现代化学发展趋势和前沿
11现代化工的发展前景
资源可分为两大类：不可再生资源，如石油、 资源可分为两大类：不可再生资源，如石油、煤、各种矿石 可再生资源，包括一切动植物代谢产物和其他生物资源。 等；可再生资源，包括一切动植物代谢产物和其他生物资源。 综合利用措施： 综合利用措施： （1）继续勘探更多石油、天然气储量、增大采出率 继续勘探更多石油、天然气储量、 增加原油加工深度，合理利用有限资源， （2）增加原油加工深度，合理利用有限资源，生产更多 适用产品 提高产品质量， （3）提高产品质量，减少产品或延长产品的使用寿命
2.新型功能材料 2.新型功能材料 高分子功能材料：医用功能材料、电子聚合物、磁性高分子、 高分子功能材料：医用功能材料、电子聚合物、磁性高分子、 高分子液晶、智能高分子凝胶、功能分离膜、 高分子液晶、智能高分子凝胶、功能分离膜、吸附分离功能 树脂、高分子催化剂、相变储能材料、可环境降解材料、 树脂、高分子催化剂、相变储能材料、可环境降解材料、有 无机分子杂化材料、天然高分子改性黏料、 机-无机分子杂化材料、天然高分子改性黏料、农用高分子 材料等。 材料等。 航天技术需要高效含能材料、 航天技术需要高效含能材料、高强度复合材料和保温涂层材 料等。 料等。 模拟和合成与人体生物相容性强的医用材料： 模拟和合成与人体生物相容性强的医用材料：如替代骨骼和 牙齿的材料，人造人体器官等。 牙齿的材料，人造人体器官等。
11.1 高新技术与化工
（四）新材料和化工
包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大家族。 包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大家族。 金属材料 材料 材料和复合材料四大家族 1.新型结构材料 1.新型结构材料 要求：低相对密度、高比强度、高抗腐蚀性和高耐温性。 要求：低相对密度、高比强度、高抗腐蚀性和高耐温性。 过去， 过去，钢铁是主要的结构材料 20世纪后半叶以来 世纪后半叶以来， 20世纪后半叶以来，高强度高分子材料代替金属成为结构材 包括高性能工程塑料、 料，包括高性能工程塑料、复合材料等 复合材料是两种或两种以上材料结合使用，取长补短。 复合材料是两种或两种以上材料结合使用，取长补短。 第一代复合材料是玻璃纤维与环氧树脂复合，俗称玻璃钢。 第一代复合材料是玻璃纤维与环氧树脂复合，俗称玻璃钢。 第二代是碳纤维与树脂复合。 第二代是碳纤维与树脂复合。 第三代是正在发展的金属基、陶瓷基或碳纤维增强、 第三代是正在发展的金属基、陶瓷基或碳纤维增强、聚合物 复合等。 复合等。
化学新技术的应用与发展
化学新技术的应用与发展随着科技的不断发展，新技术的不断涌现，化学技术的应用与发展越来越受到社会的关注。
人们从化学技术这一角度考虑物质的利用和环境保护，探究其在生产制造、医疗卫生、能源资源等多个领域的应用和创新，并进一步推动其发展进步。
一、化学技术在生产制造领域的应用1、新材料的研制与生产新材料的研制和生产是当代化学技术的一个重要应用领域，其主要任务是通过对原材料的深加工和改变材料结构，提高材料性能并拓展其应用领域。
当前，基于化学技术研制的新材料种类繁多，如纳米材料、超导材料、智能材料、高分子材料等。
这些新材料具有性能稳定，寿命长，轻质化，高度透明，高屈服强度等优点，广泛应用于飞行器、能源、信息、制造等各个领域。
2、化学反应的流程化自动化控制现代工业生产已经进入了自动化与信息化的时代。
化学反应也不例外，化学反应流程及其自动化控制已经成为现代化学工业生产的关键环节。
现代化学工业生产越来越广泛地采用自动化化、集成化的生产模式，利用新型的传感装置、计算机控制系统等高效自动化设备对化学反应进行自动调节和参数控制，使化学反应能够实现高效生产和环保生产，并大大提高了生产效率和产品质量。
二、化学技术在医疗卫生领域的应用1、新药研发化学技术在新药研发领域的应用范围非常广泛，通过化学组织合成、新药分子改造等技术寻求新的药物，实现结构的优化和设计，找到先进的小分子药物前沿研究技术，如化学阿比多尔、生化多肽、核酸药物等等。
这些技术的不断推进，大大丰富了新药的种类和种类，让许多疾病得到了有效的治疗和控制。
2、生物技术生物技术是化学领域中的一个重要应用领域，其主要利用生物化学的原理和技术手段，研发生物治疗、生物检测和生物制造技术等。
生物技术在医疗卫生领域的通过化学技术的创新与发展，令许多疾病得到了有效的治疗和控制。
三、化学技术在能源资源领域的应用1、新能源研究化学技术的应用不仅局限于高科技材料和生物制药等方面，其在新能源领域的应用也是十分广泛的。
化学的研究前沿：定位、前沿、国家发展战略
国家自然科学基金委化学科学部十二五重点支持领域
合成化学：功能导向新物质的可控、高效、绿色设计合成理论和方法；分 子剪裁和组装的控制和机理；复杂体系及其反应历程与机理的研究；新合 成策略、概念和技术的探索；极端条件下的合成和制备。 化学结构、分子动态学与化学催化：化学反应动态学理论与实验技术；表 面、界面化学反应的本质、动态过程及反应控制；催化机理及其反应过程 的调控；极端条件下的化学反应与物质结构。 大分子和超分子化学：可控/活性聚合方法与不同拓扑结构聚合物精密合 成；光电磁功能大分子性能优化；非石油大分子合成与高分子生物合成； 高分子多层次结构动态过程与机制；生物医用高分子及其与细胞相互作用 及调控规律；超分子体系与超分子聚合物的构筑与可控组装；超分子材料 功能化的结构设计、理论计算与实验表征。
2011-2020年中国化学学科发展战略报告
合成化学的主要任务：
➢ 实现从小分子到大分子、从单分子基元到超分子体系的构筑 ➢ 实现化学区域选择性、立体选择性的控制
合成化学面临的主要挑战：
➢ 实现化学键的选择性活化、断裂与可控性重组 ➢ 通过弱相互作用的调节，精确组装功能超分子体系 ➢ 实现特定物质和结构体系的低耗、安全、经济与绿色合成
G. MacDiarmid)和白川英树(Hideki Shirakawa)
高分子科学Nobel奖获得者
H. Staudinger(德) 1953年化学奖
突破有机化学的传统观念，首先提出了 高分子的概念，以大量先驱性工作为高 分子化学奠基，开创了高分子学科。
“for his discoveries in the field of macromolecular chemistry”
分析化学前沿领域
一、分析化学的发展现状
近代分析化学: 物质的定性和定量
现代分析化学: 创立和应用各种方法、仪器和策略
以获得在时间和空间内有关物质的组成、 结构、形态等全面信息。
一、分析化学的发展现状
? 分析化学的研究应用范围 现代分析化学融合许多学科的新成果, 形成了许多当代非常活跃 的研究应用领域:
1、生命科学中的分析化学
? 需要解决的分析化学问题
6）化学生物学及其相关问题: 药物作用靶点的识别；组 合化学药物合成的筛选；高通量的药物分析化学
7) 中草药有效成分分析—指纹图谱 8) 滥用药物的监控及分析 ……
THE SMALL-MOLECULE APPROACH TO BIOLOGY
1、生命科学中的分析化学
2）蛋白组学:
小分子与蛋白质、核酸等大分子作用引起其 构象的变化并影响其功能, 糖一蛋白化合物 结构多样性如何决定其功能的多样性, 真核 细胞周期调控中的蛋白质磷酸化作用等。
1、生命科学中的分析化学
? 需要解决的分析化学问题
3）单分子、单细胞分析以及实时活体分析 4) 生命体系复杂过程中的分析化学研究 5）重大疾病的预警与快速检测 (SARS、甲型H1N1流感)
分析化学前沿领域
一、分析化学的发展现状 二、分析化学的发展趋势 三、当今分析科学的前沿领域
一、分析化学的发展现状
? 分析化学的发展 分析化学经历了三次重大变革。
分析末－20世纪30年代 溶液化学分析
20世纪30年代－70年代 仪器分析/物理方法
现代 分析化学
? 化学既是传统自然科学中承上启下的中心科学, 也是与信息、生命、 材料、环境、能源、地球、空间和核科学等 8大朝阳科学都有紧密联 系、交叉、渗透的中心科学。
化学发展的前沿——(分析化学篇)
2012年新课标高考理科综合化学试题
2012年新课标高考理科综合化学试题
新教材中与分析化学直接相关的命题
2、溶液 选修4（化学反应原理）第三章：水溶液中的离 子平衡；第四章：电化学基础 考试大纲：了解溶液的含义；了解溶解度、饱和 溶液的概念；了解溶液的组成；理解溶液中溶 质的质量分数的概念，并能进行有关计算；了 解配制一定溶质质量分数、物质的量浓度溶液 的方法。
分析化学
合成氨工业
1909年德国化学家F.Haber实现了合成氨并在1918年获得NObel 化学奖，德国BASF公司实现了工业化Bosh领导的科研小组改 进了Haber的方法获得1931年的Nobel化学奖
医药工业
1932年德国科学家内科医生G. Domagk发现磺胺类药物有抗细 菌感染的能力，并获得1939年Nobel生理及医药奖，并由此引 起化学合成药物的热潮
约翰·芬恩
田中耕一
发明对生物大分子进行确认和结构 分析的质谱分析法
发明对生物大分子的质谱分析法
Related Nobel Prize
2003年诺贝尔医学奖: 保罗·劳特布尔 (Paul Lauterbur) 美国科学家 彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield ) 英国科学家
Paul Lauterbur
新课程核心理念
教学理念：以人为本(以学生的发展为本) 向学生提供了现实、有趣、富有挑战性的学习素材； 为学生提供了探究、交流的操作平台； 展现了知识的形成与应用过程； 能够最大限度地满足不同学生发展的需求。
2024年浅谈我国当前有机化学发展趋势与展望
2024年浅谈我国当前有机化学发展趋势与展望有机化学作为化学的一个重要分支，研究有机化合物的结构、性质、合成及其反应机理，对推动科技进步、促进社会发展具有不可替代的作用。
近年来，随着科技的日新月异和学科交叉融合的深入发展，我国有机化学研究已经取得了令人瞩目的成果，并逐步向世界科技前沿迈进。
一、有机化学概述有机化学是研究含碳化合物及其衍生物的化学分支，其研究领域广泛，涉及众多分支学科。
自19世纪初有机化学从无机化学中分离出来以来，它便以其独特的魅力和广泛的应用前景吸引着无数科学家的目光。
有机化学不仅关注化合物的结构、性质，更深入研究它们的合成路径和反应机理。
这既包括了基础的理论研究，也涉及了实际的应用研究，为药物合成、材料制备、环境科学等诸多领域提供了理论支持和技术指导。
二、研究现状与技术进步当前，我国有机化学研究已处于快速发展阶段，一批高水平的研究机构和高素质的研究人才脱颖而出。
在技术进步方面，现代分析仪器如核磁共振、质谱、X射线衍射等的普及和应用，为有机化学研究提供了强大的技术支持。
此外，计算机模拟和计算化学的快速发展，使得对复杂反应体系的模拟和预测成为可能，为实验设计和机理研究提供了新途径。
在研究领域方面，我国有机化学在金属有机化学、超分子化学、生物有机化学等前沿领域取得了显著进展。
例如，金属有机化学在催化剂设计和合成方面展现出巨大潜力，为新能源、新材料等领域的发展提供了重要支撑。
三、应用领域拓展有机化学的发展不仅体现在理论研究和技术进步上，更在于其应用领域的不断拓展。
在医药领域，有机化合物是新药创制的重要来源，我国在创新药物研究方面已经取得了一批重要成果。
在材料科学领域，有机高分子材料、有机无机复合材料等的研究与应用，为我国的材料科学创新做出了重要贡献。
此外，有机化学在环境科学、农业科学、食品科学等领域也发挥着不可替代的作用，为我国的可持续发展提供了技术支持。
四、面临的挑战与机遇尽管我国有机化学取得了显著成绩，但仍面临着一些挑战。
化学研究的前沿与新进展
近代化学的发展始于17世 纪，以波义耳提出近代化学
元素理论为标志。
现代化学研究涉及多个领域， 如无机化学、有机化学、物
理化学、分析化学等。
化学研究的重要里程碑
原子论的提出：道尔顿和阿伏伽德罗等科 学家提出原子论，为化学研究奠定了基础。
元素周期表的发现：门捷列夫发现元素周 期表，为化学元素的分类和性质预测提供 了依据。
分子结构的确定：卢瑟福和玻尔等科学家 提出原子模型和分子结构理论，为化学反 应机制和分子性质的研究提供了理论支持。
高分子化学的兴起：20世纪初，高分子化 学兴起，为材料科学、医学、农业等领域 的发展提供了重要支持。
现代化学的分支领域
计算化学：通过计算机模 拟和理论计算研究化学反
应和分子性质
纳米化学：研究纳米尺度 上的化学现象和材料合成
化学与生物学的交叉：研究生物 体内的化学过程，为药物设计和 生物医学研究提供新思路。
化学与环境科学的交叉：研究环 境污染的来源、影响和治理方法， 为环境保护提供科学依据。
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化学与物理学的交叉：探索新的 物理现象和原理，为能源、信息 等领域的发展提供支持。
化学与工程的交叉：开发新型材 料、技术和工艺，为工业生产和 社会发展提供动力。
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化学研究的前沿与新进展
汇报人：XX
目录
01
化学研究的发展历程
02
前沿研究领域
03
最新研究成果
04
未来研究方向
05
挑战与机遇
01
化学研究的发展历程
化学学科的形成
早期的化学研究主要基于实 践经验，如炼金术和制药业。
化学作为自然科学的分支， 旨在研究物质的组成、结构、 性质和变化规律。
化学前沿报告
化学前沿报告化学前沿这门课让我领略了化学的力量与魅力，学到了一些新的知识，这是课本和课堂上所学不到的，使我对化学有了全新的了解，加深了我学习化学的兴趣。
下面介绍一下我对一些化学前沿的现状以及我的理解：一、量子化学它是现代化学科学的理论基础。
近30多年来，量子化学的发展呈现出一个很有希望的趋势。
这就是量子力学和化学实践的进一步结合。
这种结合反映在量子化学的基础研究中具有下列特点，即为解决复杂的化学反应理论问题，而运用的都是简单的模型，尽量不依赖那些高深的数学运算。
它们均以简单分子轨道理论为基础，力求提出新概念、新思想和新方法，使之能在更加广泛的范围中普遍适用。
例如，“前线轨道”、“等瓣类似”等概念的提出已经显示出重大的意义。
多粒子体系问题的处理方法也在不断深入探索。
其中密度矩阵理论、多级微扰理论以及运用格林函数方法的传播子理论等则是当前精确求解多粒子体系薛定谔方程的几条值得重视的途径。
量子力学和化学的结合，不仅在化学键理论、多体理论、计算方法的理论等量子化学基础研究方面不断取得进展，而且在量子化学的应用研究方面，即在把量子化学的理论与化学实际中的一些重大应用课题相结合方面展现出广阔的发展前景。
这主要突出表现在合成具有指定性能的超导体、染料及其它色料、炸药、催化剂、药物等分子及新材料提供依据上；在光谱、波谱、能谱等各种谱图的解析以及其它精密测定实验的结果分析上；在对化学反应微观机理的研究及反应线路预测上等等。
二、化学反应动力学这是一门在诸种因素的具体作用下研究化学反应速率的化学学科。
这些因素主要有分子的状态、浓度、压力、介质、表面、空间取向、电磁场等。
化学动力学研究的重点是基元反应，因为它是代表真正发生的化学反应的动力学过程的。
目前，化学动力学的发展已进入微观层次，分子反应动力学的研究有着远大前景。
具体而言，化学动力学大体有以下几个发展方向：（1）量子化学的理论计算将在微观反应动力学研究中承担更重要的角色。
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我国居民的平均年龄?
1949年：35岁 2000年：70.8岁
是什么原 因呢？
因病死亡率：
1949年：35% 2000年：5%
普遍使用 了各种新 型药物！
1、抗酸药 胃酸（盐酸）过多会导致消化不良和胃痛。
抗酸药是一类治疗胃痛的药物。
抗酸药的种类 很多，通常含有一 种或多种能中和盐 酸的化学物质。
科学探究：
药物名称 有效成分 不良反应 实验原理
实验步骤
结论
胃舒平
Al(OH)3 如便秘、口干、失眠等
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
AlCl3+3 NH3·H2O = Al(OH)3↓+3NH4Cl
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
1、取两片胃舒平加水，胃舒平不溶解； 2、取两片胃舒平研细，加足量稀盐酸，过滤； 3、取滤液少许于一支洁净试管中，向试管中逐 滴加入NH3·H2O，有白色沉淀生成，再加 NaOH溶液溶解。
处方药和非处方药
大部分药物都有副作用，应在医生指导下使用。
滥用药物：
1、非法获得及使用受管制药物； 2、没有医生处方长期服用安眠药或镇静剂； 3、运动员服用兴奋剂； 4、服用毒品。
毒品是指由于非医疗 目的的而反复连续使用， 能够产生依赖性即成瘾的 药品。如：鸦片、吗啡、 海洛因、冰毒。
请我们每个人都谨记:
现代化学发展 趋势和前沿
►
学院: 生命学院
►
班级: 制药2班
►
学号: 09580211
►
姓名: 张锦波
造福人类健康的化学药物
►
一、人工合成药物
1、抗酸药 2、解热镇痛药 3、抗生素 二、天然药物（中草药）
麻黄碱 三、请合理用药 处方药和非处方药 滥用药物
数据统计表明，由于普遍使用了新型药物， 我国的传染病死亡率明显下降，人均寿命由 1949年的35岁上升至2000年的70.8岁时珍所著《本草
纲目》中收载天然药物 1892种，附药方11096个， 对医学作出了巨大贡献。
例如： 麻黄碱
麻黄碱（一种生物碱）， 具有止咳平喘的作用。
它的结构式为：
功效：麻黄碱可用于治疗支气管哮喘、鼻黏 膜充血引起的鼻塞等。
不良反应：会出现不安、失眠等；增加运动 员的兴奋程度，超水平发挥，属于国际奥委 会严格禁止的兴奋剂。
胃舒平的有效成分是Al(OH)3
2、解热镇痛药 乙酰水杨酸（俗名阿司匹林 aspirin ）
结构式：
分子式： C9H8O4 阿司匹林是一种有机酸，白色晶体，熔点
为135˚C，难溶于水。
阿司匹林的合成： 1、原料：水杨酸、乙酸酐 2、原理：
3、制备可溶性阿司匹林
可溶性阿司匹林易溶于水，疗效更好。
阿司匹林水解：
青霉素在酸性条件下水解得到青霉氨基酸。 结构：
青霉素G的钠盐俗名称为盘尼西林，是一种良效 广普抗生素，是药房必备的基础药物，它的发 现堪称20世纪医学的伟大奇迹。 过敏反应：使用青霉素的不良反应。严重过敏 会导致休克死亡，使用前必须进行皮试。
科学史话——青霉素的发现（弗莱明）
科学史话：青霉素的发现
水杨酸中毒，应立即静脉注射NaHCO3溶液。
另一种解热镇痛药： 对乙酰氨基酚 商品名：扑热息痛
在目前的大多感冒药物中都含有。
3、抗生素 青霉素即消炎药（俗名盘尼西林）。
功效：能阻止多种细菌的生长，适于医治因葡 萄球菌和链球菌等引起的血毒症，如肺炎、脑 膜炎、淋病以及外伤感染等。
种类：青霉素F、G、X、K、V（其结构骨干均有 青霉酸），是一类弱酸性物质。
珍爱生命,远离毒品
谢谢!
1928年：英国细菌学家弗莱明研究葡萄 球菌时偶然发现。
青霉素——葡萄球菌的克星！！！ 在应用上： 澳大利亚病理学家弗洛里 英国化学家钱恩——从玉米浆中提取了
有实用意义的青霉素从而获1945年 诺贝尔生理学或医学奖。 1945~1957年：英国化学家霍奇金、 美国化学家开辟了人工合成抗生素 的道路。
O O C CH3
C OH + O
H2O
OH
CH3COOH +
C OH O
（水杨酸）
阿司匹林的功效： 1、治感冒，具有解热镇痛的作用，抗炎抗风 湿作用 ； 2、预防心血管系统疾病 ，防止血栓形成； 3、减缓老年人的视力衰退； 4、提高免疫功能。
不良反应及注意事项：
1、胃肠功能紊乱，表现为恶心，呕吐，腹痛 ；2、 中毒反应：长期大量服用可产生头痛，眩晕，耳 鸣，视听力减退，嗜睡，出汗等反应 。