理論有機(jī)化學(xué)的發(fā)展

1、理論有機(jī)化學(xué)的開展理論有機(jī)化學(xué)的開展一、前言理論有機(jī)化學(xué)在有機(jī)化學(xué)研究開展中占有重要的地位，一直貫穿于有機(jī)化學(xué)的始終。理論有機(jī)化學(xué)主要是從有機(jī)化合物的構(gòu)造研究和反響機(jī)理的研究兩方面去推動有機(jī)化學(xué)的研究開展。電子理論，價鍵理論，共振論，分子軌道理論，這些理論都有它的開展過程。二、研究意義有機(jī)物的構(gòu)造決定其性能。理論研究包括取代基極性效應(yīng)、基團(tuán)的空間效應(yīng)理論及后面開展的溶劑化效應(yīng)，這些都是在有機(jī)合成研究中應(yīng)重要考慮的因素。在研究反響機(jī)制上，包括復(fù)雜反響轉(zhuǎn)為多步簡單反響，以及價電子共享、轉(zhuǎn)移。反響中分子經(jīng)過活化、重排，最終歸入新的化學(xué)平衡。由于這兩種概念的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)了許多價鍵異常和很不穩(wěn)定的中間體。

2、這些中間體的發(fā)現(xiàn)不單有助于對反響機(jī)制的理解，而且對整個有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的開展也有促進(jìn)作用。三、研究應(yīng)用理論有機(jī)化學(xué)的研究包括了一般典型有機(jī)構(gòu)造的性質(zhì)及典型有機(jī)反響機(jī)制。這些理論幫助有機(jī)合成化學(xué)家認(rèn)識推測未知有機(jī)物，及其在反響中的內(nèi)在聯(lián)絡(luò)和中介，從而大有利于設(shè)計具有殊特性能的新化合物，考慮合成中的最好原料和理論道路等。通過理論有機(jī)化學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)了一些供合成用的特效試劑、溶劑和催化劑，并提供了對產(chǎn)品別離、提純、鑒定方面既快又準(zhǔn)確的方法2，4。因此有機(jī)合成獲得飛躍開展。目前結(jié)合理論的有機(jī)研究趨向于探求具有潛在特性化合物的合成。一在合成化學(xué)上的應(yīng)用理論有機(jī)化學(xué)的研究成果在合成化學(xué)上的也得到廣泛運(yùn)用。其中像

3、分子軌道理論也被迅速推廣到天然有機(jī)產(chǎn)物的構(gòu)造方面。例本文由論文聯(lián)盟.LL.搜集整理如如秋水仙堿中有一七員芳環(huán)構(gòu)造，其構(gòu)造、分子軌道理論是經(jīng)典有機(jī)化學(xué)家們長期難以想到的，因此無法實現(xiàn)合成，而理論有機(jī)化學(xué)的開展使其合成成為可能1。再如早在1893年就曾合成過的?陽離子，當(dāng)時因?qū)Ψ肿榆壍览碚摕o知而被當(dāng)作廢液扔掉，直到1954才有人為了確證4n+2的芳構(gòu)理論而又重新合成，也表達(dá)了理論在有機(jī)合成中重要的指導(dǎo)作用5。再到在同一平面上的共軛構(gòu)造的理論研究，預(yù)測并最終證實了如周環(huán)芳構(gòu)造、同芳構(gòu)造、偽芳構(gòu)造、反芳構(gòu)造、半芳構(gòu)造等構(gòu)造的存在，甚至還有許多不在一個平面的芳香構(gòu)造，如螺芳和雙環(huán)芳構(gòu)造等，是理論有機(jī)化學(xué)

4、、分子軌道理論的開展促使它們的被發(fā)現(xiàn)6，7。推算這類構(gòu)造的分子軌道理論也適用于周環(huán)反響的過渡態(tài)，而后更是指導(dǎo)了維生素B12的合成，這便是在合成化學(xué)上的一個重大理論成就分子軌道對稱守恒原理。二特殊性能構(gòu)造的合成理論上認(rèn)為有特殊性能的構(gòu)造如某些生物高分子、復(fù)雜的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)體和內(nèi)包復(fù)體等尚有待解決，而合成這些化合物將為研究生命現(xiàn)象和設(shè)計各種具有特殊要求的工程材料提供關(guān)鍵的材料。1.芳香構(gòu)造苯的構(gòu)造雖已確定了百年之久，而對其特性的理解卻很緩慢。如聯(lián)苯鉻于半個世紀(jì)之前合成，然對構(gòu)造的正確認(rèn)識卻在一世代之后，即直到有機(jī)化學(xué)中的分子軌理論普及之后。包括這類構(gòu)造的芳香物、電荷轉(zhuǎn)移復(fù)體、離子基等是研究有機(jī)半導(dǎo)體

5、、導(dǎo)體、超導(dǎo)體、光導(dǎo)體的主要對象。還有像過渡金屬的有機(jī)絡(luò)合物是有機(jī)催化合成的研究對象，其中鉑鎳銅的平面形鰲合物是研究有機(jī)導(dǎo)體和超導(dǎo)體的對象。按分子軌道理論還曾設(shè)計許多有待合成的立體芳構(gòu)造8，9。如縱向芳環(huán)構(gòu)造、側(cè)向芳環(huán)構(gòu)造，垂向芳環(huán)構(gòu)造等。2.具有特殊物理性能的有機(jī)物由于某些有機(jī)物具有易于進(jìn)人不同能量變化的化學(xué)構(gòu)造，能產(chǎn)生壓色、熱色、光色、磷光、熒光、冷光、光電、熱電，壓電等特性。合成這類化合物作進(jìn)一步聯(lián)絡(luò)實際的研究是今后化學(xué)工作的重要方向1。高能燃料與炸藥、機(jī)動化學(xué)、化學(xué)發(fā)光、燃料電池、有機(jī)半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)和強(qiáng)磁體等屬能量轉(zhuǎn)化一類的研究，其中都有構(gòu)造與性能和反響機(jī)理的問題。此外，等離子化學(xué)

6、合成、熱原子化學(xué)合成、低溫化學(xué)合成，標(biāo)記化合物合成等與理論有機(jī)化學(xué)本身的理論開展有著親密的內(nèi)部聯(lián)絡(luò)。關(guān)系到植物的光合作用的光化學(xué)合成更是聯(lián)絡(luò)到人類將來消費(fèi)斗爭的重大理論課題。光化學(xué)和有機(jī)化學(xué)相結(jié)合也是今后理論有機(jī)化學(xué)的一重要開展。三有機(jī)工業(yè)的開展如今結(jié)合理論的研究在有機(jī)工業(yè)開展上也有卓越的奉獻(xiàn)，兩者間的關(guān)系也日益親密。對有機(jī)化學(xué)反響機(jī)理的日益深化的理解，開拓了有機(jī)合成方法的新途徑，為設(shè)計消費(fèi)各種不同性能的工業(yè)品提供理論指導(dǎo)。理解將要投產(chǎn)產(chǎn)品在反響中的機(jī)理將有利于設(shè)計工藝流程、控制操作條件，伸便減少副反響的速率或增加正反響的產(chǎn)率。例如副反響是分解，而正反響是化合，那么按熱力學(xué)定律，前者墑值增加，

7、后者減少，因此降低反響溫度即將有利產(chǎn)率的進(jìn)步。1又如鈕曼酯化反響就是利用反響機(jī)制的改變乃化不利因素為有利因素。為了適應(yīng)研制低價、高效、無毒害、耐氣候等醫(yī)藥試劑、生活用品、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研用品的需要而開展了電化學(xué)、光化學(xué)、輻射化學(xué)、膠體化學(xué)、固體化學(xué)、環(huán)境化學(xué)等直接與工業(yè)消費(fèi)有聯(lián)絡(luò)的理論學(xué)科，建立了快速精確的別離、提純、鑒定技術(shù)。四、結(jié)論理論的根底是理論，轉(zhuǎn)過來又為理論效勞。在今后有機(jī)化學(xué)的研究開展中，將會提出更多的理論有機(jī)化學(xué)問題，而這些理論根底研究也將會促進(jìn)有機(jī)化學(xué)的開展與革新。知道了最低級的最簡單的形式，然后才能對更高級的和更復(fù)雜的形式有所說明。理論有機(jī)化學(xué)的理論和實驗方法在有機(jī)合成中得到廣泛的運(yùn)用，證明這門科學(xué)的開展和存在意義。然而對待理論開展時，