APC10章_继往开来的化学-高等物理化学
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生化习题集第十章 癌基因与抑癌基因
4．
（1）P53的生物学功能P53在细胞内有多种功能，如抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡等，这些功能在一定程度上依赖于P53作为转录因子的作用。P53能诱导对控制细胞周期起关键作用的WAF1/P21等基因的转录。这些基因对CDK的多种激酶均有抑制作用，CDK受抑制后不能使RB蛋白发生磷酸化，进而使细胞阻抑于G
2．
（1）点突变原癌基因在编码顺序的特定位置上某一个核苷酸发生突变，使其表达的蛋白上相应的一个氨基酸发生变化。这种改变时常发生在重要蛋白的关键部位，引起蛋白结构的改变，导致蛋白质呈持续性活化状态，最终引起细胞表型的改变。
（2）启动子插入在某一原癌基因的5′上游区，插入启动子，促使该原癌基因转录，从而使之激活。
1期进入S期。RB蛋白同E2F结合后，使E2F不能同特定的基因调控序列结合，进而使上述重要酶类不能转录合成，使细胞停止在G
1期。
（2）Rb与肿瘤发生的关系Rb基因的异常主要表现为基因缺失和基因突变，Rb基因失去正常功能，则细胞不受Rb基因的负调控，使细胞表型发生变化，细胞周期被破坏，细胞生长失控导致肿瘤发生。
E.癌基因不突变、不扩增、不易位不会癌变
3.下列何者是抑癌基因：
A．rasB
C．p53 D
E．myc
4．关于病毒癌基因：
A．使人体直接产生癌B．病毒癌基因
．原癌基因
细胞癌基因来源于病毒基因癌基因是根据其功能命名的．一个癌基因的异常激活即可引起癌
癌基因无突变者不会引起癌变．sis
．src
．遗传信息都储存在DNA上C．以RNA为模板直接合成RNA D．可以将正常细胞转化为癌细胞E．含有转化酶
D．与P53和RB蛋白结合使其功能失活E
20．myc常见于：
21．ras常见于：
（1）P53的生物学功能P53在细胞内有多种功能，如抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡等，这些功能在一定程度上依赖于P53作为转录因子的作用。P53能诱导对控制细胞周期起关键作用的WAF1/P21等基因的转录。这些基因对CDK的多种激酶均有抑制作用，CDK受抑制后不能使RB蛋白发生磷酸化，进而使细胞阻抑于G
2．
（1）点突变原癌基因在编码顺序的特定位置上某一个核苷酸发生突变，使其表达的蛋白上相应的一个氨基酸发生变化。这种改变时常发生在重要蛋白的关键部位，引起蛋白结构的改变，导致蛋白质呈持续性活化状态，最终引起细胞表型的改变。
（2）启动子插入在某一原癌基因的5′上游区，插入启动子，促使该原癌基因转录，从而使之激活。
1期进入S期。RB蛋白同E2F结合后，使E2F不能同特定的基因调控序列结合，进而使上述重要酶类不能转录合成，使细胞停止在G
1期。
（2）Rb与肿瘤发生的关系Rb基因的异常主要表现为基因缺失和基因突变，Rb基因失去正常功能，则细胞不受Rb基因的负调控，使细胞表型发生变化，细胞周期被破坏，细胞生长失控导致肿瘤发生。
E.癌基因不突变、不扩增、不易位不会癌变
3.下列何者是抑癌基因：
A．rasB
C．p53 D
E．myc
4．关于病毒癌基因：
A．使人体直接产生癌B．病毒癌基因
．原癌基因
细胞癌基因来源于病毒基因癌基因是根据其功能命名的．一个癌基因的异常激活即可引起癌
癌基因无突变者不会引起癌变．sis
．src
．遗传信息都储存在DNA上C．以RNA为模板直接合成RNA D．可以将正常细胞转化为癌细胞E．含有转化酶
D．与P53和RB蛋白结合使其功能失活E
20．myc常见于：
21．ras常见于：
中级有机化学 (12)
(E,E) major
H
(Z,Z) minor
H
?
H
H
9
10
H
电环化反应
电环化反应
4.电环化反应实例
4.
H
m>6
H
m<6 (CH2)m
80oC
X m=4
H 20oC
H hv
(CH2)m H H H H
H
H
m>6时, 大环中反式烯烃稳定, 环丁烯不稳定.
m<6时, 中环中反式环烯能量高, 不稳定.
H hv
R N R' CH2=CHR"
+-
S=C=S R N R'
R C N CH-R
S
R"
Ph-N=O
"R
R" PhCH=O
S
R N R'
ON Ph
R N R'
"R
R"
R N R'
O Ph
O-
-O N
N
S
O N
S
S
Me
N N EtO2C
Me
Me
EtO2C CO2Et
Me
EtO2C
CO2Et
Me
CH2N2
Me N
5. +O
7.
EtO2C
+
CO2Et
O 6.
CO2Et 8. CO2Et (+)
顺式加成
CO2Me CO2Et +
CO2Me O
+
O
O
MeO2C
O O O
CO2Me EtO2C
化学的继往开来
血红素的第五和第六配位示意图
孤 立 血 红 素 中 Fe 与 O2 、CH His E7 O C Fe N HC N CH C His F8
N HC N H
C CH O O Fe N HC N CH C
血红蛋白中Fe与 血红蛋白中 与O2、CO的结合 的结合
含有E7组氨酸后， 的结合优势降到了原来的1%以下 含有 组氨酸后，CO的结合优势降到了原来的 以下。 组氨酸后 的结合优势降到了原来的 以下。
太原师范学院化学系
Taiyuan Normal University
酶是具有高度选择性催化作用的蛋白质
功能：能在众多的养分中识别出正确的反应物， 功能：能在众多的养分中识别出正确的反应物，并把它
缺点：原子不可分割的论点需要修正， 缺点：原子不可分割的论点需要修正，未
能区分原子和分子， 能区分原子和分子，与有些实验事实存在矛 盾。
化学与社会
太原师范学院化学系
Taiyuan Normal University
1811年，意大利化学家Avogadro A.提出了分子假说。 年 意大利化学家 提出了分子假说 提出了分子假说。 思想：气体分子可由几个原子组成。同温同压下， 思想：气体分子可由几个原子组成。同温同压下，同体 积气体具有相同的分子数。 积气体具有相同的分子数。 意义：扫除了测定原子量、确定化学式的困难。 意义：扫除了测定原子量、确定化学式的困难。 19世纪中叶，Mendeleev D. I.和Meyev L.发现元素性质 世纪中叶， 世纪中叶 和 发现元素性质 随原子量从小到大的顺序周而复始地发生着周期性变化，并 随原子量从小到大的顺序周而复始地发生着周期性变化， 将这种关系表达成元素周期表的形式。 将这种关系表达成元素周期表的形式。
第10章超敏反应
（四）链球菌感染后肾小球肾炎
发生机理：
① 链球菌 机体 肾小球基底膜抗原改变 产生特异性抗体 与肾小球基底膜结合*
② 链球菌 机体 产生特异性抗体 与肾 小球基底膜结合(交叉反应)*
* 补体、ADCC及吞噬细胞参与 肾小球基底 膜损伤
注：链球菌感染后肾小球肾炎可由Ⅱ、Ⅲ型超敏 反应引起，Ⅱ型占20%左右。
二.Ⅲ型超敏反应的常见疾病
(一)局部免疫复合物病 1.Arthus反应
皮下多次注射
马血清
家兔 再次注入马血清
局部红肿、出血及坏死。
2.人类局部免疫复合物病
（1）
局部多次注射
胰岛素
糖尿病人局部出现红肿。
（2）粉尘吸入(含霉菌孢子或动植物物蛋白等) 变 应性肺炎，如农民肺。
（二）全身免疫复合物病 1.血清病 抗毒素血清(大量) 机Байду номын сангаас 产生抗体 与抗
（三）慢性脱敏治疗(chronic desensitization) 方法：采用微量(g、ng)，长时间反复多次皮下 注射。 应用：已查明且难以避免接触的环境中抗原如尘 土、花粉、螨虫、霉菌类等的病人。
（四）药物治疗 1.抑制免疫功能的药物 药物：地塞米松、氢化可的松等。 作用：a.抑制单核细胞、T、B细胞功能； b.消炎。
影响免疫复合物形成与沉积的条件：
1. 抗原成分在体内长期滞留
滞留的抗原 持续抗体产生 免疫复合物不
断形成。
2.免疫复合物的性质 ◆ 颗粒性抗原(细菌、细胞等)+ 抗体 免疫复 合物 易被吞噬细胞清除。 ◆ 可溶性抗原 + 抗体 形成可溶性免疫复合 物(小) 吞噬清除或肾小球基底膜滤出。 ◆ 可溶性抗原 + 抗体 形成可溶性免疫复合 物(中） 组织内沉积。
X年浙大远程教育药物化学答案
X年浙大远程教育药物化学答案引言X年浙大远程教育药物化学课程是浙江大学远程教育平台上的一门重要课程。
本文将分享X年浙大远程教育药物化学课程的答案，并提供了Markdown格式的文本。
第一章：药物化学的基本概念1.1 药物化学的定义药物化学是研究药物化学结构特征、药物的合成、改良和优化的学科。
1.2 药物化学的分类药物化学可分为天然药物化学和合成药物化学两个方向。
1.3 药物化学的应用药物化学在药物研发、合成和优化过程中起到了关键的作用。
第二章：药物化学中的有机化学2.1 有机化合物的命名有机化合物根据结构和功能可以进行系统命名，常用的命名方法有IUPAC命名法和通用命名法。
2.2 有机化学反应有机化学反应包括加成反应、取代反应、消除反应等，这些反应在药物化学的合成中经常应用。
2.3 简单有机化合物的合成简单有机化合物的合成方法包括取代反应、加成反应和消除反应等。
第三章：药物化学中的物理化学3.1 酸碱理论在药物化学中的应用酸碱理论在药物化学中用于描述药物的离子化特性，铺垫了后续讨论溶解度和药物吸收的理论基础。
3.2 溶解度的计算和应用溶解度是药物在水中的溶解度，可以通过计算和实验来确定。
3.3 pH值对药物吸收的影响pH值对药物的溶解度和吸收有一定的影响，需要考虑在药物研发和制剂优化中的应用。
第四章：药物化学中的分析化学4.1 药物分析的基本原理药物分析是研究药物品质的重要手段，包括质量分析和定量分析。
4.2 药物质量分析方法药物质量分析方法包括物理分析、化学分析和仪器分析等。
4.3 药物定量分析方法药物定量分析方法是确定药物含量、纯度和含量变化的方法。
第五章：药物化学中的药物合成5.1 药物合成的基本原理药物合成是将药物的理论结构转化为实际物质的过程，需要借助有机化学的知识和技术。
5.2 药物合成的步骤药物合成包括前体合成、中间体合成和目标物合成。
5.3 常用的药物合成方法常用的药物合成方法有缩合反应、环化反应、活化基团反应等。
有机化学实验 薄层色谱对APC各组分的分离分析
有机层(下)
阿司匹林、非那西丁、咖啡因、(H2O)
无水MgSO4干燥
过滤
滤渣 MgSO4.H2O
滤液 阿司匹林、非那西丁、咖啡因
3. 点样
在一块层析板上划一条线：起始线，距下端约1cm.
在起始线上点三个样品： 1. 阿司匹林（乙酰水杨酸）
2. 复方阿司匹林（镇痛药-APC）*
3. 咖啡因（茶叶中提取物）
化合物 阿司匹林 非那西丁 咖啡因
Rf 值 0.81 0.60 0.30
λmax 276 249 273
熔点（℃） 135-138 134-136 234-237
展开剂： 苯∶乙醚∶冰醋酸∶甲醇 = 120∶60∶18∶1
实验步骤
样品液的准备
点样
展开
显色、定位
鉴定
样品液的制备
阿司匹林 + CH2Cl2 咖啡因 + CH2Cl2
样品点 （多组分）
固定相：
实验原理
硅胶和氧化铝是薄层色谱常用的固定相，两者都属于极性吸附剂。 硅胶：（吸附性）表面的Si-OH基 （应用）分离酸性、中性有机物
氧化铝：（吸附性）铝原子上未成键的电子对 （应用）分离碱性、中性有机物
薄层吸附色谱（固定相为极性吸附剂）中，化合物的吸附能力与它们的极 性成正比，具有较强极性的化合物吸附较强，即Rf 值较小。
市售的止痛药片—复方阿司匹林（APC），每片药 片中含一定的有效成分：
乙酰水杨酸（A）0.22克 非那西丁（P）0.15克 咖啡因（C）0.035克
COOH OCOCH3
A
NHCOCH3
OC2H5 P
O
CH3 N
O
N
CH3
C
CH3 N
[0080]《高等有机化学》
![[0080]《高等有机化学》](https://img.taocdn.com/s3/m/a535c203a200a6c30c22590102020740be1ecd2c.png)
1、解释"场效应".是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应。
.由于原子或集团电负性的影响沿着分子中键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应。
.分子中原子之间相互影响的电子效应，不是通过键链而是通过空间传递的效应.分子中原子或原子团相互联接的方式和次序。
2、解释"空间效应".由于原子或集团电负性的影响沿着分子中键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应。
.是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应。
.分子中原子之间相互影响的电子效应，不是通过键链而是通过空间传递的的效应。
.分子中原子或原子团相互连接的方式和次序。
3、解释"诱导效应":.是由于取代基的大小和形状引起分子中特殊的张力或阻力的一种效应。
.分子中原子或原子团相互连接的方式和次序。
.在分子构造、构型确定的基础上因为单键的旋转而产生的分子中原子或原子团在空间的排列。
.由于原子或集团电负性的影响沿着分子中键传导，引起分子中电子云按一定方向转移或键的极性通过键链依次诱导传递的效应。
4、C=C不能发生亲核加成. A.√. B.×5、烯烃的硼氢化反应得到反Markovnikov(马氏)规则的产物。
. A.√. B.×6、在烯烃与卤化氢的加成反应中，卤化氢的活性顺序为：HI > HBr > HCl。
. A.√. B.×7、自由基是一类含有一个或多个未配对电子的中性物种. A.√. B.×8、典型的E2反应，新键的生成和旧键的断裂是协同进行的. A.√. B.×9、内消旋体是混合物. A.√. B.×10、亲电试剂是提供电子的反应物。
. A.√. B.×11、“邻基参与”是在亲核取代反应中，取代基能够与反应中心形成过渡态或中间体，从而影响反应的进行。
APC00章_引言-高等物理化学分析
无机盐、糖等→易于透过半透膜→易形成晶态→晶体
蛋白质、明胶等→不易透过半透膜→易形成胶态→胶体
2018/10/28
Prof.& PhD Han Enshan
1905年俄国科学家对200余种物质实验→→上述划分是 错误的。此种分类并未说明胶体本质。因为二者无明显 界限。适当条件下可相互转化（如盐在酒精中）。直到
2018/10/28
Prof.& PhD Han Enshan
1.利用近代物理或化学理论解决胶体与表面化学中的
基本理论等问题;量子化学研究吸附与催化;分形理论
研究胶粒形貌等
2.现代精密仪器和方法的应用: 力学显微镜研究胶粒
间的力及表面上分子原子的形态;能谱仪研究分子间
的相互作用.
2018/10/28
2018/10/28
Prof.& PhD Han Enshan
●“学生取得化学学位之后，很可能不知道什
么是胶体化学”——美国著名胶体化学家
●“我们没有专门学过胶体界面化学，然而现 在却整天同它打交道”——许多工程技术人员 的感受
2018/10/28
Prof.& PhD Han Enshan
• 实验：将一把泥土放入水中
2018/10/28
Prof.& PhD Han Enshan
随质点尺寸减小，单位量物质所拥有界面面积迅速增加
。界面上分子比例越来越大。 例：水滴半径1cm→54cm2/mol水→表面分子3ppm
水滴半径10nm→5.4x107cm2/mol水→表面分子30%
例：1cm3固体若切割为胶体尺寸大小其表面积为60m2
2018/10/28
Prof.& PhD Han Enshan
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2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• A、要研究高效洁净的转化技术和控制低品位燃料的化 学反应（保护环境，降低成本） • B、开发新能源，太阳能以及高效洁净的化学电源与燃
料电池等将成为21世纪的重要能源
• C、矿产资源是不可再生，化学要研究重要矿产资源
（如稀土）的分离和深加工技术以及利用
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 20世纪末化学的作用和地位似乎淡化，核心科学、 牵头学科似乎退后：
• 1、客观上 • A、一部分化学研究方法自动化和计算机化，误认为 分析和合成已经不是科学而是技术；
• B、生物学在分子层次有两大进展（基因、创造新生 物或生物分子）；
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
1、例如金的熔点为1063℃，纳米金的融化温度却降
至330℃。银的熔点为960.3℃，而纳米银为100℃。 2、当代信息技术的发展，推动了纳米尺度磁性 (Nanoscale magnetism)的研究。由几十个到几百个原 子组成的分子磁体表示出许多特性。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 其实，化学在20世纪的成就用“空前辉煌”来描述， 是并不过分的。上述六大技术如果缺少一两个，人类 照样生存，但如果没有发明合成氨（国外评选20世纪 最重大发明，得票最多）和合成尿素，合成第一、二、 三代农药，60亿人口将一半饿死；没有发明合成抗生 素和新药物，人类寿命缩短；没有三大合成，人类生 活受很大影响，没有合成新分子、新材料，上述六大 技术无法实现。
测定物质的变化过程
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 科学分上、中、下游，数理是上游、化学是中游、朝阳 学科是下游。 • 交叉学科中化学放弃了冠名权。例如“生物化学”被称
为“分子生物学”，“生物大分子的结构化学”被称为
“结构生物学”，生物大分子的物理化学”被称为“凝 聚态物理学”，“溶液理论、胶体化学”称为“软物质 物理学”，“量子化学”称为“原子分子物理学”。
稀土是21世纪的战略元素。研究镧系元素的结构和性能
关系具有十分重要的意义。以上各方面是化学的第二根
本问题，其迫切性可能比第一问题更大，因为它是解决
分子设计问题的关键。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
现在中美日等国都把纳米科学技术定为优先发展的国家 目标。 在复杂性科学和物质多样性研究中，尺度效应至关重要。 尺度的不同，常常引起主要相互作用力的不同，导致物 质性能及其运动规律和原理的质的区别。纳米尺度体系 的热力学性质，包括相变和“集体现象，如铁磁性，铁 电性，超导性和熔点等与粒子尺度有重要的关系。当尺 度在十分之几到10纳米的量级，正处于量子尺度和经典 尺度的模糊边界中，此时热运动的涨落和布朗运动将起 重要的作用。
21世纪化学应该解决的第一个难题。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 在化学反应理论中特别重要，应予首先研究的课题
• （1）充分了解若干个重要的典型的化学反应的机理， 控制反应的方向和手性，发现新的反应类型，新的反应
试剂。
以便设计最好的催化剂，实现在最温和的条件进行反应，
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• A、化学是新材料的源泉，末来化学不仅要设计和合成 分子而且要把这些分子组装、构筑成有特定功能的材料， 从超导体到催化剂、药物控释载体、纳米材料都要从分 子以上层次研究材料的结构 • B、20世纪化学模拟酶的活性中心已取得进展，未来将 会在可用于生产、生活和医疗的模拟酶的研究方面有突 破 • C、21世纪电子技术将向更快、更小、功能更强的方向 发展，目前大家正在致力于量子计算机、生物计算机、 分子器件、生物芯片等新技术，标志着分子电子学、分 子信息技术的到来，需要设计、合成各种物质和材料
• （2）在搞清楚光合作用和生物固氮机理的基础上，设
计催化剂和反应途径，以便打断CO2, N2等稳定分子中 的惰性化学键。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• （3）研究其它各种酶催化反应的机理。酶对化学反应
的加速可达100亿倍，专一性达100%。如何模拟天然酶， 制造人工催化剂，是化学家面临的重大难题。
向微观，忽视科技对化学要求。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 1、化学仍然是解决食品问题的主要学科之一 • A、化学将支撑生物学在提供优良品种，提供转基 因生物等方面作贡献 • B、化学将在设计、合成功能分子和结构材料以及 分子层次阐明和控制生物过程的机理方面，为研究 开发高效安全肥料、饲料、农药、农用材料、生物 肥料、生物农药打下基础 • C、利用化学和生物方法增加动植物食品的防病有 效成分，提供安全的有防病作用的食品和食品添加 剂，改正食品储存加工方法，减少不安全因素，是 化学研究的重要内容
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 报刊上常说20世纪发明了六大技术（1）无线电、半 导体、计算机、芯片和网络技术；（2）基因重组、 克隆和生物芯片等生物技术；（3）核科学和核武器 （6）纳米技术。 农药的化学合成技术。
技术；（4）航空航天和导弹技术；（5）激光技术；
• 但很少人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥、
Prof.& PhD Han Enshan
高等物理化学
Advanced Physical Chemistry
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 1、20世纪化学的回顾与化学学科发展的趋势 • 2、未来化学的作用和地位
• 3、21世纪化学要解决的四大难题（中长期）
• 4、21世纪化学的11个突破口（10－20年）
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 科学分上、中、下游，数理是上游、化学是中游、 朝阳学科是下游。 • 交叉学科中化学放弃了冠名权。例பைடு நூலகம்“生物化学” 被称为“分子生物学”，“生物大分子的结构化学” 被称为“结构生物学”，生物大分子的物理化学” 被称为“凝聚态物理学”，“溶液理论、胶体化学” 称为“软物质物理学”，“量子化学”称为“原子 分子物理学”。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• A、通过研究各种物质和能的生物效应（正面和负 面）的化学基础特别是搞清两面性的本质，找出最 佳利用方案 • B、研究开发对环境无害的化学品和生活用品，研 究对环境无害的生产方式，这两方面是绿色化学的 主要内容 • C、研究大环境和小环境（如室内环境）中不利因 素的产生、转化和与人体的相互作用，提出优化环 境洁净生活空间的途径 • 从分子水平了解病理过程，提出预警生物标志物的 检测方法，建议预防途径，预防疾病
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• （1）在20世纪中成为解决人类进步的物质基础的核心 科学
• A、制造或创造出自然界已有或不存在的物质；
• B、提供分析手段，结构－性质－功能的关系，预测、 裁剪、设计分子； • C、掌握了一些理论，用于解决生产、生活问题。达到 大自然不能达到的目标。
• （4）充分了解分子的电子、振动、转动能级，用特定
频率的光脉冲来打断选定的化学键选键化学的理论和实
验技术。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 这里“结构”和“性能”是广义的，前者包含构型、构 象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包含物理、化学 和功能性质以及生物和生理活性等。 • 大力发展密度泛函理论和其它计算方法。确定物质结构 与性能的定量关系是21世纪化学的第二个重大难题。 • （1）如何设计合成具有人们期望的某种性能材料； • （2）如何使宏观材料达到微观化学健强度？例如“金 属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个数量级，但 远远未达到金属－金属键的强度，所以增加金属材料强 度的潜力是很大的。又如目前高分子纤维的强度要比高 分子中的共价键的强度小两个数量级，这就向人们提出 了如何挑战强度极限的大难题。 • （3）溶液结构和溶剂效应对于性能的影响。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 1、科技发展的基本考虑 • 20世纪人类认识和利用物质经历了为人类生存、 人类生存质量、人类生存安全三个历史阶段。 • 人类生存：20世纪初、化学提供肥料（合成氨） 合成纤维和其它高分子材料，石油化工产品。 • 人类生存质量：化学创造了许多饲料和肥料添加 剂，食品添加剂，生产更多、更可口食物；创造 了许多功能材料；创造了许多药物和诊断方法， 战胜和消灭了某些疾病。 • 人类生存安全： 20世纪末资源问题？环境问题？
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• （8）各种维数的空腔结构和复杂分子体系的构筑原理
和规律。
• （9）如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？
• （10）如何使宏观材料达到微观化学键的强度？例如 “金属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个量级， 但比金属-金属键的强度小得多。又如目前高分子纤维
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• （4）具有单分子和多分子层的膜结构和性能的关系。 • 要优先研究的课题有： • （1）分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规 律。 • （2）超分子结构的类型，生成和调控的规律。 • （3）给体－受体作用原理。 • （4）进一步完善原子价和化学键理论，特别是无机化 学中的共价问题。 • （5）生物大分子的一级结构如何决定高级结构？高级 结构又如何决定生物和生理活性？ • （6）分子自由基的稳定性和结构的关系。 • （7）掺杂晶体的结构和性能的关系 。
Prof.& PhD Han Enshan
• A、要研究高效洁净的转化技术和控制低品位燃料的化 学反应（保护环境，降低成本） • B、开发新能源，太阳能以及高效洁净的化学电源与燃
料电池等将成为21世纪的重要能源
• C、矿产资源是不可再生，化学要研究重要矿产资源
（如稀土）的分离和深加工技术以及利用
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 20世纪末化学的作用和地位似乎淡化，核心科学、 牵头学科似乎退后：
• 1、客观上 • A、一部分化学研究方法自动化和计算机化，误认为 分析和合成已经不是科学而是技术；
• B、生物学在分子层次有两大进展（基因、创造新生 物或生物分子）；
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
1、例如金的熔点为1063℃，纳米金的融化温度却降
至330℃。银的熔点为960.3℃，而纳米银为100℃。 2、当代信息技术的发展，推动了纳米尺度磁性 (Nanoscale magnetism)的研究。由几十个到几百个原 子组成的分子磁体表示出许多特性。
2017/4/27
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• 其实，化学在20世纪的成就用“空前辉煌”来描述， 是并不过分的。上述六大技术如果缺少一两个，人类 照样生存，但如果没有发明合成氨（国外评选20世纪 最重大发明，得票最多）和合成尿素，合成第一、二、 三代农药，60亿人口将一半饿死；没有发明合成抗生 素和新药物，人类寿命缩短；没有三大合成，人类生 活受很大影响，没有合成新分子、新材料，上述六大 技术无法实现。
测定物质的变化过程
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
• 科学分上、中、下游，数理是上游、化学是中游、朝阳 学科是下游。 • 交叉学科中化学放弃了冠名权。例如“生物化学”被称
为“分子生物学”，“生物大分子的结构化学”被称为
“结构生物学”，生物大分子的物理化学”被称为“凝 聚态物理学”，“溶液理论、胶体化学”称为“软物质 物理学”，“量子化学”称为“原子分子物理学”。
稀土是21世纪的战略元素。研究镧系元素的结构和性能
关系具有十分重要的意义。以上各方面是化学的第二根
本问题，其迫切性可能比第一问题更大，因为它是解决
分子设计问题的关键。
2017/4/27
Prof.& PhD Han Enshan
现在中美日等国都把纳米科学技术定为优先发展的国家 目标。 在复杂性科学和物质多样性研究中，尺度效应至关重要。 尺度的不同，常常引起主要相互作用力的不同，导致物 质性能及其运动规律和原理的质的区别。纳米尺度体系 的热力学性质，包括相变和“集体现象，如铁磁性，铁 电性，超导性和熔点等与粒子尺度有重要的关系。当尺 度在十分之几到10纳米的量级，正处于量子尺度和经典 尺度的模糊边界中，此时热运动的涨落和布朗运动将起 重要的作用。
21世纪化学应该解决的第一个难题。
2017/4/27
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• 在化学反应理论中特别重要，应予首先研究的课题
• （1）充分了解若干个重要的典型的化学反应的机理， 控制反应的方向和手性，发现新的反应类型，新的反应
试剂。
以便设计最好的催化剂，实现在最温和的条件进行反应，
2017/4/27
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• A、化学是新材料的源泉，末来化学不仅要设计和合成 分子而且要把这些分子组装、构筑成有特定功能的材料， 从超导体到催化剂、药物控释载体、纳米材料都要从分 子以上层次研究材料的结构 • B、20世纪化学模拟酶的活性中心已取得进展，未来将 会在可用于生产、生活和医疗的模拟酶的研究方面有突 破 • C、21世纪电子技术将向更快、更小、功能更强的方向 发展，目前大家正在致力于量子计算机、生物计算机、 分子器件、生物芯片等新技术，标志着分子电子学、分 子信息技术的到来，需要设计、合成各种物质和材料
• （2）在搞清楚光合作用和生物固氮机理的基础上，设
计催化剂和反应途径，以便打断CO2, N2等稳定分子中 的惰性化学键。
2017/4/27
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• （3）研究其它各种酶催化反应的机理。酶对化学反应
的加速可达100亿倍，专一性达100%。如何模拟天然酶， 制造人工催化剂，是化学家面临的重大难题。
向微观，忽视科技对化学要求。
2017/4/27
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• 1、化学仍然是解决食品问题的主要学科之一 • A、化学将支撑生物学在提供优良品种，提供转基 因生物等方面作贡献 • B、化学将在设计、合成功能分子和结构材料以及 分子层次阐明和控制生物过程的机理方面，为研究 开发高效安全肥料、饲料、农药、农用材料、生物 肥料、生物农药打下基础 • C、利用化学和生物方法增加动植物食品的防病有 效成分，提供安全的有防病作用的食品和食品添加 剂，改正食品储存加工方法，减少不安全因素，是 化学研究的重要内容
2017/4/27
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• 报刊上常说20世纪发明了六大技术（1）无线电、半 导体、计算机、芯片和网络技术；（2）基因重组、 克隆和生物芯片等生物技术；（3）核科学和核武器 （6）纳米技术。 农药的化学合成技术。
技术；（4）航空航天和导弹技术；（5）激光技术；
• 但很少人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥、
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高等物理化学
Advanced Physical Chemistry
2017/4/27
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• 1、20世纪化学的回顾与化学学科发展的趋势 • 2、未来化学的作用和地位
• 3、21世纪化学要解决的四大难题（中长期）
• 4、21世纪化学的11个突破口（10－20年）
2017/4/27
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• 科学分上、中、下游，数理是上游、化学是中游、 朝阳学科是下游。 • 交叉学科中化学放弃了冠名权。例பைடு நூலகம்“生物化学” 被称为“分子生物学”，“生物大分子的结构化学” 被称为“结构生物学”，生物大分子的物理化学” 被称为“凝聚态物理学”，“溶液理论、胶体化学” 称为“软物质物理学”，“量子化学”称为“原子 分子物理学”。
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• A、通过研究各种物质和能的生物效应（正面和负 面）的化学基础特别是搞清两面性的本质，找出最 佳利用方案 • B、研究开发对环境无害的化学品和生活用品，研 究对环境无害的生产方式，这两方面是绿色化学的 主要内容 • C、研究大环境和小环境（如室内环境）中不利因 素的产生、转化和与人体的相互作用，提出优化环 境洁净生活空间的途径 • 从分子水平了解病理过程，提出预警生物标志物的 检测方法，建议预防途径，预防疾病
2017/4/27
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• （1）在20世纪中成为解决人类进步的物质基础的核心 科学
• A、制造或创造出自然界已有或不存在的物质；
• B、提供分析手段，结构－性质－功能的关系，预测、 裁剪、设计分子； • C、掌握了一些理论，用于解决生产、生活问题。达到 大自然不能达到的目标。
• （4）充分了解分子的电子、振动、转动能级，用特定
频率的光脉冲来打断选定的化学键选键化学的理论和实
验技术。
2017/4/27
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• 这里“结构”和“性能”是广义的，前者包含构型、构 象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包含物理、化学 和功能性质以及生物和生理活性等。 • 大力发展密度泛函理论和其它计算方法。确定物质结构 与性能的定量关系是21世纪化学的第二个重大难题。 • （1）如何设计合成具有人们期望的某种性能材料； • （2）如何使宏观材料达到微观化学健强度？例如“金 属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个数量级，但 远远未达到金属－金属键的强度，所以增加金属材料强 度的潜力是很大的。又如目前高分子纤维的强度要比高 分子中的共价键的强度小两个数量级，这就向人们提出 了如何挑战强度极限的大难题。 • （3）溶液结构和溶剂效应对于性能的影响。
2017/4/27
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• 1、科技发展的基本考虑 • 20世纪人类认识和利用物质经历了为人类生存、 人类生存质量、人类生存安全三个历史阶段。 • 人类生存：20世纪初、化学提供肥料（合成氨） 合成纤维和其它高分子材料，石油化工产品。 • 人类生存质量：化学创造了许多饲料和肥料添加 剂，食品添加剂，生产更多、更可口食物；创造 了许多功能材料；创造了许多药物和诊断方法， 战胜和消灭了某些疾病。 • 人类生存安全： 20世纪末资源问题？环境问题？
2017/4/27
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• （8）各种维数的空腔结构和复杂分子体系的构筑原理
和规律。
• （9）如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？
• （10）如何使宏观材料达到微观化学键的强度？例如 “金属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个量级， 但比金属-金属键的强度小得多。又如目前高分子纤维
2017/4/27
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• （4）具有单分子和多分子层的膜结构和性能的关系。 • 要优先研究的课题有： • （1）分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规 律。 • （2）超分子结构的类型，生成和调控的规律。 • （3）给体－受体作用原理。 • （4）进一步完善原子价和化学键理论，特别是无机化 学中的共价问题。 • （5）生物大分子的一级结构如何决定高级结构？高级 结构又如何决定生物和生理活性？ • （6）分子自由基的稳定性和结构的关系。 • （7）掺杂晶体的结构和性能的关系 。