当代无机化学研究前沿与进展研究
面试无机化学研究前沿
总结词
无机化学在生物医学领域的应用主要涉及药 物设计与合成、生物成像技术和生物医用材 料等方面。
详细描述
无机药物如金属配合物和金属纳米粒子在抗 癌药物、抗菌药物和抗病毒药物等领域具有 广泛应用。同时，荧光金属配合物和稀土元 素在生物成像技术中也发挥着重要作用。此 外，无机材料如钛合金、生物活性玻璃等在 骨修复、牙科和软组织修复等领域也具有重 要应用。
无机化学在新能源领域的应用
总结词
无机化学在新能源领域的应用主要涉及太阳能电池、燃料电池和锂电池等方面的研究。
详细描述
无机材料如硅基太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等在太阳能转换 和存储方面发挥着重要作用。同时，无机材料在燃料电池和锂电池中作为电极材料、电
解质材料等也具有重要应用。
无机化学在生物医学领域的应用
同时，随着科技的不断进步和应用需求的不断提 高，无机化学的研究方法和手段也将不断更新和 完善，为解决人类面临的许多挑战提供更加有效 的解决方案。
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面试无机化学研究前 沿
目录
CONTENTS
• 引言 • 无机化学基础知识 • 无机化学研究前沿领域 • 无机化学的未来发展 • 结论
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ANALYSIS
SUMMAR Y
01
引言
无机化学的定义和重要性
定义
无机化学的发展趋势和挑战
生物无机化学研究进展
生物无机化学研究进展生物无机化学研究是一个涉及到生物、化学、物理等多个学科的领域，旨在研究生物体内无机化合物在生命活动中的作用及相互作用。
近年来，随着科技的不断发展，生物无机化学研究也得到了飞速的发展，走向了更为深入的领域，取得了一系列重要的进展。
一、生物无机化合物的鉴定及作用研究近年来，科学家们利用先进的仪器设备，探测到了很多新型的无机化合物，如量子点、石墨烯氧化物等，并对其作用进行了深入的研究。
其中，研究发现石墨烯氧化物具有较好的光合成作用和催化水分解反应能力，这为太阳能电解水制氢技术的发展提供了新的途径。
此外，还有不少生物功能分子在不同环境中表现出特定的针对性作用，如对二氧化碳、氧气等气体的催化作用等。
这些研究深入揭示了生物无机化合物的作用机理，为未来的研究提供了重要的思路及理论基础。
二、生物制备无机纳米材料生物制备无机纳米材料是一种新兴的无机纳米材料制备方法，即通过生物交互作用促进无机晶体的生长和组装，通过生物体内调控无机纳米粒子的大小和形态。
此方法不仅可以制造出无与伦比的特定形状和大小的无机纳米颗粒，而且使用环境友好、易于放大。
例如，用微生物培养出的无机纳米晶体，既可以作为材料学领域的重要实验材料，也有着很广泛的跨学科应用，如生物医学领域、工业生产等。
三、生物灵感制成功能材料生物灵感（biomimetic）制成功能材料，也是近年来生物无机化学领域的一个研究热点。
通过从生物体内找到生物大分子中的特定组成结构和功能，实现人造材料对环境的感应、响应、传输和转化等特殊能力。
如研究发现大多数哺乳动物的眼睛利用的是有结构的蛋白质重复单元来实现色彩的识别，科学家们通过模拟复制这些结构，成功地将模拟器件应用于色彩显示技术中。
此外，生物灵感制成的超支化物质及表面改性材料等也有着广泛的应用前景。
四、新型功能药物研究随着对生物无机化学研究的深入开展，科学家们从无机生物体内发现了大量具备成为新型功能药物开发原型的病毒、酶及其它生物分子。
无机化学研究进展
无机化学研究进展无机化学是化学科学的重要分支之一，主要研究无机化合物的结构、性质、合成和应用。
随着科技的不断进步，无机化学的研究也在不断深入，不断涌现出新的研究成果和进展。
本文将就目前无机化学的研究进展进行简要分析和介绍。
一. 金属-有机框架材料金属-有机框架材料(MOFs)是一种新型的多孔有机-无机杂化材料，具有高比表面积和可控的化学、物理性质。
近年来，MOFs在气体吸附、分离、催化和传感等领域得到广泛应用。
以往的研究主要集中于构建新的MOFs材料和探索其物理化学性质，但是近年来，人们开始关注MOFs材料的应用价值。
例如，一些MOFs材料被应用于碳排放捕集、清洁能源存储和转化、气体分离和异构体选择性吸附等方面，成为无机化学研究的新热点。
二. 多孔非晶相金属船多孔非晶相合金材料因其高比表面积、高抗蚀性、高温稳定性、良好的热阻值和优异的化学反应性等优异性能，成为了无机化学领域的研究热点。
近年来，学界对多孔非晶相金属船材料的研究已经取得了一些进展。
比如，李靖等人研发出了一种高性能的多孔非晶相Ni-Mo合金船，在氧化甲醇反应中表现出了极好的活性和稳定性，取得了良好的环保效果。
三. 金属催化作用金属催化是有机合成中应用广泛的无机化学原理，也是当前无机化学里一项重要的研究领域。
金属催化能够得到高产率、高效率、高选择性和绿色合成等多种优势，使其用户范围不断扩大。
现在，金属催化成为了发展有机合成化学的主要手段，已经成为了今后无机化学研究的重要方向之一。
然而，金属催化的研究涉及到的领域及其复杂性，也带来了一些难以解决的问题，例如金属催化的选择性等。
因此，未来还需进一步发展和完善金属催化理论和技术。
四. 稀土催化剂稀土是无机化学中的重要元素，是催化剂制备的重要原料之一。
近年来，人们对稀土催化剂的研究越来越深入，取得了许多重要成果。
目前，稀土催化剂已经成功地应用于有机合成化学、环境污染处理等许多领域。
其中以稀土八面体结构的催化剂，如新型的分子筛、非晶相和氧化物结构稀土离子作为催化剂，其催化性质独特，具有很高的催化活性和稳定性，是研究稀土催化剂的新方向。
无机化学领域中的新进展
无机化学领域中的新进展无机化学是化学学科中的重要分支，它研究的是无机物的物理、化学性质和其在生命体系、环境等各个领域中的应用。
近年来，随着科技的不断进步，无机化学领域中也涌现出了一些新的进展和应用。
本文将从四个方面介绍无机化学领域中的新进展。
一、金属-有机框架（MOF）材料的研究金属-有机框架材料是一种多孔性材料，由金属离子、有机配体和水分子等组成。
它们具有巨大的表面积、可调控的结构和化学活性，被广泛应用于气体吸附、分离、催化、传感等领域。
近年来，研究人员通过调控金属-有机框架材料的结构、组成和表面性质，不断地优化其性能，并将其应用于新的领域。
例如，研究人员将金属-有机框架材料与生物分子结合起来，用于分离和纯化生物分子。
他们发现，金属-有机框架材料可以通过与生物分子特异性的作用，对混合蛋白质进行分离和纯化，从而使得这一过程具有更快速、更高效、更经济的特点。
此外，研究人员还将金属-有机框架材料用于制备新型的光催化剂。
他们通过改变金属-有机框架材料中的金属离子和有机配体，设计出了具有可蓝移和红移发光性质的金属-有机框架材料，并用于太阳能光催化分解有害有机物质。
二、铁催化反应的应用近年来，铁催化反应受到研究人员的广泛关注。
与传统的贵金属催化反应相比，铁催化反应有着催化剂便宜、容易获取等优点，并已被应用于许多有机合成和化工领域。
例如，研究人员利用铁催化法制备了代表性的杂环化合物，如吡咯、吡唑和噻吩等。
这些杂环化合物具有广泛的生物活性和应用价值，并在医药、农药等领域中得到了广泛应用。
此外，铁催化法还可以用于制备化学品中一些重要的功能性单体，这些单体具有非常广泛的应用，如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚氨酯等。
三、新型染料敏化太阳能电池技术太阳能电池是当前可再生能源领域中的重点研究领域之一，而新型染料敏化太阳能电池技术的发展受到越来越多的关注。
新型染料敏化太阳能电池由染料分子、半导体纳米晶和电解质等组成。
染料分子吸收可见光并转化为电子，电子通过半导体纳米晶进入电解质，经过电子传输和回流形成电流输出。
无机化学的新进展与应用前景
无机化学的新进展与应用前景无机化学是化学的基础学科，从化学元素的基本性质开始，研究原子、分子、化合物之间的相互作用和转化过程。
作为化学科学中最古老、最综合、最基础的分支学科之一，无机化学在社会的各个领域都有广泛的应用。
近年来，人们对于无机化学的研究和应用也在不断的发展，取得了许多令人瞩目的新进展。
1.氧化物的研究氧化物的研究一直是无机化学研究的热点之一。
在新能源和环境保护领域，氧化物作为贵重金属、有机催化剂及其它高性能材料的控制骨架，具有重要的应用前景。
然而，氧化物的高温、高压和反应热难以控制，同时其物理性质和电子性质受晶体结构、晶面和界面影响很大，因此，对于氧化物在不同结构和配合物中的电子结构、反应机理及应用前景的研究具有非常重要的意义。
2.光电磁材料的研究随着科学技术的快速发展，光电磁材料研究已经成为了无机化学中非常关键的领域之一。
这些物质广泛应用于发光二极管、光电池、光纤通信及太阳能电池等各种高科技领域。
此外，光电磁材料的研究有助于理解光电子的基本行为和光学性质，预示着未来在光电子与器件领域可能出现的新突破。
3.金属有机框架材料的研究金属有机框架材料是一类新型有机-无机杂化功能材料。
具有小孔径、高孔密度、可调反应活性、稳定的骨架结构等优良特性，因此在气体吸附、分离、储氢、催化、光电催化、药物分子控制释放和传感识别等领域具有广泛的应用前景。
近年来，对金属有机框架材料的研究和应用也取得了一系列的进展，如发现了新型具有双重环醚结构和多重酸碱功能的金属有机框架材料等。
总而言之，无机化学的新进展与应用前景十分广泛。
随着科技的发展和科学家们的努力，我们相信无机化学的新发现和新应用将会不断涌现。
这将为人类的未来发展带来源源不断的动力与活力，为我们的生活带来更多惊喜和惊艳。
无机化学的新进展
无机化学的新进展一、简介无机化学是研究在无机体系中发生的化学反应和现象的学科。
随着科学技术的不断进步，无机化学也在不断发展，涌现出众多新的理论和应用。
本文将从无机材料的开发与应用、催化剂的研究、新型配位化合物的设计和合成等方面，介绍无机化学的新进展。
二、无机材料的开发与应用无机材料在生物医学、电子器件、催化剂、环境治理等领域都有广泛应用。
近年来，人们对无机材料的研究重点主要集中在纳米材料和多孔材料方面。
1. 纳米材料纳米材料是具有尺寸在1-100纳米之间的材料，具有特殊的物理和化学性质。
在无机化学中，纳米材料的合成、表征及其在催化、传感、储能等方面的应用成为研究热点。
例如，金属纳米颗粒具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，可用于催化反应和传感器制备。
此外，气体敏感纳米材料在气体传感和储能方面也取得了一定的成果。
2. 多孔材料多孔材料是由具有可重复的孔道结构的无机物或有机物组成的材料。
其具有高比表面积、大孔容和高孔隙率的特点，广泛应用于吸附分离、储能、催化剂等领域。
近年来，无机多孔材料如金属有机框架、无机-有机杂化材料等的研究取得了重要突破。
这些材料不仅具有高效吸附分离性能，还可用于制备高性能催化剂和电子器件。
三、催化剂的研究催化剂在化学合成、环境治理、能源转化等领域起着至关重要的作用。
近年来，通过设计新颖的催化剂结构和合成方法，提高催化剂的活性和选择性是无机化学领域的热点之一。
1. 单原子催化剂单原子催化剂是指将单个金属原子分散地负载在载体上，具有高催化活性和选择性。
传统的催化剂存在金属集中堆积和晶面同质缺陷等问题，而单原子催化剂能够克服这些问题，为化学反应提供了高效的催化性能。
通过无机化学手段合成和调控单原子催化剂的结构和性质，并研究其在催化反应中的机理，已成为无机化学研究的重要方向。
2. 金属有机框架催化剂金属有机框架材料是由金属离子和有机配体组成的晶体材料。
其具有高比表面积、可调控的孔道结构和丰富的活性位点，是一类重要的催化剂。
有机化学与无机化学前景
有机化学与无机化学前景有机化学与无机化学是化学学科中两个重要的分支，它们分别研究有机化合物和无机化合物的结构、性质和反应规律。
有机化学主要研究碳为主要元素的化合物，而无机化学则涵盖了其他元素，如金属、非金属等。
这两个分支各自有其独特的研究领域和应用前景，本文将探讨它们在当今科学发展中的重要性以及未来的发展前景。
有机化学的前景有机化学在许多领域都有着广泛的应用，例如药物设计、材料科学、生物化学等。
随着生物技术和药物研发的发展，对有机化合物的研究需求越来越大。
有机合成方法的不断创新和完善为有机化学的发展提供了强有力的支持，如过渡金属催化反应、C-H键官能团化等。
有机化学的前景在于其对生命科学和医学的重要性，例如新药的设计合成、药物代谢和毒性研究等。
另外，有机光电功能材料、聚合物材料的设计合成也是有机化学的重要研究方向。
有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池等新型光电器件的研究已经取得了许多突破性进展。
有机化学在能源存储、传感技术、光学材料等领域也有着广阔的应用前景。
未来，有机化学将继续在材料科学、生物医学、能源技术等多个领域发挥重要作用。
无机化学的前景无机化学在材料科学、能源科学、环境科学等领域也有着广泛的应用。
无机化学研究的重点在于无机固体的结构与性质、过渡金属催化反应、无机聚合物等。
无机化学在新型功能材料的设计合成以及在能源转换和储存领域的应用上有着重要价值。
例如，无机固体电解质、催化剂、光催化剂等在能源转化和存储中有着重要的作用。
纳米材料、多孔材料的设计合成也是无机化学的重要方向，这些材料在气体吸附与分离、药物输送、光催化等方面有着广泛的应用。
此外，无机材料的光学性质、磁性质等也被广泛研究，为未来功能材料的设计与合成提供了重要支撑。
综上所述，有机化学和无机化学在当今科学研究中都有着非常重要的地位和广阔的应用前景。
随着科学技术的不断发展和创新，这两个分支的研究将继续深化，为人类社会的各个领域带来更多新的进步和发展。
无机化学研究前沿
纳米储能材料
四、纳米材料的结构
纳米材料，其特性不同于原子，也不同于晶体。纳米材料可 以说是一种新材料，具有特殊的结构。
纳米材料中存在两种结构单元，即晶体单元和界面单元。 纳米结构的特点：纳米尺度结构单元，大量的界面和自由表 面，以及结构单元与大量界面单元之间存在交互作用。 组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子的 个数相差不大。
七. 纳米材料的应用
八、纳米材料的前景展望
纳米材料具有其独特的结构和特殊的功能，有人 推测它将成为21世纪最重要的技术，甚至超过网络 技术和基因技术。由此可见，纳米材料将成为最有前、 途的材料，它的发展给物理、化学、生物、材料、医 学等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景 十分广阔，在一些重要领域已经起到了重大的作用， 显示出它独特的魅力。
二、 纳米材料的简介
纳米 纳米是长度单位，用nm表示，nm=10-9m
纳米 化学
纳米化学主要研究原子以上、100nm以下的纳米世界中 各种化学问题的科学，是研究纳米体系的化学制备、化学性
质及应用的科学。
纳米 材料
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由 它们作为基本单元构成的具有特殊性能的材料。
纳米材料
—— 无机化学研究前沿
制作人：08化学 赵百添 学号：084773036 指导老师：舒杰
目录
1.无机化学研究 前沿
2.纳米材料的简介 4.纳米材料的结构
6.纳米材料的制备
新型指甲油 的开发
3.纳米材料的分类
5.纳米材料的性质
7.纳米材料的应用
8.纳米材料的前景展望
一、无机化学研究前沿
如果说数学是所有学科中最基础的工具性学科，那么无机化学就是化学学科 里最基础的工具性学科。近年来无机化学在固体材料化学、配位化学等方面取得 了突出的成绩。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，与人类的 生产、生活密切相关。当代无机化学研究的前沿主要是一系列重要的无机化合物 的合成，包括金属配位化合物；无机固体材料；生物分子等。其中在无机固体材 料方面比较突出的有碳纤维、纳米材料等等。本次主要介绍一下纳米材料的性质 及其应用。
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化学前沿【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。
未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。
文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。
当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。
因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。
同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。
例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。
根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述：一、无机合成与制备化学研究进展无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。
发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。
近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面：（一）极端条件合成在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。
超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。
（二）软化学合成与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。
由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。
而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
（三）缺陷与价态控制缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料性能的主要因素。
材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。
晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。
缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。
（四）计算机辅助合成计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。
国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。
（五）组合化学组合化学是利用组合论的思想和理论, 将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰, 产生分子多样性的群体(库) , 并进行优化选择的科学。
组合化学用于合成肽组合库, 也称组合合成、组合库和自动合成法。
组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应, 得到所有组合的混合物, 即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。
（六）理想合成理想合成是从易得的起始物开始, 经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、100% 产率获得目标产物。
趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应，如富勒烯及相关高级结构的合成, 从易得的石墨出发, 只需一步反应即得到目标产物, 产率44%。
趋近理想合成策略之二为单元操作。
相对复杂的分子, 如药物、天然产物的合成, 需要多步反应完成。
在自然界里, 生物采取多级合成的策略, 在众多酶的作用下, 用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物, 直至目的产物的生成。
（七）仿生合成仿生合成无论从理论还是从应用上都将具有非常诱人的前景。
无机合成与制备化学在生物矿化、有机/无机纳米复合、无机分子向生物分子转化等研究领域发挥重要作用。
用一般常规方法难于进行的非常复杂的合成如何利用生物合成将其变为高效、有序、自动进行的合成。
例如生物体对血红素的合成可以从最简单的酪氨酸经过一系列酶的作用很容易地合成出结构极为复杂的血红素。
因此,仿生合成将成为21 世纪合成化学中的前沿领域。
二、我国无机化学研究最新进展近几年我国无机化学基础研究取得突出进展，成果累累，主要在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩：(1) 中科大钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作的基础上，在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应，在相对低的温度下制备了一序列非氧化物纳米材料。
溶剂热合成原理与水热合成类似，以有机溶剂代替水，在密封体系中实现化学反应。
他们在苯中280度下将gacl3和li3n反应制得纳米gan的工作发表在science上。
(2) 吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术，从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机-有机纳米复合材料，m（4，4'-bipy）2(vo2)2(hpo4)4(m=co;ni)。
在这两个化合物中，po4四面体和vo4三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的v/p/o 无机螺旋链。
(3) 南京大学熊仁根、游效曾等在光学活性类沸石的组装及其手性拆分功能研究方面设计和合成具有手性与催化功能的无机有机杂化多维结构，他们改性了光学活性的天然有机药物（奎宁），以它作为配体同金属离子自组装构成了一个能进行光学拆分消旋 2-丁醇和3-甲基-2-丁醇，拆分率达 98﹪以上的三维多孔类沸石。
(4) 中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿,吴新涛等在纳米材料和无机聚合物方面的工作引起国内外同行的广泛重视。
他们成功地合成纳米金属分子笼（nanometer-sized metallomolecular cage）,还成功的构筑了一个新型的具有纳米级孔洞的类分子筛[{zn4(oh)2(bdc)3}.4(dmso)2h2o]n，其中孔洞的大小近一纳米。
在金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构的研究成果斐然。
设计合成了一些金属纳米线，金属-非金属纳米线和金属有机纳米板。
(5) 北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。
在水溶液中以1：1：1的摩尔比缓慢扩散k3[m（cn）6]（m=fe3+，co3+），bpym(2,2'-bipyrimidine)和nd(no3)3,合成了第一例氰根桥联的4f-3d二维配位高分子[ndm(bpym)(h2o)4(cn)6]。
3h2o，24个原子形成的二维拓扑结构。
(6) 清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组装方面取得了突出的进展。
李亚栋课题组首次发现了由具有准层状结构特性的金属铋形成的一种新型的单晶多壁金属纳米管，有关研究成果在美国化学会志上（j.am.chem.soc.123(40),9904-9905,2001）报道。
这是国际上首例由金属形成的单晶纳米管，铋纳米管的发现为无机纳米管的形成机理和应用研究提供了新的对象和课题。
面对生命科学、材料科学、信息科学等其他学科迅速发展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求，化学在不断地创造出新的物质和品种来满足人民的物质文化生活，造福国家，造福人类。
当前，资源的有效开发利用、环境保护与治理、社会和经济的可持续发展、人口与健康和人类安全、高新材料的开发和应用等向我国的科学工作者提出一系列重大的挑战性难题，迫切需要化学家在更高层次上进行化学的基础研究和应用研究，发现和创造出新的理论、方法和手有机化学的发展前沿和研究热点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。
下面介绍其中的一部分分支学科，使我们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（Retrosynthesis Analysis）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。