"----蚕丝的故乡。公元前2000年

中国己经养蚕。公元200年养蚕技术传入日本。

6.公元前600年中国已掌握冶铁技术，比欧洲早1900多年。公元前200年，中国炼出了球墨铸铁，比英美领先2000年。

7.1000多年前中国就能炼锌，早于欧洲400年。

268.公元前2000年中国已会熔铸红铜。公元前1700年中国已开始冶铸青铜。公元900多年我国的胆水浸铜

法是世界上最早的湿法冶金技术（置换法）。

9.1700多年前，中国已能炼铅及铜铅合金。

10.公元前8000--6000年中国已制造陶器。公元200年中国比较成熟地掌握了制瓷技术

。

11.3000多年前我国已利用天然染料染色。

12.我国是世界上最早发现漆料和制作漆器的国家，约有7000年历史。

13.公元前4000--3000年中国已会酿造酒。公元前1000年我国已掌握制曲技术，比欧洲的"淀粉发酵法"制造酒精早2000多年。

14.3000多年前，我们祖先发现石油。古书载"泽中有火"即指地下流出石油溢到水面而燃烧。宋朝沈括

所著《梦溪笔谈》第一次记载石油的用途，并预言："此物必大行于世"。

15.世界上最早开发和利用天然气的是中国的四川省邛和陕西省鸿门两地。

16.我国祖先很早冰肝使用木炭和石炭（又叫黑炭，即煤），而欧洲人16世纪才开始利用煤。

27

17.1939年，中国化工专家侯德榜提出"联合制碱法"，1939年侯德榜完成了世界上第一部纯碱工业专著《制碱》。

18.1965年，我国在世界

上第一个用人工的方法合成活性蛋白质--结晶牛胰岛素。(由于署名原因，诺贝尔化学奖与国人擦肩而过)

19.七十年代，中国独创无氰电镀新工艺取代有毒的氰法电镀，是世界电镀史上的创举。

20.1977年我国在山东发现了迄今为止的